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Laser

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La parola LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) indica uno strumento in grado di emettere un raggio luminoso dalle caratteristiche peculiari. Infatti la sua luce è monocromatica (della stessa lunghezza d’onda), coerente (le onde luminose viaggiano in fase sia spaziale che temporale), collimata (è emessa in modo parallelo e non tende alla divergenza).

Un sistema che realizzi questa emissione di luce comprende necessariamente:
1. Una sorgente di potenza in grado di eccitare gli atomi del principio attivo a produrre fotoni;
2. Il principio o mezzo attivo, costituito da una sostanza solida (es. alessandrite), liquida (es. rodamina) o gassosa (es. CO2) che rappresenta la sorgente dei fotoni.
3. Una cavità ottica o di risonanza (all’interno della quale è posto il mezzo attivo), caratterizzata da particolari specchi posti alle estremità. Tali specchi fanno in modo che i fotoni liberati, rimbalzando avanti ed indietro, stimolino a loro volta altri atomi a liberare altri fotoni.

Questo processo di produzione fotonica si sviluppa in progressione logaritmica, e ha come risultato la produzione di una enorme quantità di energia luminosa in un tempo molto breve.

I laser vengono distinti in strumenti ad emissione continua, pseudocontinua e pulsata. L’emissione pulsata interessa in modo particolare il capitolo delle applicazioni estetiche.

I laser pulsati emettono l’energia luminosa sotto forma di impulsi separati tra loro da un lungo intervallo. Questa ultima categoria di apparecchiature viene distinta a sua volta in laser ad impulso lungo (come i flash-pumped pulsed dye laser o i laser pulsati per epilazione) se la durata è nell’ordine dei microsecondi o millisecondi, e laser ad impulso breve se l’emissione di luce dura nanosecondi. Questi ultimi strumenti vengono anche denominati laser Q-switched e sono caratterizzati da potenze di picco elevatissime (megawatt).

Le interazioni laser-tessuto dipendono essenzialmente dai seguenti parametri: lunghezza d’onda, durata dell’impulso, potenza erogata, diametro dello spot e caratteristiche ottiche del tessuto da irraggiare.
La lunghezza d’onda della luce laser è senza dubbio il parametro più importante.
Infatti determinate lunghezze d’onda luminose vengono assorbite in maniera selettiva da molecole presenti nella cute e definite targets o cromofori (acqua, melanina, emoglobina, particelle di inchiostro). Tale assorbimento genera nel target molto calore per conversione dell’energia luminosa in energia termica ed è in grado di determinare una distruzione selettiva delle molecole bersaglio (TEORIA DELLA FOTOTERMOLISI SELETTIVA) danneggiando in modo ridotto le strutture tissutali adiacenti.

La capacità distruttiva di un laser dipende anche dalla durata dell’impulso che è in grado di emettere. Infatti la struttura biologica, una volta riscaldata, impiega un determinato tempo a raffreddarsi cedendo calore, così questo effetto di distruzione selettiva può essere ottenuto solo se la durata dell’impulso laser è più breve del tempo di rilasciamento termico (TRT), cioè del tempo che una struttura biologica impiega a perdere il 50% del suo calore.
Infatti in caso contrario il secondo impulso luminoso incrementerebbe ulteriormente la temperatura, determinando, per conduzione termica, una carbonizzazione dei tessuti circostanti, con cicatrici e discromie permanenti.
Anche la conoscenza dei concetti fisici di potenza, densità di potenza, energia e fluenza è utile per l’utilizzo pratico dei laser . Semplificando possiamo definire come
- Potenza: il numero di fotoni prodotti dall’apparecchio nell’unità di tempo. Si esprime in Watt.
- Densità di potenza: la quantità di fotoni rilasciati per unità di area di tessuto irradiato dal fascio laser. Si esprime in Watt/cmq e si ottiene dividendo la potenza di emissione dell’impulso laser per il diametro del fascio luminoso (spot).
- Energia: il numero di fotoni prodotti per il tempo effettivo di emissione dell’impulso. Si esprime in Joule (Watt/cm2/sec)
- Fluenza o densità di energia: la distribuzione dei fotoni prodotti per il tempo di emissione dell’impulso sull’area della pelle irraggiata dal fascio laser (cioè la loro concentrazione nell’area cutanea irraggiata da ogni singolo spot luminoso). Si esprime in Joule/cm2 e si calcola dividendo l’energia prodotta dall’impulso per il diametro dello spot 5,6.
Per il trattamento di patologie ed inestetismi oggi abbiamo a disposizione:
Laser chirurgici ablativi e frazionali microablativi (lontano infrarosso)
L’acqua rappresenta il principale componente della cute (circa il 77% del suo volume) e perciò riveste un ruolo fondamentale nell’interazione laser-tessuto.
I laser CO2 (10.600 nm) ed Er:YAG (2.940 nm) emettono nello spettro del lontano infrarosso dove, rispetto alla penetrazione, prevale l’assorbimento della radiazione da parte delle molecole di acqua.
L’obiettivo principale nell’impiego di un laser chirurgico in regime pulsato o continuo è quello di ottenere un’ablazione con un danno termico minimo. Le possibili applicazioni dei laser chirurgici vanno dai trattamenti di resurfacing alla vaporizzazione di numerose lesioni dermatologiche benigne.
Una recente ed interessante applicazione di questi laser è la fototermolisi frazionale.
Questa tecnica determina una serie di danni termici microscopici a diverse profondità, minimamente ablativi (resurfacing microablativo).
La scansione frazionale crea punti di penetrazione nel tessuto, separati da tratti di cute integra. Si formano in tal modo delle colonne termiche che diffondono calore alle zone circostanti provocando shrinkage immediato e denaturazione del collagene con successiva neocollagenogenesi.

Laser non ablativi e frazionali non ablativi (vicino e medio infrarosso)
Le lunghezze d’onda del vicino e medio infrarosso (Nd:Yag 1340 nm, Nd:Yag 1064 L.P, Diodo 1450 nm,) sono utili per la tecnica del resurfacing non ablativo.
Questi sistemi sono in grado di modificare la struttura dermica con attivazione fibroblastica, produzione di elastina, sostanza extracellulare, collagene e liberazione di fattori angiogenetici responsabili di una migliore perfusione dermica. In virtù di questi cambiamenti la cute trattata assume un aspetto compatto e più tonico con migliore plasticità e levigatezza clinicamente apprezzabili. Gli effetti collaterali del trattamento sono modesti e transitori.

Laser vascolari
Negli ultimi anni per il trattamento delle lesioni vascolari, sono stati realizzati numerosi sistemi laser con differenti modelli che variano a seconda della sorgente utilizzata (dye laser 585-595 nm, Nd:Yag 1064 nm, KTP 532 nm, diodo 810, 940 nm). L’ossiemoglobina è il principale cromoforo per queste lunghezze d’onda, e pertanto l’energia assorbita determina un danno termico mirato alle strutture vascolari. La possibilità di programmare il tipo di trattamento (scelta della sorgente, durata dell’impulso, fluenza, diametro dello spot) in relazione al colore, al calibro ed alla emodinamica della dilatazione vascolare è essenziale per ottenere un efficace trattamento di anomalie vascolari (malformazioni vascolari e teleangectasie) e ridurre al minimo il rischio di esiti cicatriziali indesiderati. Alcuni laser vascolari (Dye laser 585-595nm, ND:Yag 1064nm, sono utilizzati anche per trattamenti non convenzionali (lesioni virali, cicatrici ipertrofiche vascolarizzate, cheloidi, ecc.).

Laser per le lesioni pigmentarie benigne e tatuaggi
I principali cromofori delle iperpigmentazioni sono costituiti dalla melanina, contenuta nei melanosomi, e dalla emosiderina. Questi targets date le loro piccole dimensioni hanno un TRT molto breve, nell’ordine dei nanosecondi. Per tale motivo i laser migliori per trattare con efficacia queste lesioni iperpigmentate sono i Q-switched laser che emettono impulsi di durata brevissima (nanosecondi) con potenze di picco nell’ordine dei megawatt.
La scelta della lunghezza d’onda (guidata naturalmente dall’affinità per i cromofori suddetti) varia in rapporto alla localizzazione più o meno superficiale del pigmento.
Come per le lesioni pigmentarie benigne i sistemi laser ad impulso corto (Q-switched laser) rappresentano la soluzione più idonea nel trattamento dei tatuaggi, grazie alla loro capacità di interagire preferenzialmente con le strutture tissutali dermiche contenenti il pigmento esogeno.
I colori più usati nei tatuaggi sono il nero, il blu, il verde ed il rosso. L’esatta conoscenza delle capacità di assorbimento da parte di questi pigmenti nei confronti delle varie lunghezze d’onda è necessaria per la scelta della sorgente. Il trattamento dei tatuaggi comprende sempre un numero variabile di sedute.

Laser per epilazione
Le sorgenti usate per l’epilazione sono: Nd:Yag (1064 nm), alessandrite (755 nm), diodo (810 mn), e rubino (694 nm). Il target per l’epilazione è rappresentato dall’eumelanina che è concentrata nel fusto, nel follicolo pilifero, nella papilla dermica e nel “bulge”.
Per una corretta laser-epilazione si deve tenere conto delle caratteristiche anatomiche e biologiche del pelo. La tecnica prevede la rasatura dell’area da trattare, l’uso di un valido sistema di raffreddamento per ridurre il dolore durante l’applicazione ed il rischio di danni indesiderati, la scelta di parametri operativi in relazione al fototipo ed alla sede anatomica. Secondo le sedi trattate l’intervallo fra le sedute è compreso fra i venti ed i quaranta giorni.

Luce pulsata (luce policromatica non laser)
I sistemi non coerenti di luce pulsata ad alta intensità (IPL) emettono in un ampio spettro con lunghezze d’onda comprese tra 500 e 1200 nm. Si tratta di una luce ad alta energia non selettiva, non coerente e non collimata, con fluenze comprese fra 3 a 40 J/cm2 e durata dell’impulso che può variare da 10 a 340 msec con impulsi singoli, doppi o tripli e pause tra un impulso e l’altro estremamente variabili (2-100 msec).
Con l’aiuto di filtri idonei che escludono le lunghezze d’onda meno utili è possibile colpire con una certa selettività cromofori cutanei importanti come l’emoglobina e la melanina ed allargare il ventaglio delle indicazioni (trattamento di epilazione, ipercromie superficiali ed alcune lesioni lesioni vascolari come la rosacea e la pecilodermia).


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