안면 재포장을 위한 레이저의 생물물리학

선택적 광열분해술(SPD)의 개념을 통해 외과의는 표적 조직 성분인 조직 발색단에 최대로 흡수되는 레이저 파장을 선택할 수 있습니다. 이산화탄소와 에르븀:YAG 레이저의 주요 발색단은 물입니다. 다양한 파장에서 물이나 다른 발색단에 의한 레이저 에너지 흡수를 나타내는 곡선을 그릴 수 있습니다. 이 길이의 파장을 흡수할 수 있는 다른 발색단도 있다는 점을 기억해야 합니다. 예를 들어, 532nm 파장에서 레이저 에너지는 산소헤모글로빈과 멜라닌에 흡수됩니다. 레이저를 선택할 때는 경쟁적 흡수 가능성을 고려해야 합니다. 경쟁적 발색단의 추가 효과는 바람직할 수도 있고 바람직하지 않을 수도 있습니다.

현대 제모에 사용되는 레이저의 표적 색소포는 멜라닌입니다. 이 파장은 경쟁적 색소포인 헤모글로빈에도 흡수될 수 있습니다. 헤모글로빈에 흡수되면 모낭에 혈액을 공급하는 혈관이 손상될 수 있으며, 이는 바람직하지 않습니다.

표피는 90%가 수분으로 구성되어 있습니다. 따라서 수분은 현대 피부 재생 레이저의 주요 발색단 역할을 합니다. 레이저 재생 과정에서 세포 내 수분은 레이저 에너지를 흡수하여 즉시 끓어 증발합니다. 레이저가 조직에 전달하는 에너지의 양과 전달 시간에 따라 증발되는 조직의 양이 결정됩니다. 피부 재생 시에는 주변 콜라겐과 기타 구조에 최소한의 에너지를 전달하면서 주요 발색단(물)을 증발시켜야 합니다. 1형 콜라겐은 온도에 매우 민감하여 +60°C에서 +70°C까지 변성됩니다. 콜라겐에 과도한 열 손상이 발생하면 원치 않는 흉터가 생길 수 있습니다.

레이저의 에너지 밀도는 조직 표면(cm²)에 가해지는 에너지(줄)의 양입니다. 따라서 에너지 밀도는 J/cm²로 표시됩니다. 이산화탄소 레이저의 경우, 조직 제거 장벽을 극복하는 임계 에너지는 0.04 J/cm²입니다. 피부 재생에는 일반적으로 펄스당 250 mJ의 에너지와 3 mm의 스팟 크기를 가진 레이저가 사용됩니다. 조직은 펄스 사이에 냉각됩니다. 열 이완 시간은 펄스 사이에 조직이 완전히 냉각되는 데 필요한 시간입니다. 레이저 재생은 매우 높은 에너지를 사용하여 표적 조직을 거의 즉시 증발시킵니다. 이로 인해 펄스가 매우 짧습니다(1000 μs). 결과적으로 인접 조직으로의 원치 않는 열 전도가 최소화됩니다. 일반적으로 와트(W)로 측정되는 비출력은 통합 에너지 밀도, 펄스 지속 시간 및 치료 부위의 면적을 고려합니다. 낮은 에너지 밀도와 전력 밀도가 흉터 위험을 줄인다는 것은 흔한 오해인데, 사실 낮은 에너지는 물을 더 느리게 끓여서 더 큰 열 손상을 일으킵니다.

레이저 재생 직후 생검 조직을 조직학적으로 검사하면 조직 기화 및 박리 영역이 나타나며, 조직 아래에는 호염기성 열괴사 영역이 있습니다. 첫 번째 레이저 에너지는 표피의 수분에 흡수됩니다. 레이저 에너지를 흡수할 수분이 적은 진피에서는 열 전달로 인해 이후 레이저 에너지가 통과할 때마다 열 손상이 더 커집니다. 이상적으로는 레이저 에너지 통과 횟수가 적고 열 전도가 적으면서 절제 깊이가 깊을수록 흉터 발생 위험이 줄어듭니다. 유두 진피의 미세 구조 검사에서는 더 작은 콜라겐 섬유가 더 큰 콜라겐 다발로 조직되어 있는 것을 확인할 수 있습니다. 레이저 재생 후 유두 진피에서 콜라겐이 생성되면서 당단백질 테나신과 같은 상처 치유 관련 분자가 축적됩니다.

최신 어븀 레이저는 두 개의 빔을 동시에 방출할 수 있습니다. 그러나 응고 모드에서 한 개의 빔을 사용하면 주변 조직 손상이 심해질 수 있습니다. 이러한 레이저는 펄스 지속 시간이 길어져 열 손상이 더 심해지고, 따라서 조직 가열 속도가 느려집니다. 반대로, 에너지가 너무 높으면 필요 이상으로 깊은 증발이 발생할 수 있습니다. 최신 레이저는 분쇄 과정에서 발생하는 열로 콜라겐을 손상시킵니다. 열 손상이 클수록 새로운 콜라겐 합성이 활발해집니다. 앞으로는 수분과 콜라겐에 잘 흡수되는 분쇄 레이저가 임상적으로 활용될 수 있을 것입니다.

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