Повреждения биологических тканей светом

Фототермические повреждения. Повреждения биологических тканей светом.

[[MORE]]

Почти все дерматологические процедуры, связанные с использованием лазеров, основаны на нагревании. Возрастание температуры вызывает разрушение многих сложных молекул, что приводит к коагулированию ткани. Результат зависит от способа и степени нагрева, начиная от коагуляции и заканчивая образованием пара.

Термическая денатурация. При температурах до 43°С даже длительное воздействие не повреждает кожу, от 43°С до 50°С начинаются конфирмационные изменения молекулярной структуры, и через несколько минут происходит омертвение тканей. Скорость денатурирования связана с температурой перегрева: ее повышение увеличивает скорость омертвения молекул, но и высокая температура обычно не приводит к моментальному результату. Например, при температуре 45°С фибробласты человеческой ткани погибают через 20 минут, но в течение 1 мс выдерживают температуру более 100°С. Нагревание клетки до температуры выше 60°С хотя бы на 6 секунд ведет к ее необратимому разрушению, а повышение температуры на 10°С приводит к десятикратному ускорению процессов денатурации.

При достижении определенного порога плотности мощности лазерного излучения коагуляция уступает место вапоризации (абляции) ткани, являющейся важной составляющей лазерной шлифовки кожи. В процессе вапоризации молекулы воды перегреваются, превращаясь в пар. Испарение несет благоприятный эффект, поскольку в его ходе большая часть тепла покидает кожу, но значительный рост внутреннего давления приводит к локальным «микровзрывам».

Если не прекращать нагревание после испарения всей воды из верхнего слоя кожи, происходит его карбонизация (обугливание), которая проявляется в почернении прилегающих тканей и появлении дыма. В большинстве случаев карбонизация является паразитным эффектом, приводящим к сильному перегреву окружающих тканей и, следовательно, их масштабным термическим повреждениям.

Фотоакустические повреждения. Повреждения биологических тканей светом.

При очень больших потоках поступающей энергии фотовапоризация происходит за столь короткий промежуток времени, что не успевает произойти релаксация давления внутри ткани. В этом случае нагревание приводит не только к разрушению целевой области, но и к значительным механическим напряжениям в соседних тканях, что является причиной возникновения микротрещин, приводящих к дроблению и разрушению ткани ударными волнами. Возможны взрывоподобные процессы.

Механическое повреждение имеет большое значение при удалении татуировок и пигментных пятен в процессе селективного фототермолиза с использованием лазеров высокой мощности и очень короткими импульсами.

Фотохимические повреждения

Под действием света и тепла могут происходить запуск некоторых химических реакций, разрушение химических связей, образование биологически активных форм кислорода (фотодинамическая терапия) и повышение активности клеточных мембран, способствующее улучшению транспорта веществ. Продукты фотолиза могут изменять рН облучаемой ткани, что также активирует биохимические процессы.

Фотохимические процессы, как правило, эффективнее протекают под действием низкоинтенсивного излучения ультрафиолетового диапазона. Эффективность видимого излучения минимальна, а инфракрасное совершенно неэффективно.