1. Tổng quan về laser liệu pháp trong chuyên ngành da liễu
1.2. Ứng dụng laser liệu pháp trong điều trị các thương tổn sắc tố
1.2.1. Tương tác laser – mô trong các thương tổn sắc tố
Việc sử dụng các nguồn laser và ánh sáng điều trị thương tổn sắc tố dựa vào nguyên lý phân hủy quang nhiệt có chọn lọc. Nguyên lý này yêu cầu phải có:
(1) Sử dụng bước sóng được mục tiêu hấp thu tốt
(2) Độ dài xung ngắn hơn thời gian thải nhiệt (thời gian cần thiết để nhiệt độ mục tiêu giảm xuống 50%)
(3) Mật độ năng lượng đủ lớn để đạt hiệu quả điều trị các thương tổn mạch máu với thể màu mục tiêu là oxyhemoglobin.
Sau đó, nguyên lý này được áp dụng trong các thương tổn sắc tố bằng cách tác động lên hạt màu mục tiêu là melanin nội sinh và hạt carbon ngoại sinh. Melanin thể màu là mục tiêu có phổ hấp thu rộng với tia cực tím, ánh sáng nhìn thấy và cận hồng ngoại. Melanin được bao trong các hạt melanosome, nằm trong tế bào hắc tố và tế bào sừng. Phổ hấp thu của melanin giảm dần từ 320-1200nm, khơng có đỉnh hấp thu.. Ở những bước sóng 320-600nm, bức xạ bị hấp thu đáng kể bởi cả hemoglobin và melanin. Tuy nhiên, những bước sóng này có khả năng đâm xuyên kém, chỉ tới lớp trung bì nơng. Ở bước sóng 600-1200nm, sự hấp thu của melanin vẫn đáng kể nhưng hấp thu của hemoglobin giảm nhiều, đồng thời có khả năng đâm xun tới lớp trung bì sâu. Những bước sóng dài hơn 1200nm, cho phép đâm xuyên sâu nhưng hấp thu của cả hai nhóm màu này lại rất kém
Khả năng hấp thu ánh sáng của melanin giảm dần khi bước sóng tăng. Tế bào sắc tố (melanocyte) chứa các tiểu thể nội bào tương (melanosome) là nơi tổng hợp melanin. Sau khi hình thành trong tế bào sắc tố, melanosome và melanin được chuyển đến các tế bào sừng xung quanh. Những melanosome chứa melanin có đường kính 1µm và thời gian thải nhiệt 50-500ns, ngắn hơn rất nhiều so với thời gian thải nhiệt của thượng bì là khoảng 2µs. Dựa trên ngun lý ly giải quang nhiệt
có chọn lọc, với thời gian thải nhiệt rút ngắn lại, người ta sẽ dùng độ dài xung cực ngắn (tính nanơ giây hay pico giây) để tác động một cách hiệu quả lên melanosome mục tiêu. Như vậy, một xung laser với mức năng lượng cực cao tác động trong thời gian rất ngắn sẽ tăng nhiệt độ nhanh chóng ở melanosome mục tiêu (khoảng 10tr độ/giây), làm nó nổ tung. Mơ lân cận khơng thay đổi hoặc rất ít bị ảnh hưởng nếu độ rộng xung đã chọn để điều trị nhỏ hơn hoặc bằng thời gian phục hồi nhiệt của đích.
Hình ảnh từ kính hiển vi điện tử khẳng định sự phá hủy chọn lọc melanosome bên trong tế bào sắc tố và tế bào sừng chứa melanin, nhưng cơ chế thì chưa rõ. Các chuyên gia giả thiết rằng sự phá hủy đó là do tác động cơ học của sóng âm phát ra từ melanosome hấp thu ánh sáng. Những tế bào này tổn thương sẽ dẫn đến hiện tợng khơng bào hóa, lắng đọng sắc tố và vật liệu nhân ở ngoại vi tế bào. Sau tổn thương, sự tái tạo sắc tố nhờ vào những tế bào sắc tố còn lại từ các cấu trúc phần phụ hay từ vùng da lân cận không bị chiếu tia.
Khi điều trị các thương tổn sắc tố, laser Q-switched tạo một lớp màu trắng tại chỗ chiếu tia. Đây là đáp ứng mô do nhiệt dộ tạo ra các khoang bốc hơi bên trong melanosome, gây tán xạ ánh sáng khả kiến tạo nên hình ảnh màu trắng. Liều tiếp xúc với laser đủ làm tổn thương melanosome tương quan rõ với ngưỡng lâm sàng gây trắng tức thì. Nói một cách khác, nếu chưa thấy màu trắng tại chỗ chiếu tia, nghĩa là liều tiếp xúc laser chưa đủ. Da càng sậm thì ngưỡng này càng thấp vì có lượng melanin thượng bì nhiều. Khi tăng bước song, sự hấp thu melanin sẽ giảm, nên cần phải tăng liều tiếp xúc laser để đạt ngưỡng. Ở mức năng lượng dưới ngưỡng dường như lại kích thích tạo melanin vì hoạt hóa thêm tế bào sắc tố nhưng chưa đạt ngưỡng phá hủy chúng.