Реакция биотканей на тепловое воздействие

Тепловое воздействие лазерного излучения на биоткани основывается на поглощении излучения и преобразовании его энергии в тепло. Эффект зависит как от температуры, так и от длительности воздействия. В таблице 1.1 приведена классификация реакций биоткани на её нагрев в зависимости от температуры.

При температуре 45 ^оС не ожидается каких-либо необратимых повреждений ткани (лишь при достаточно длительном нагреве может произойти гибель клеток). Прогрев тканей до температуры 42−45 ^оС в медицинской практике используется при стимулирующей локальной термотерапии. При температуре 60 ^оС достаточно быстро наступает денатурация белков. Она может быть полной и астичной, обратимой и необратимой. Во многом степень денатурации белков зависит от времени воздействия. Заметное обезвоживание тканей начинается при температуре около 70 ^оС. При достижении температуры кипения воды происходит обезвоживание ткани, поскольку внутритканевая вода превращается в пар, при этом создаётся значительное избыточное давление. После ухода воды высушенная ткань быстро нагревается до температуры 150 ^оС, при которой начинается процесс карбонизации. При карбонизации из органических молекул выходит водород и образуется мелкодисперсный углерод (сажа), то есть происходит обугливание. При температуре свыше 300 ^оС испаряется органический матрикс ткани. Этот процесс называют лазерной абляцией.

Таблица 1.1 — Лазерное воздействие на биоткань в зависимости от температуры.

Лазерная абляция — это процесс механического разрушения биоткани при достаточно высокой интенсивности лазерного излучения под действием импульса давления, создаваемого паром, и распад ткани на атомы и молекулы под действием высокой температуры (пиролиз). Основной признак ликвидация ткани из зоны обработки непосредственно под действием фотонов лазерного излучения. Следует отличать абляцию биотканей импульсным излучением, при которой испарение всех компонент происходит за время короткого лазерного импульса. При импульсной абляции вместе с перегретым материалом из ткани удаляется и большая часть тепловой энергии, а её незначительный остаток приводит к минимальным термическим повреждениям за пределами абляционного кратера.

Таким образом, процесс лазерной коррекции шрамов основан на быстром (порядка микросекунд) локальном (10−20 мм²) прогреве верхних участков кожи за счёт поглощения лазерного излучения до температуры свыше 300 ^оС, что приводит к моментальному её испарению, и не приводит (за счёт кратковременности воздействия) к передаче энергии близлежащим участкам кожи, т. е. не приводит к их обезвоживанию, обугливанию и т. п.