Biophysique des lasers pour le resurfaçage du visage

Le concept de photothermolyse sélective permet au chirurgien de sélectionner la longueur d'onde laser la plus absorbée par le composant tissulaire cible: le chromophore tissulaire. Le principal chromophore des lasers au dioxyde de carbone et à l'erbium:YAG est l'eau. Il est possible de tracer une courbe reflétant l'absorption de l'énergie laser par l'eau ou d'autres chromophores à différentes longueurs d'onde. Il est important de prendre en compte les autres chromophores capables d'absorber une onde de cette longueur. Par exemple, à une longueur d'onde de 532 nm, l'énergie laser est absorbée par l'oxyhémoglobine et la mélanine. Lors du choix d'un laser, il est nécessaire de prendre en compte la possibilité d'une absorption compétitive. L'effet supplémentaire d'un chromophore compétitif peut être souhaitable ou indésirable.

Dans les lasers modernes utilisés pour l'épilation, le chromophore cible est la mélanine. Ces ondes peuvent également être absorbées par l'hémoglobine, un chromophore compétitif. L'absorption par l'hémoglobine peut également endommager les vaisseaux sanguins irriguant les follicules pileux, ce qui est indésirable.

L'épiderme est composé à 90 % d'eau. C'est pourquoi l'eau constitue le principal chromophore des lasers modernes de resurfaçage cutané. Lors du resurfaçage laser, l'eau intracellulaire absorbe l'énergie laser, bout immédiatement et s'évapore. La quantité d'énergie transférée par le laser aux tissus et la durée de ce transfert déterminent le volume de tissu évaporé. Lors du resurfaçage cutané, il est nécessaire d'évaporer le principal chromophore (l'eau), tout en transférant une quantité minimale d'énergie au collagène environnant et aux autres structures. Le collagène de type I est extrêmement sensible à la température, se dénaturant à une température de +60... +70 °C. Une altération thermique excessive du collagène peut entraîner des cicatrices indésirables.

La densité énergétique d'un laser est la quantité d'énergie (en joules) appliquée à la surface d'un tissu (en cm²). Par conséquent, la densité énergétique est exprimée en J/cm². Pour les lasers au dioxyde de carbone, l'énergie critique pour franchir la barrière d'ablation tissulaire est de 0,04 J/cm². Pour le resurfaçage cutané, on utilise généralement des lasers d'une énergie de 250 mJ par impulsion et d'une taille de spot de 3 mm. Les tissus refroidissent entre les impulsions. Le temps de relaxation thermique est le temps nécessaire au refroidissement complet des tissus entre les impulsions. Le resurfaçage laser utilise des énergies très élevées pour vaporiser le tissu cible presque immédiatement. Cela permet une impulsion très courte (1 000 μs). Par conséquent, la conduction thermique indésirable vers les tissus adjacents est minimisée. La puissance spécifique, généralement mesurée en watts (W), prend en compte la densité énergétique intégrée, la durée de l'impulsion et la surface traitée. Une idée fausse courante est qu’une densité énergétique et une densité de puissance plus faibles réduisent le risque de cicatrices, alors qu’en fait, une énergie plus faible fait bouillir l’eau plus lentement, provoquant davantage de dommages thermiques.

L'examen histologique des biopsies réalisées immédiatement après le resurfaçage laser révèle une zone de vaporisation et d'ablation tissulaire, avec une zone basophile de nécrose thermique sous-jacente. L'énergie du premier passage est absorbée par l'eau de l'épiderme. Une fois dans le derme, où l'eau est moins abondante pour absorber l'énergie laser, le transfert de chaleur provoque des lésions thermiques plus importantes à chaque passage suivant. Idéalement, une profondeur d'ablation plus importante, un nombre de passages réduit et une lésion thermique moins conductrice réduisent le risque de cicatrices. L'examen ultrastructural du derme papillaire révèle des fibres de collagène plus petites, organisées en faisceaux de collagène plus volumineux. Après le resurfaçage laser, la production de collagène dans le derme papillaire entraîne l'accumulation de molécules associées à la cicatrisation, comme la ténascine, une glycoprotéine.

Les lasers à l'erbium modernes peuvent émettre deux faisceaux simultanément. Cependant, un seul faisceau en mode coagulation peut accroître les dommages aux tissus environnants. Ce type de laser provoque des dommages thermiques plus importants en raison de la durée d'impulsion accrue et donc d'un réchauffement tissulaire plus lent. À l'inverse, une énergie excessive peut entraîner une évaporation plus profonde que nécessaire. Les lasers modernes endommagent le collagène par la chaleur générée lors du broyage. Plus les dommages thermiques sont importants, plus la synthèse de nouveau collagène est importante. À l'avenir, des lasers de broyage bien absorbés par l'eau et le collagène pourraient trouver une application clinique.

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