用于面部换肤的激光生物物理学

选择性光热分解的概念允许外科医生选择目标组织成分（即组织发色团）最大吸收率的激光波长。二氧化碳和铒：YAG 激光器的主要发色团是水。可以绘制一条曲线，反映水或其他发色团在不同波长下对激光能量的吸收率。需要注意的是，其他发色团也能吸收这种波长的激光。例如，在 532 nm 的波长下，激光能量会被氧合血红蛋白和黑色素吸收。选择激光器时，需要考虑竞争性吸收的可能性。竞争性发色团的附加效应可能是有利的，也可能是不利的。

现代脱毛激光的目标发色团是黑色素。这些波也会被血红蛋白吸收，血红蛋白是一种竞争性发色团。血红蛋白的吸收还会损害毛囊的供血血管，这是不希望看到的。

表皮90%的成分是水。因此，水是现代皮肤换肤激光的主要发色团。在激光换肤过程中，细胞内的水分吸收激光能量后会立即沸腾蒸发。激光传递到组织的能量大小和传递时间决定了蒸发组织的体积。换肤时，需要蒸发掉主要的发色团（水），同时将少量的能量传递给周围的胶原蛋白和其他结构。I型胶原蛋白对温度极其敏感，在+60... +70 °C的温度下就会变性。过度的热损伤会导致胶原蛋白留下不必要的疤痕。

激光的能量密度是指施加到组织表面（单位为 cm2）的能量（单位为焦耳）。因此，能量密度以 J/cm2 表示。对于二氧化碳激光器，克服组织消融障碍的临界能量为 0.04 J/cm2。对于皮肤重修，通常使用能量为每脉冲 250 mJ、光斑尺寸为 3 mm 的激光器。组织在两次脉冲之间冷却下来。热弛豫时间是组织在两次脉冲之间完全冷却所需的时间。激光重修使用非常高的能量几乎立即汽化目标组织。这使得脉冲非常短（1000 μs）。因此，可以最大限度地减少对邻近组织的不必要的热传导。比功率通常以瓦特 (W) 为单位，它考虑了积分能量密度、脉冲持续时间和治疗区域的面积。一个常见的误解是，较低的能量密度和功率密度会降低留下疤痕的风险，而事实上，较低的能量会使水沸腾得更慢，从而造成更大的热损伤。

激光换肤后立即进行的活检组织学检查可发现组织汽化消融区，组织下方为嗜碱性热坏死区。首次通过的激光能量被表皮中的水分吸收。一旦进入真皮层，由于水分较少，无法吸收激光能量，热传递会在后续的每次通过中造成更大的热损伤。理想情况下，消融深度越深，通过次数越少，传导性热损伤越少，瘢痕形成的风险就越低。乳头层真皮的超微结构检查显示，较小的胶原纤维组织成较大的胶原束。激光换肤后，随着乳头层真皮中胶原蛋白的生成，与伤口愈合相关的分子（例如糖蛋白腱蛋白）会积聚。

现代铒激光器可以同时发射两束激光。然而，在凝固模式下，单束激光可能会增加对周围组织的损伤。由于脉冲持续时间增加，组织加热速度减慢，这种激光会造成更大的热损伤。相反，过高的能量会导致比所需更深的蒸发。现代激光器在磨削过程中产生的热量会损伤胶原蛋白。热损伤越大，新胶原蛋白的合成就越多。未来，能够被水和胶原蛋白良好吸收的磨削激光器可能会应用于临床。

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