Aparelhos de laser e equipamentos correlatos

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1 Revisão Aparelhos de laser e equipamentos correlatos Laser and laser-like devices Sílvia Karina Kaminsky Dermatologista e diretora do Centro Dermatológico SkinLaser. Formada em Dermatologia pela Unifesp e pósgraduação em Cosmiatria pela Faculdade de Medicina do ABC. Unitermos: laser, laser na Dermatologia. Unterms: laser, laser in Dermatology. RBM Jun 09 V 66 Edição Especial Dermatologia Indexado na Lilacs Virtual sob nº LLXP: S Numeração de páginas na revista impressa: 20 à História do laser Sem dúvida, um dos grandes avanços na área médica, neste século, foram os desenvolvimentos dos aparelhos de laser. A aplicação dos diferentes tipos de lasers possibilitou uma grande alteração nos procedimentos médicos, como o domínio do tratamento de lesões vasculares, pigmentadas, remoção de pelos e tatuagens, melhora dos processos cicatriciais, da acne e até tratamento de alguns tipos de câncer de pele. Na área de rejuvenescimento facial os avanços estão cada vez maiores, pois as pessoas estão procurando alternativas não cirúrgicas para melhoria da face. Assim que o laser começou a ser difundido na área da Dermatologia, verificaram que este sistema de luz poderia ser aplicado em muitos procedimentos e que havia um futuro promissor nesta nova fonte de investigação. Para compreender o enredo, temos de recuar até Einstein(1,2), que, em 1916, propôs o conceito de emissão estimulada de radiação: uma espécie de clonagem em nível atômico, em que um fóton (uma fração elementar de luz) ao interagir com um átomo excitado produz outro fóton que é seu gêmeo idêntico. Ambos os fótons têm a mesma cor e viajam na mesma direção e, além disso, oscilam perfeitamente em fase, como atletas de nado sincronizado. Repetindo o processo muitas vezes, obtém-se um feixe de luz extremamente pura, intensa e unidirecional. A teoria de Einstein sobre a emissão estimulada de luz teve como base a teoria quântica proposta por Planck (1900). O problema é que a natureza não permite facilmente a criação de matéria no estado excitado adequado. E, assim, a idéia de Einstein ficou esquecida durante décadas. Nos anos 50 entra em cena outro protagonista da história do laser: Charles Townes, professor na Universidade de Columbia (EUA), anuncia a criação de um dispositivo baseado no princípio de Einstein, no espectro eletromagnético das micro-ondas, a que dá o nome de MASER (abreviatura, em inglês, de amplificação de micro-ondas por emissão estimulada de radiação). Com esta demonstração ganhou o Nobel da Física em 1964, ex-aequo com dois soviéticos que fizeram a mesma descoberta.

2 Mas Townes cedo percebeu que o verdadeiro prêmio seria construir um aparelho que emitisse luz visível, muito mais intensa que as micro-ondas. Por outro lado, a luz visível é muito mais difícil de controlar para obter amplificação. De espírito metódico, Townes, com o colega e cunhado Arthur Schawlow,empreendeu uma análise meticulosa dos requerimentos para se construir o que chamou um maser óptico. Este trabalho resultou num artigo, publicado na revista Physical Review, em 1958, que desencadeou uma autêntica corrida para a primeira demonstração experimental da idéia do laser. Entretanto, um personagem relativamente obscuro tinha dado os seus passos isoladamente. Gordon Gould era estudante de doutorado na mesma universidade, apesar de ter já 37 anos. Na sua tese abordou idéias que despertaram o interesse de Townes e os dois conversaram algumas vezes, mas seus caminhos divergiram. Numa madrugada de sábado, em finais de 1957, Gordon Gould teve uma inspiração súbita sobre como resolver o problema da emissão estimulada de luz visível. Escreveu num caderno de notas, com esquemas detalhados, e introduziu o acrônimo LASER (em que o L de luz substitui o M de micro-ondas ). Na segundafeira autenticou o caderno notarialmente curiosamente, numa loja de doces e falou com um advogado sobre o que fazer para registrar sua patente. E aqui cometeu o que viria a achar o maior erro da sua vida: ficou convencido de que precisaria construir um laser para poder patentear, quando bastava ter patenteado a idéia. Assim, Gould abandonou a tese, arranjou emprego numa empresa científica e conseguiu convencer os chefes em investir no laser. Em 1959, a agência de defesa norte-americana concedeu-lhe um subsídio de um milhão de dólares na condição de não participar no projeto, por conta de seu passado comunista. Gould decidiu então patentear a idéia apenas para descobrir, amargurado, que Townes e Schawlow o tinham feito no ano anterior. Gould embarcou então numa batalha legal que se prolongaria durante 30 anos, ao fim dos quais obteve o direito de receber dividendos pela utilização do conceito laser. Ironicamente, graças ao espetacular desenvolvimento desta tecnologia durante este período, a recompensa acabou por ser muitas vezes superior à que teria resultado se a patente tivesse sido imediatamente aceita. Mas, se não há consenso sobre o inventor, quem construiu o primeiro laser? Enquanto Townes e Schawlow analisavam todas as possibilidades e Gould se enredava nos meandros da Justiça, um jovem desconhecido, que trabalhava nos Laboratórios Hughes, na Califórnia, insistia em experimentar obter o efeito laser em cristais de rubi um material que Schawlow tinha afirmado solenemente ser inútil para este fim. Munido de um cristal cor-de-rosa (Figura 1) do tamanho de um dedo e uma lâmpada idêntica a um flash fotográfico, no dia 16 de maio de 1960, Theodore Maiman trouxe ao mundo, pela primeira vez, um impulso laser. Essa emissão estimulada pela luz obtida com rubi estava localizada na faixa visível do espectro eletromagnético.

3 Figura 1 - Cavidade interna do laser de rubi 694 nm. Maiman tinha ganho a corrida. Todavia, o reconhecimento não foi imediato, o artigo que descrevia o aparelho foi rejeitado, como mais um paper sobre masers. Durante vários anos, cientistas eminentes ridicularizaram o laser como uma solução à procura de um problema. Mas o passo fundamental estava dado, apareceram novas áreas científicas possibilitadas pelo laser e, daí, a todas as suas aplicações, muitas das quais são pilares essenciais da vida moderna mesmo se não soubermos bem quem o inventou. No ano seguinte muitas novidades surgiram, pois Javan, Bennett e Herriot apresentaram o laser de He-Ne, Johnson desenvolveu o laser de Nd:YAG e, em 1964, Patel e colaboradores apresentaram o laser de dióxido de carbono. Em 1965, Goldman publicou artigos sobre o laser de rubi em tatuagens e lesões pigmentadas. Em 1970 surgiu o laser de argônio para lesões vasculares, mas seu uso era muito limitado devido à grande possibilidade de cicatrizes. Somente em 1983(4), com a publicação do conceito de fototermólise seletiva, foi possível a compreensão da interação do laser com os tecidos. 2. A luz do laser A luz é dividida em(3): Luz ultravioleta: 200 a 400 nm - UVC nm - UVB 290 a 320 nm - UVA 320 a 400 nm Luz visível: nm Infravermelha curta (near infrared): 760 a nm Infravermelha média (mid infrared): 1.400a nm Infravermelha longa (far infrared): nm em diante Laser: a palavra laser, na verdade, é uma abreviação da frase(2): Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Quatro propriedades são comuns a todos os tipos de lasers(3): 1. Luz unidirecional ou colimada - a luz caminha numa mesma direção 2. Monocromática - a luz emite sempre o mesmo comprimento de onda

4 3. Coerência espacial e temporal 4. Alta intensidade. Os lasers são nomeados com base no material constituinte no meio do laser-lasing medium. O lasing medium (localizado dentro da cavidade óptica) é a substância que produz o feixe de luz e determinará o comprimento de onda do laser (Figura 2). Este pode ser: Gás - Excimer 308 nm, Argônio 488 e 514 nm, CO nm Líquido - laser de corante pulsado ou Pulsed Dye Laser (PDL) Sólido - Rubi 694 nm, Alexandrite 755 nm, Diodo nm, Neodimium-Yag 1064 nm, Erbium-Glass nm, Erbium-Yag nm. Após o disparo pela fonte de energia o feixe de luz precisa ser distribuído ao tecido. O sistema de distribuição modifica o feixe de laser e o leva da cavidade óptica ao paciente. Os sistemas de distribuição da luz incluem dois tipos: 1. Braços articulados 2. Fibras ópticas. Estas são mais leves e de mais fácil operação que os braços articulados, porém podem romper quando torcidos ou dobrados. As fibras não são suficientemente robustas para transmitir a luz de sistemas, como CO2, Er-Yag e lasers de pulso ultracurto, tipo Q Switched, nas quais são necessários braços articulados com múltiplos espelhos.cada sistema de distribuição termina em uma ponteira que transmitirá a luz para o tecido. Porém, já está disponível a partir de 2008 o laser Q Switched, da marca Candela, com sistema de fibra óptica. A grande vantagem do laser é a intensidade e luz monocromática que possibilita a melhor precisão para seu alvo(5). É necessário uma fonte de energia para estimular o lasing medium a produzir o feixe de laser. As fontes de energia podem ser: eletricidade, lâmpadas de flash e outros lasers. A fonte de energia normalmente usada é chamada xenon flashpump que é responsável pela ativação do laser. Esta fonte de energia, no caso do laser, pode estar separada da handpiece e levada por fibra ótica. Isso torna a hanpiece mais leve para o manuseio do aparelho. Figura 2 - Esquema interno do aparelho de laser. O lasing medium (localizado dentro da cavidade óptica) é a substância que produz o feixe de luz e determinará o

5 comprimento de onda do laser. Figura 3 - Características do pulso do feixe de luz. Na primeira figura temos o modo contínuo, onde há um feixe de luz não interrompido de força relativamente baixa, mas contínua, acarretando em grande força de destruição. Na segunda figura temos o modo pulsado, no qual o disparo de luz é emitido de forma descontinuada. O laser pode ser enviado ao tecido de forma contínua, sem interrupção da luz, de modo pulsado, que com um disparo a luz é emitida de forma descontinuada ou de qualidade comutada (Q Switched) (Figura 3). A maioria dos lasers usados na Dermatologia são de modo pulsado, sendo o contínuo usado para laser cirúrgico de corte, exemplo CO2.A qualidade de criar pulsos muito curtos é ter uma liberação de energia extremamente alta em nanossegundos. A luz não laser, tipo flashlamp (IPL = luz intensa pulsada), não possibilita pico de energia alto e, normalmente, é usada para tratar áreas maiores (Tabela 1). Esta luz produz vários espectros de luz ao mesmo tempo, possibilitando tratar ao mesmo tempo lesões pigmentadas e vasos. A vantagem da luz pulsada é a flexibilidade de tratamentos. A desvantagem é que não conseguimos pico de energia e a handpiece é mais pesada. Isso ocorre por que a fonte de energia esta acoplada na handpiece, perto do cristal. Na luz pulsada também é difícil conseguirmos pulsos muito curtos com alta energia, tipo Q-Switched ou nanossegundos, por exemplo. 2. Base molecular da interação da luz com os tecidos Luz ultravioleta: 200 a 400 nm: - UVC nm: é altamente absorvida por todos os objetos biológicos: células e tecidos - UVB 290 a 320 nm: absorvido somente por biomoléculas: aminoácidos aromáticos e ácidos nucléicos - UVA 320 a 400 nm: fracamente absorvida por tonalidade escura. Luz visível: nm. Infravermelha curta (near infrared): 760 a nm. Infravermelha média (mid infrared): a nm. Infravermelha longa (far infrared): nm em diante. De 400 a nm somente algumas biomoléculas pigmentadas absorvem esta luz

6 (melanina, sangue e bilirrubina). É neste comprimento de onda, permitindo discreto aquecimento da pele, que tratamos uma variedade de lesões dermatológicas. Acima de nm o principal cromóforo de absorção é a água. Figura 4 - Gráfico da curva de absorção da hemoglobina. Notar que o pico está entre nm. A pele contém diferentes pigmentos e estruturas que emitem comprimentos de onda diferentes para sua absorção (Tabela 2). Há três cromóforos de interesse na pele: água, sangue e melanina(7). A derme é representada por 65% de água. Os picos de absorção da água são nm (neodimium yag), nm e pico máximo em nm (erbium-yag). Hemoglobina

7 Há um grande pico de oxiemoglobina em 517 nm, seguido por outros dois picos menores em 540 e 577 nm(3). Os lasers existentes para vasos oxigenados, ou seja, aqueles mais superficiais e vermelhos quando vistos na superfície da pele são KTP 532 nm e PDL 585, 595,600 nm. Quanto menor o comprimento de onda, maior será afinidade também pela melanina, podendo ocorrer alterações pigmentares ao tratarmos os vasos da superfície da pele(2). Os vasos mais profundos, de coloração mais azulada, respondem melhor com o laser de Nd-Yag nm, que penetra mais profundo da pele. Melanina A maioria das lesões pigmentadas vistas na superfície da pele ocorre por aumento excessivo da melanina na epiderme. Comprimentos de onda abaixo de 800 nm conseguem atingir a melanina da epiderme. Comprimentos de onda acima deste, como, por exemplo, o Nd-Yag nm, não conseguem atingir tão bem a melanina da epiderme e sim da derme. Por isso, é muito útil seu uso em depilação de peles mais escuras. Gordura A gordura, segundo novo gráfico de sua curva de absorção demonstrado por Rox Anderson(2), apresenta picos de forte absorção em nm e 1700 nm (Figura 5). Novos lasers estão sendo feitos para esta finalidade. Água O colágeno existente na derme pode ser estimulado a se replicar pelo aquecimento da água. Este aquecimento pode ser por mecanismo ablativo, ou seja, com descamação da epiderme, ou não ablativo, por aquecimento direto da água da derme, sem danificar a epiderme. Como lasers ablativos temos o CO2, nm e erbium nm. Há vários lasers considerados como não ablativos, como, por exemplo, 595 nm,1.064 nm,1.320 nm, nm, nm e nm. Estes três últimos, dependendo do número de passadas e energia usada, podem agir com lasers ablativos.

8 Figura 5 - Gráfico da curva de absorção da água e gordura. 3. Comprimentos de onda usados na Dermatologia Luz ultravioleta: 200 a 400 nm - UVC nm: é altamente absorvida por todos os objetos biológicos: células e tecidos. - UVB 290 a 320 nm: absorvido somente por biomoléculas: aminoácidos aromáticos e ácidos nucleicos. Usado como estimulador da imunidade da pele nos casos de vitiligo, dermatite atópica e psoríase. - UVA 320 a 400 nm: fracamente absorvida nas peles de tonalidade escura. Tratamento de lesões inflamatórias da pele, vitiligo, psoríase, dermatite atópica e como repigmentador de estrias brancas. Tratamentos de PUVA (psoralenos e UVA) também são usados, especialmente na micose fungoide.

9 Luz visível: nm a. Luz azul - Luz pulsada: filtros de 400 a 450 nm. - Luz contínua - CW nm - LED (luz emitida por diodo) luz de cor azul usada com ou sem ALA ou metil-ala para tratamento da acne, queratoses actínicas, queilite actínica e alguns tipos de epitelioma basocelular. b. Luz verde-amarela - Lasers: 532 nm - KTP e nm - Dye laser. - Luz pulsada: filtros de 500 a 650 nm. Neste espectro temos muita absorção da oxiemoglobina e pigmento melânico. Por ser comprimento de onda baixo, não penetra muito na profundidade dos tecidos. Vasos sanguíneos mais calibrosos e profundos e lesões pigmentadas profundas não são absorvidos por este comprimento de onda(10,11). Indicação: vasos sanguíneos superficiais (mais avermelhados), rosácea, melanoses solares e rejuvenescimento facial não ablativo. Usados também em dermatoses cutâneas, cujo componente vascular superficial é causador ou colaborador da lesão em si, como cicatrizes e estrias recentes, acne ativa, psoríase, verruga vulgar, entre outras. c. Luz vermelha - Lasers: 694 nm ruby e 755 nm alexandrite. - Luz contínua - CW nm - LED (luz emitida por diodo). Neste espectro temos muita absorção do pigmento melânico e profundidade ideal para atingir o folículo piloso. Os lasers neste espectro são usados para depilação, retirada de melanoses e tatuagens escuras(3). O laser de alexandrite também pode ser usado para coagular lesões vasculares de até 2 mm de diâmetro. Lembrar que somente lesões vasculares de peles claras podem ser tratadas com este laser. O LED é usado no tratamento de terapia fotodinâmica e como fotobiomodulação na cicatrização de feridas, estimulando a síntese de DNA e fibroblastos(12). Em conjunto com fotossensibilizador e fonte de luz adequada podemos tratar alguns tipos de câncer sem intervenção cirúrgica. Trabalho realizado no Instituto de Física (USP) de São Carlos apresentou casos de redução volumétrica de tumores cutâneos não melanoma com o método da terapia fotodinâmica - TFD. Luz infravermelha curta (near infrared): 760 a nm Podemos subdividir o infravermelho curto em: - Luz pulsada: nm. - Lasers: 810 nm diodo, 900 nm diodo e 950 nm diodo. Neste espectro temos absorção do pigmento melânico, porém com pico menor que

10 em 755 nm e diferente profundidade para atingir o folículo piloso. Quanto maior o comprimento de onda, mais profundo na pele e mais difícil será atingir os pelos finos que são mais superficiais nm - Nd-Yag Neste espectro temos absorção dos três principais cromóforos: do pigmento melânico, vasos e água(13). Pela profundidade de absorção, este comprimento de onda é usado para depilação a laser de pelos escuros e grossos e coagulação de vasos sanguíneos mais profundos. Muito útil em depilação de peles mais escuras, pois por sua profundidade não atinge muito a melanina da superfície da pele. Nos tratamentos de lesões vasculares se usa spot size menor de 1,5, 3 ou 6 mm e para evitar púrpuras tempo e exposição de 10 a 50 ms. Ter cautela com este laser ao tratar lesões vasculares do nariz. Esta região é muito rica em glândula sebácea e água, podendo disparos deste laser com tempo de exposição (ms), muito baixo e alta concentração de energia,causar cicatriz atrófica. Evitar dar disparos duplos em lesões vasculares das pernas, por correr o mesmo risco. Apesar de pouca afinidade pela água, mas pela abundância desta na derme, o laser Nd-Yag nm pode causar aumento da temperatura da pele após impactos repetidos. Isso pode acarretar desnaturação de proteínas e necrose que, em alguns casos, é desejada, como no rejuvenescimento e Skin Tightening. Podem ser usados pulsos duplos ou triplos nos casos em que queremos melhora da flacidez da pele. Na nossa experiência, usamos tamanho de spot maior que nas lesões vasculares, como, por exemplo, 10 mm etempo de exposição da pele variável. Pode ser baixo, 0,45 ms energia 10J/cm2, sem criógeno e movimentos dos disparos muito rápidos. Também usamos este mesmo spot de 10 mm, tempo de exposição maior, 40 a 50 ms, e energia maior, 40 a 50 J/cm2, e protegendo a superfície da pele com resfriamento dinâmico. Neste último caso a aplicação é em geral mais dolorida. Há também a apresentação do Q Switched usado para remoção de tatuagens e manchas escuras(13) nm Nd-Yag Neste comprimento de onda o laser tem afinidade com a água, sendo um dos primeiros lasers usados para tratamento de cicatriz de acne e rejuvenescimento(14). Falaremos deste laser em conjunto com os de luz infravermelha média que também tem afinidade com a água. Luz infravermelha média (mid infrared): 1400 a 3000 nm - Lasers: 1450 nm diodo, 1540 e 1550 nm erbium-glass. - Luz infravermelha: nm e nm. - Neste espectro da luz, o cromóforo principal é a água. O aquecimento da água segue os seguintes parâmetros: Quanto maior o comprimento de onda, maior afinidade com a água Quanto maior a fluência, maior a liberação de calor e desnaturação das proteínas Se a pele for resfriada adequadamente, podemos usar fluências altas sem causar danos à epiderme Se a pele não for resfriada adequadamente, podemos causar danos à epiderme mesmo em fluências baixas. A penetração média dos lasers nm Nd-Yag (CoolTouch)(14,15), nm diodo (Smoothbeam-Candela)(15) e Er-glass (Lux-fracional - Palomar e Quantel Medical Aramis) é aproximadamente micras, 300 micras e 700 micras, respectivamente(17). Isso significa que, com o mesmo spot, fluência, resfriamento da pele, o laser nm promove aquecimento mais superficial. A vantagem deste laser é a seletividade da água e profundidade adequada para além de tratar cicatrizes e rejuvenescimento, acarretar a destruição da hiperplasia sebácea. A desvantagem de ser mais superficial é o cuidado deste laser ter um resfriamento apropriado para não causar queimaduras pela propagação do calor na

11 superfície da pele. Os lasers de luz infravermelha curta e média conseguem um remodelamento variável do colágeno da derme. Alguns estudos demonstram que sempre há melhoras histológicas com o uso destes lasers, porém nem sempre há correlação clínica visível(18). Infravermelha longa(far infrared): nm em diante Os representantes deste grupo são os lasers de Er:Yag (erbium-ytriumalumininum-garnet) e CO2(19). Usando modelos experimentais podemos determinar o grau de aquecimento e ablação destes lasers. O laser de erbium tem maior afinidade com água que o CO2, mas por ser de comprimento de onda, menor promove ablação mais suave que o CO2. Maiores detalhes serão revisados no capítulo de rejuvenescimento com lasers ablativos. Radiofrequência (RF) Esta forma de energia eletromagnética se comporta diferentemente da luz. O calor gerado na RF depende da resistência e densidade do local a ser usado. A energia eletromagnética fornecida pela RF promove aquecimento volumétrico controlado(20,21). Duas antenas (ponteiras) emitem radiação eletromagnética na frequência de MHz. Nesta frequência, as ondas eletromagnéticas provocam oscilação das moléculas de água. Esta oscilação transforma a energia eletromagnética em energia térmica. Assim, ocorre o aquecimento de todos os tecidos que contêm moléculas de água, independentemente de sua condutividade. O objetivo do procedimento é alcançar a temperatura de 40oC na superfície da pele, enquanto a temperatura na profundidade desejada alcança de 50ºC a 60oC. O aquecimento promove regeneração do colágeno, quebra de tecido adiposo e fibroso, aumento da circulação e drenagem de fluidos. A utilização de antenas, sem o uso de eletrodo de retorno, permite aplicação dinâmica em movimento sem variações na fluência. Este método permite aquecimento uniforme e tratamento rápido. Há dois tipos de ponteira: uni e bipolar (Figuras 6 e 7). Figura 6 - Penetração da ponteira unipolar - calor mais acentuado na derme profunda. Usada para tratamento do remodelamento do colágeno de áreas com grande quantidade de tecido subcutâneo. Figura 7 - Penetração da ponteira bipolar - causa calor mais na superfície da pele. Usado em áreas de pouco tecido celular subcutâneo.

12 A primeira radiofrequência usada para rejuvenescimento não ablativo foi o Therma Cool - Thermage. Possui eletrodo unipolar de 10x10 mm. Causa aquecimento uniforme na derme profunda. O Accent-Alma Lasers, lançado alguns anos depois, possui duas ponteiras: a bipolar, com penetração de 2 a 6 mm, e a unipolar, com penetração profunda de até 20 mm. As ponteiras empregam sistema de ressonância de RF e acoplamento termo elétrico (TEC) para resfriamento. Há alguns aparelhos que combinam o laser ou luz pulsada com a radiofrequência.a aplicação simultânea de ondas eletromagnéticas e óticas é de otimizar a eficácia e segurança dos aparelhos. Há no mercado um aparelho chamado Aurora SR Syneron, que combina luz pulsada e RF, sendo um dos objetivos a remoção de pelos brancos e claros. Com o aquecimento da RF há diminuição da impedância da pele e a luz pode penetrar melhor, apesar do cromóforo não estar presente em quantidade ideal. Trabalhos ainda estão sendo feitos, porém os resultados são pouco promissores para depilação dos pelos brancos. 4. Interação do laser com o tecido É de extrema importância saber como o laser interage na pele e saber como atingir o ponto ótimo (end point). Por exemplo, quando tratamos uma lesão de mancha vinho do porto com laser de corante pulsado (PDL), queremos obter uma contração do vaso ou púrpura, sem branqueamento da superfície. Porém, dependendo das características da pele que vamos cuidar, como grau de oleosidade, rugosidade, coloração da pele, os parâmetros do laser podem ser diferentes para diferentes indivíduos com a mesma lesão. E, ainda mais, se comprimirmos a lesão vascular com uma placa de vidro ou plástico transparente, podemos tratar lesões pigmentadas com PDL. Isso porque ao removermos o sangue como cromóforo, o PDL tem também afinidade com a melanina e pode destruí-la. Conceitos básicos do estudo dos lasers Fototermólise seletiva Conceito descrito por Rox Anderson, em 1983(4), oferece um estudo matemático e físico da interação dos tecidos com o laser. Há uma liberação de calor localizada e efetiva na fototermólise seletiva da melanina e hemoglobina quando: 1. O comprimento de onda usado é absorvido pela estrutura-alvo 2. O tempo de exposição do laser é menor ou igual ao tempo necessário da estrutura alvo resfriar 3. A energia usada é suficiente para destruir o alvo. No caso da fototermólise seletiva da água, a liberação de calor é bem maior, pela grande quantidade de água existente na pele. Por isso, quando usamos lasers seletivos para vasos e melanina, há menor liberação de calor e, portanto, menos dor, quando comparados aos lasers seletivos por água.

13 Tempo de relaxamento térmico TRT É o tempo que o alvo leva para resfriar após altas temperaturas (Tabela 3). Pelo princípio da física, volumes maiores demoram mais para resfriar do que pequenas estruturas. Varia desde alguns nanossegundos (partículas de tatuagens) até centenas de milissegundos (veias das pernas). No caso de laser para depilação, o cromóforo é a melanina da haste do pelo e do bulbo. Porém, quem queremos destruir é a porção inferior que envolve o pelo, que é o bulge. Neste caso, o tempo de dano térmico deve ser maior que o tempo de relaxamento, pois queremos que o calor liberado pela haste e bulbo do pelo, dissipe e destrua a bulge, que não tem cromóforo. Esta teoria de destruição do pelo pode ser chamada de fototermólise seletiva expandida. Comportamento do laser na superfície da pele O destino da luz que incide na pele pode ter as seguintes interações(7) (Figura 8): Reflexão Absorção Dispersão Transmissão a. Reflexão Aproximadamente 4% a 6% da luz é refletida no estrato córneo. Quanto mais espessa a pele, maior a reflexão. b. Absorção A intensidade de luz de um comprimento de onda em particular será transmitida ao tecido dependendo da intensidade inicial, profundidade de penetração e seletividade do alvo ao comprimento de onda. Como vimos anteriormente, os cromóforos hemoglobina, melanina, água e gordura têm sua curva de absorção já determinada. c. Dispersão A dispersão do laser na pele se dá através do colágeno presente na derme. Ela é importante, pois reduz rapidamente a fluência de energia que fica disponível para absorção do cromóforo-alvo. A dispersão diminui com o comprimento de ondas maiores de 600 a nm, tornando ideal, por exemplo, para depilação a laser.

14 Figura 8 - Comportamento da luz na superfície da pele. d. Transmissão A luz é transmitida para os tecidos, que dependerá de seu comprimento de onda.os comprimentos de onda mais curtos nm se dispersam e penetram menos que 0,1 mm. Os comprimentos de onda entre 600 e nm penetram mais profundamente, pois há menos dispersão. A luz do laser incide na pele, o que ocorre logo após? Parte dela é absorvida pelo cromóforo-alvo e transmitida para dentro da pele e outra parte é refletida para fora. Esta reflexão significa perda de energia. Como posso melhorar a interação da luz com a pele? O ângulo ideal entre o feixe de luz do laser e a superfície da pele é incidir a luz perpendicular (90º). Dessa maneira minimizamos a perda de energia. A pele seca, desidratada reflete mais a luz do laser do que a pele hidratada, sendo a perda de energia maior na pele seca. Por isso, devemos tratar a pele com hidratantes e queratolíticos antes de fazer os procedimentos a laser. Limpar a pele com água ou solução alcoólica antes do procedimento também ajuda muito a diminuir a reflexão da luz e, assim, aumentar a absorção do laser(3,5). Se houver escamas de pele presentes, a reflexão será ainda maior, pois neste caso há muitas interfaces de escamas de pele e ar antes de chegar na epiderme. A quantidade de luz perdida por reflexão da superfície da pele pode variar de 15% até 70%, dependendo do comprimento de onda e tipo de pele. Por exemplo, o laser Nd-Yag nm tem 60% da luz refletida. Isso pode ser facilmente comprovado colocando o dedo logo após o disparo do laser. Sentiremos um calor em nosso dedo e este será tanto mais acentuado quanto maior a fluência do laser. Parâmetros básicos do laser a. Comprimento de onda - medido em nanômetros (nm). Quanto maior o comprimento de onda, mais profundo o laser penetrará na pele, sempre de acordo com seu cromóforo (Figura 9).

15 Figura 9 - Notamos nesta figura que o laser de CO2 ( nm) penetra menos profundamente na pele que o laser de Nd-Yag (1.064 nm). Ocorre porque a afinidade do laser de CO2 com a água é tão grande que já para na água da superfície da pele e a destroi, sendo considerado laser ablativo. O Nd-Yag também tem afinidade com a água, mas é muito menor e sua principal afinidade é por vasos, por isso ele vai mais profundo, mesmo sendo de comprimento de onda menor. Ele atinge a água da derme, sendo considerado laser não ablativo. b. Energia - medida em joules. A quantidade de energia liberada por unidade de área é a fluência, medida em J/cm2. A taxa de energia liberada é chamada potência e é medida em watts (W). Um watt é um joule por segundo (W = J/seg). A potência por unidade de área é chamada de irradiância e medida em W/cm2. Em alguns casos é interessante ter uma tabela mostrando diferentes fluências com diferentes spot size e calculando a quantidade de energia total (Tabela 4). Lembrar que quanto maior a energia (fluência) maior será a força destrutiva do laser.há aparelhos usados em Dermatologia que são de baixa potência e usados

16 para processos fotoquímicos e bioestimulação. Figura 10 - Esquema representado dois tipos de tratamento vascular. No primeiro desenho a púrpura é causada pela distribuição muito rápida de energia que leva a ruptura do vaso. Isso é recomendado nos casos de hemangioma e mancha vinho do porto. No segundo desenho, o laser foi aplicado com maior duração de pulso, ocasionando tratamentos com mínima púrpura, pois o vaso sanguíneo é coagulado mais gentilmente. Indicado nos tratamentos de rosácea e vasos da face, onde o paciente não quer ficar com o púrpura no rosto. Figura 11 - Esquema representado o diâmetro do feixe de luz emitido. Spots sizes maiores produzem penetração mais profunda e diminuem o tempo de tratamento nos casos de depilação a laser. Para tratamento de lesões vasculares é recomendável spots menores que condensam a energia e atuam somente no alvo. Notar que dependendo da distância do spot na pele, o feixe de luz muda. A aplicação do feixe encostado na pele e perpendicular produz energia mais profunda e focada. c. Tempo de exposição ou duração de pulso é o tempo que o laser liberará a energia.pode variar de muitos segundos até nanossegundos. Lasers usados em nanossegundos são chamados Q-Switched e provocam um pico muito alto de energia liberada. Usados para lesões pigmentadas e tatuagens. No caso do PDL, duração de pulso muito curta, por exemplo, 0,45 a 3 ms causam pico de energia alto, motivando imediata trombose do vaso e sua ruptura causando a púrpura. Se usarmos duração de pulso maior, por exemplo, 10 a 40 ms, não ocorre a ruptura do vaso e sim sua contração, não causando a púrpura. É sabido que este vaso tem maior chance de necessitar mais de uma sessão em comparação com o tratamento de duração de pulso menor (Figura 10). d. Tamanho do ponto ou spot size

17 Quanto maior o spot, maior a penetração no tecido e melhor a distribuição da energia (Figura 11). Spots menores penetram menos na superfície da pele e concentram a energia. A maioria dos lasers são pulsados e não contínuos para maior segurança. Os lasers de CO2 normalmente têm a opção de modo contínuo ou pulsado. Os novos lasers permitem uma calibração na handpiece e esta configuração permite uma interrogação de todo sistema, desde as lâmpadas até a fibra na qual está a handpiece. Por exemplo, se a fibra estiver danificada, o laser não conseguirá calibrar e aparecerá uma mensagem no painel de controle. Obs.: Este quadro pode ser útil se você necessitar mudar a fluência quando usar o GentleLASE. Compare o pulso/energia com o spot que está sendo utilizado, para ver se você necessita mudar o spot size ou a fluência e, assim, conseguir os resultados desejados. Desta maneira poderá manter a fluência mais alta possível com eficácia e proteção da pele.

18 e. Resfriamento da pele - cooling O resfriamento da pele não é considerado um parâmetro do laser, porém ele é de extrema importância, pois, como falamos anteriormente, os mesmos quatro parâmetros anteriores com ou sem resfriamento da pele se comportam de maneira bem diferentes. Figura 12 - Esquema de resfriamento na emissão de luz pulsada para vasos. O uso do gel gelado minimiza dano térmico à epiderme e permite a termocoagulação do vaso. Sem o gel a epiderme já é afetada antes de ocorrer a coagulação do vaso. Figura 13 - Exemplo ilustrativo do spray de criogênio sendo liberado sobre a pele milissegundos antes do pulso de laser. O resfriamento é rápido e ocorre somente na camada superior da epiderme. Pode ser controlada a quantidade de gás liberada e tempo de ação sobre a pele. Não resfria as estruturas abaixo da superfície da pele. Não impede a visibilidade durante o tratamento. O principal objetivo do resfriamento é proteger a epiderme de injúrias

19 desfavoráveis, além de proporcionar o uso de fluências mais altas com maior segurança. Os lasers de comprimento de onda de luz visível, infravermelha curta e média, ou seja, entre 532 nm e nm, necessitam de resfriamento para proteção da epiderme. A absorção da melanina pelo melanossomo da camada basal causa liberação de calor na epiderme, com consequente dano térmico. O dano pode resultar em bolhas, despigmentação ou formação de cicatrizes, sendo sempre mais comum nas peles bronzeadas e fototipos mais altos. O uso de pulso longo (ms alto) e resfriamento aumenta a segurança da epiderme. Às vezes é desejado o dano térmico, por exemplo, ao tratarmos uma queratose seborreica plana, preferimos fazê-lo com o laser de alexandrite sem o resfriamento, já que queremos a destruição da queratose encontrada na epiderme. O resfriamento pode ser feito antes do disparo do laser, durante e após. As três etapas são importantes. Lembrar também que resfriamento em excesso pode queimar a pele pelo frio. Tipos de resfriamento(3,5,22): Condução a ar: ar resfriado direcionado na área a ser tratada. Exemplo: Zymmer Contato: pode ser gelo, gel gelado (Figura 12) ou ponteira de safira Gás: resfriamento dinâmico por pulverização de criógeno(figura 13). É um dos modos mais eficientes de pré-resfriamento.com esta tecnologia temos controle da quantidade de resfriamento liberado (DCD = dynamic cooling device) e em qual fração de tempo (delay). Bibliografia 1. Houk LD - Masers to magic bullets: an d history of lasers in Dermatology. Clin Dermatol (5): Gonçalo Figueira e João Mendanha Dias. Sociedade Ciências. Público - Internet, Domingo, 6 Nov, Cutaneous and Cosmetic Laser Surgery. Capítulo 1 Laser tissue interactions, Ross, E V e Anderson, RR./ editor Mitchel Goldman. EUA: Elsevier, Anderson RR, Parish JA. Selective Phptothermolysis: precise microsurgery by ive absortion of pulsed radiation. Science : Laser e luz, vol 1: vascular, pigmentação, cicatrizes, aplicações médicas. Capítulo 1 lasers e interações da luz nos tecidos / editor David Goldberg tradução Alexandre V.A. Soares et al. Rio de Janeiro: Elsevier, Kaminsky, SKKJ: Comparación entre laser y luz pulsada.são Paulo:apresentado no Congresso SBD, Welch AJ, Van Germet MJ, et al. Definitions and overview of tissue optics. In: Welch AJ, Van Germet MJ eds. Optical-thermal response of laser irradiated tissue. Mew York: Plenum 1005: Alam M, Hsu TS, Dover JS, et al. Nonablative laser and light treatments: histology and tissue effects a review. Lasers Surg Med : Anderson RR, Parish JA. The optics of human skin. J. Invest Dermatol : Zelickson BD, Kilmer SL, Bernstein E, et al. Pulsed dye laser therapy for sun damaged skin. Lasers Surg Med : Goldberg D, Tan M, Dale Sarradet M, Gordon M. Nonablative dermal remodeling

20 with a 585-nm, 350-microsec, flashlamp pulsed dye laser: clinical and ultrastructural analysis. Dermatol Surg : Filho GAC, Kurachi C, Souza CS, Bagnato, VS. Terapia Fotodinâmica no tratamento de lesões cutâneas de grande extensão. Jornal Brasileiro de Laser (5): Goldberg DJ, Silapunt S. Histologic evaluation of a Q-switched Nd:YAG laser in the nonablative treatment of wrinkles. Dermatol Surg : Trelles MA, Allones I, Luna R. Facial rejuvenation with a nonablative 1320 nm Nd:YAG laser: a preliminary clinical and histological evaluation. Dermatol Surg : Goldberg DJ. Full-face nonablative dermal remodeling with a 1320 nm Nd:YAG laser. Dermatol Surg : Tanzi EL, Alster TS. Comparison of a 1450-nm diode laser and a 1320-nm Nd:YAG laser in the treatment of atrophic facial scars: a prospective clinical and histologic study. Dermatol Surg : Fournier N, Dahan S, Barneon G, et al. Nonablative remodeling: clinical, histologic, ultrasound imaging, and profilometric evaluation of a 1540 nm Er:glass laser. Dermatol Surg : Bjerring P, Clement M, Heickendorff L, et al. Selective nonablative wrinkle reduction by laser. J Cutan Laser Ther : Fitzpatrick RE, Goldman MP, Satur NM, et al. Pulsed carbon dioxide laser resurfacing of photo-aged facial skin. Arch Dermatol : Koch RJ. Radiofrequency nonablative tissue tightening. Facial Plastic Surg Clin N Am : Sadick NS, Makino Y. Selective eletrothermolysis in aesthetic medicine: a review. Lasers Surg Med : Kelly KM, Nelson JS, Lask GP, et al. Cryogen spray cooling in combination with new ablative laser treatment of facial rhytids. Arch Dermatol :691-4.

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