El efecto térmico de los láseres, una revisión
Andrea Ortiz *
Juliana Pérez *
Adrian Rios
Residentes tercer año dermatología Unisanitas
Los láseres utilizados en la piel actúan generando calor.
Una vez el láser contacta la piel, las moléculas de los tejidos aumentan su velocidad absorbiendo y dispersando su energía.
La luz mantendrá fenómenos ópticos en la piel con poco pigmento como la reflexión y difracción.
El conjunto de fenómenos que permiten a un láser difundir en la piel dependerá del tipo de luz, su potencia, tiempo de exposición y lo llamaremos fototermólisis selectiva.
Desde su uso clínico, el láser se ha indicado para seleccionar mejor los tejidos y la posibilidad de contar con tiempos de exposición mucho más cortos.
Obtener tropismo hacia hemoglobina, melanina y agua además de poderse escoger cantidades estables de energía.
Sin embargo, después de más de 60 años no ha sido fácil entender y aprovechar todas estas ventajas.
El calor generado como resultado de la combustión de los tejidos, se produce mediante una reacción química exotérmica, secundaria a la rápida interacción de un combustible, nuestro Carbono, excitado por un comburente, nuestro Oxígeno, hasta alcanzar una temperatura de ignición (temperatura a la cual debe ser llevado el tejido para que se inicie y propague la combustión)
Ilustración 1 Triángulo de combustión
http://el-trabajo-del-bombero.blogspot.com/2012/05/fuego-y-combustion.html?m=1
Ilustración 2 Efecto del combustible y el comburente
https://ocw.unican.es/pluginfile.php/1179/course/section/1440/T%2008%20OCW.pdf
El agua, el mayor constituyente de los tejidos, es un compuesto incombustible, absorbe el calor transformándose en vapor de agua.
El vapor de agua, evita que el elemento combustible entre en contacto con más oxígeno y átomos de Carbono en nuestros tejidos.
Fenómenos térmicos en los tejidos:
Se obtendrán de acuerdo al incremento de la temperatura en los tejidos, diversos efectos térmicos:
– Vaporización: Es el cambio de un elemento de su estado líquido a gaseoso, secundario a un aumento de la temperatura cuando esta alcanza cerca a los 100ºC. Se utiliza para la destrucción tisular del tipo ablación o separación de capas de tejidos.
– Carbonización: Se evidencia cuando el tejido se torna de color negro debido a la combustión del Carbono, la temperatura necesaria alcanza los 350ºC. No es un efecto con intención terapéutica en la base de las lesiones, en donde, el tejido sano se debe preservar.
– Coagulación: Se visualiza por un cambio en la coloración del tejido. Ocurre cuando la temperatura alcanza los 50ºC. Las proteínas se desnaturalizan de forma irreversible y ocurre necrosis celular con muy escaso daño de las estructuras vecinas. Debajo de los 50 grados centígrados el proceso coagulatorio puede ser reversible.
– Hipertermia sin coagulación (<50 grados): Es un efecto no visual. Es percibida por medio de un termómetro o por el tacto. Es reversible con enfriamiento.
Ilustración 5 Láseres del espectro visible e infrarrojos cercano y medio, la curva de pigmento es màs elevada en la piel oscura
http://idnps.com/clinical/latest-trends-in-burn-wound-dressing/1-3-laser-scar-revision-recent-trend-i/
Efecto térmico tisular de los láseres
De acuerdo al tipo de láser, se producirán mayores o menores efectos de combustión en los tejidos. Esto, de acuerdo a la afinidad del láser por átomos de nuestras moléculas afines a la luz del láser o reflectivos.Las longitudes de onda (tipos de luz láser):
La piel es heterogénea y contiene varios elementos que captan la luz: agua para los láseres infrarrojos y para los pigmentos hemoglobina y melanina el color del láser. La finalidad de la interacción entre el láser y un tejido.Láser del espectro visible (400-700 nanómetros)
Los láseres del espectro de la luz visible (400-700 nanómetros, nm) emiten luz de color y como tales, son absorbidos por pigmentos como la melanina y la hemoglobina. No interaccionan con el agua. Ejercen su efecto térmico en los tejidos siendo atrapados por todo pigmento oscuro.Los láseres en el espectro visible
- 532 nm: La luz generada es verde. Es absorbido por la melanina, hemoglobina y tintas de color diferente al verde.
- Colorantes 585,590,595 nm: La luz generada es amarilla, es absorbida por la hemoglobina, melanina y tintas de color diferente al amarillo.
- Ruby 694 nm: La luz generada es roja y es absorbida por la melanina y muy poco por la hemoglobina dado que, tiene un color similar.
Láseres del espectro infrarrojo cercano y medio:
Este grupo de láseres incluye los espectros infrarrojo cercano y medio (700-4000 nm). En este rango incluimos láseres de dos tipos, los que no reaccionan con el agua dada su cercanía a los del espectro visible y los de longitud de onda por encima de los 1400 nm los cuales, mostraran cada vez más interacción con el agua a mayor longitud de onda. En el espectro infrarrojo más vecino a la luz visible (700-1064 nm), llamado “cercano”, el agua, transparente a este tipo de onda, actúa como “disipador” de la energía absorbida por los pigmentos lo que posibilita, conservar el tejido. Todos los láseres en este rango son aplicados en la piel con un gel para ayudar a proteger la epidermis y la dermis papilar. A partir de los 1200 nm la absorción por el agua a la luz es ya mayor. Ilustración 4 Láseres del espectro infrarrojo cercano y medio curva de absorción en piel clara https://studylib.es/doc/8275663/interacciones-tisulares-de-los-l%C3%A1seresLáseres del espectro infrarrojo cercano y medio:
- Alexandrita (755 nm): Es absorbido por la melanina y un poco menos por la hemoglobina dada su vecindad con el color rojo. No es absorbido por el agua.
- Diodos 810-1064: Son absorbidos por la melanina y hemoglobina. No son absorbidos por el agua, pigmento muy brillante o de color muy saturado (intenso).
- Nd:YAG (Neodymium: Yttrium Aluminium Garnet 1064,1320 nm): Son absorbidos por la melanina y hemoglobina. No son absorbidos por el agua, pigmento muy brillante o de color muy intenso.
- 1450-1540 nm: Es prevalente la absorción por hemoglobina sobre el agua según la cantidad de melanina presente. Existen equipos fraccionados y quirúrgicos de los fabricantes Candela (Ellipse) y Quanta (Youlaser)
- Láser de fibra óptica 1540/1927 nm FRAXEL: Es un láser fraccionado del fabricante Solta. El 1550 Fraxel es absorbido por agua, hemoglobina y en menor grado por pigmento en piel clara. El Fraxel 1927 (Tm) tiene más baja penetración en la piel que el 1550.
- Láser Er, Cr YSGG (Erbio,cromo, Ytrium, escándio,galio,granate) 2740 nm: Su versión dermatológica es el equipo Pearl ® con longitud de onda 2740 es principalmente absorbida por el agua dando, características de menor hemostasia que la del láser de CO2 y con modulaciones de duración de pulso y frecuencia, consigue ser un poco más hemostático que el Erbio-YAG ( 2940 nm). Es más utilizado para cirugía odontólogica realizando un efecto “hidrocinético” que se logra, disparando agua al tiempo del láser que absorbe la energía y así logra el corte de tejidos duros y blandos sin crear fisuras del hueso ni carbonización del tejido (Biolase ®)
- Láser Erbio:YAG (2940 nm): Es fuertemente absorbido por el agua con baja carbonización y coagulación, predomina una evaporación más fría que la alcanzada con el láser de CO2 .
Láseres del espectro infrarrojo lejano: > 4000 nm
Láser de CO2 9400-10600: Es absorbido por el agua o por cualquier superficie en general dado su tamaño. Sus efectos predominantes en el tejido son evaporación, coagulación y carbonización . Puede conseguirse coagulación mediante modulaciones de tiempo y potencia. (Youlaser) Ilustración 6 El lugar del láser de dióxido de carbono https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs41547-018-0047-yLa potencia y el tiempo.
La duración y la cantidad de energía empleada determinan la magnitud del daño térmico en el tejido. Para todos los láseres cuyas longitudes de onda sean mayores de 400 nm, la conversión de luz en calor es el principal medio por el cual se destruye el tejido. Tiempo y potencia siempre están relacionados para generar un efecto de vaporización, carbonización y/o coagulación. La acumulación de material desnaturalizado aumenta exponencialmente con la temperatura y proporcionalmente con el tiempo. Esto explica, que lo ideal para evitar carbonización es controlar primero, el tiempo de exposición. Se ha visto que el área incidida por el láser de CO2 puede alcanzar hasta 145ºC, pero en su periferia, a 500 micras del área tratada, la temperatura solo alcanza hasta alrededor de los 45ºC. En el modo continuo, es decir sin pulsos, la temperatura de la superficie puede alcanzar entre 120º-200ºC muy rápidamente. Existirá una coagulación térmica hasta 1 mm de profundidad secundario a la transferencia térmica tisular que, se evidencia cuando el lecho dérmico cambia su color a un tono amarillento. Es por esto que, algunos sistemas robotizados reemplazaron la exposición manual, dado que evitan la sobrexposición y los tiempos heterogéneos de contacto. Si la densidad de potencia pico de la radiación láser es lo suficientemente alta, se forma un microplasma localizado. El plasma absorbe con avidez el láser entrante que se expande de forma explosiva, creando ondas de choque que pueden romper los tejidos blandos y hacer pedazos los materiales duros como el hueso y urolitos . La existencia de un plasma se revela por la luz blanco-azulada que emite y por su sonido característico como el de un chasquido sordo. El escudo de plasma también protege a las estructuras más distales del haz de luz láser debido a que su alta absorción contiene la dispersión. Esto es imposible de lograr con un sistema preformado de plasma o con fuentes de radiofrecuencia. https://unilasermedica.com/que-es-el-plasma/ El agua, tiene un alto coeficiente de absorción a la emisión de una longitud de onda de un láser de CO2 y un TRT ( tiempo de relajación térmica) cerca de 326 microsegundos μs. Con estas propiedades, si un haz de luz láser de CO2 impacta la piel durante menos de 326 μs, la mayor parte de la radiación es absorbida por el agua con casi ninguna difusión térmica. Sin embargo, si la duración de la incidencia del láser sobre el tejido es más larga de 326 μs, el calor se transmite al tejido y se produce la lesión térmica en el tejido adyacente. A 45º C, los fibroblastos humanos cultivados mueren al cabo de 20 minutos. Empero, pueden resistir más de 100º C si el tiempo de exposición es de solo 1 milisegundo, por lo que, no es la temperatura per se, sino una combinación de temperatura y tiempo la que regula el daño térmico coagulativo. La coagulación térmica tisular tiene un carácter bien definido a partir de un umbral. Según se alcanza la temperatura crítica se produce coagulación. Esto da cuenta de límites histológicos de la coagulación dérmica en el láser. En contraste, a la epidermis, el tejido conectivo como la dermis contiene una gran cantidad de matriz extracelular dominada por las proteínas estructurales como el colágeno y la elastina. La elastina es increíblemente estable al calor, capaz de sobrevivir a la ebullición durante horas sin cambio aparente. Sin embargo, el colágeno tipo I, que es el mayor componente en la dermis, tiene una fuerte transición de fusión de la forma rilar entre los 60-70º C. Esta transición es una limitación absoluta para la elevación de la temperatura en masa dérmica por encima de la cual, ocurrirá pérdida del entramado de colágeno. En contraste, a la lesión coagulativa difusa, habrá menor riesgo. Esta es una de las razones para explicar, la razón para obtener efectos de remodelación tisular más predecibles con el láser que con la radiofrecuencia.Los pulsos ultracortos por si mismos no causan daño térmico, pero si trabajamos a frecuencias altas sí que se genera daño térmico en el tejido
La tasa de repetición del láser tiene que ser lo suficientemente amplia como para dar tiempo a que el plasma se disipe. En general, se puede afirmar que el tiempo medio de disipación del plasma está en torno a los 100 nanosegundos. Por tanto, la tasa de repetición para evitar interacciones entre el pulso y el plasma debería ser menor a un millón de pulsos por segundo. No obstante, este valor teórico no tiene en cuenta el tiempo de relajación térmica (TRT) individual de cada tejido. Un valor más realista lo proponen los equipos disponibles, con los cuales es posible una variedad enorme de anchos de pulso. En general, el paciente no referirá dolor intolerable a frecuencias menores de los 5 Hertz. Más allá de esta velocidad si no aparece el dolor será a potencias muy bajas.Los sistemas de exposición potencia y control de duración de pulsos:
Duración de pulso (Modo)
- Continuo: El láser emite el tiempo que demore la presión al pedal.
- Pulsado simple: El disparo se emite durante un tiempo prefijado a voluntad del operador.
- Repetido pulsado: Es una secuencia de disparos con una duración y a un intervalo predeterminado
- Ultrapulsado (Candela®), Superpulsado, Pulser (Lumines®): Modulaciones de pulso de alta frecuencia y potencia
Disponibilidad de algunos láseres según potencia, rangos de pulso y aplicaciones
LASER | Máxima Potencia (J) | Rangos de pulso | Indicaciones/efectos predominantes |
Nd-YAG (1064 nm) – Candela GentleLasePRO – Candela Picoway – Cutera (Coolglide XEO) – Quanta Pico – Quanta Q-Plus | 80 J 400 mJ 250 J/cm2 800 mJ 22 J/cm2 | 0.25-100 ms 375-400 ps 10-30 ms 370-450 ps 7 ns | Depilación Láser/Vascular Tatuajes/l pigmentadas Depilación/vascular |
Diodo (800-1064 nm) – LightSheer(800nm) – Soprano (810nm) – PrimeLase (810-940-1064nm) | 100 J/cm2 180 J/cm2 300 J | 5-400 ms 5-400 ms 3-400 ms | Depilación |
Diodo 1540-1550nm – Quanta YOULASER MT | 8 Watios | 1-20 ms | Subablativo/Ablativo |
Alexandrita (755nm) – Candela – Quanta Light A – Deka- Motus AX – Cynosure Picosure – Apogee | 53 J/cm2 123 J/cm2 31 J 200 mJ 50 J/cm2 | 0.25-100 ms 0.3-?00 ms 2-300 ms 550-750 ps 0.3-300 ms | Depilación/Vascular Tatuajes, l.pigmentadas Depilación, lesiones pigmentadas |
Erbio:YAG (2940) – Fotona Asclepion | 3 J/cm2 1.5 J/cm2 | 0.1-1.5 ms 0.1 -1 ms | Ablativo |
CO2 (10600) – Lumenis (AcuPulse) – Candela – YOULASER (10600nm) | 40 Watios 30 Watios 30 Watios | 0.05-1 seg µseg 0.25-20 ms | Ablativo Ablativo/coagulación |
DYE 585-595nm – Candela Vbeam – Cynosure Cynergy – Deka Synchro VasQ | 40 J/cm2 40 J/cm2 33 J/cm2 | 0.45-40 mseg 0.5-50 mseg 0.5-40 mseg | Manchas vasculares congénitas |
Ruby (694nm) – Quanta (Q-plus) | 30 J/cm2 | 30 ns | Tatuajes |
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