Ablatif lazerler, yirmi yılı aşkın bir süredir dermatolojik ve estetik prosedürlerde temel araçlar olarak kullanılmaktadır. Günümüz ablatif lazer teknolojisinde, 2.000 nm üzerindeki orta ve uzak kızılötesi (infrared) dalga boyları tercih edilir. Klinik pratikte en yaygın kullanılan üç lazer türü ve dalga boyları şunlardır: 2.940 nm Erbium:YAG (Er:YAG), 2.790 nm Yttrium Scandium Gallium Garnet (YSGG) ve 10.600 nm CO2 lazer. Bu üç lazer sistemi, dokudaki suyu ana kromofor (ışık emici madde) olarak kullanarak kontrollü ısı açığa çıkarır; ablasyon (buharlaştırma) ve koagülasyon (pıhtılaştırma) yoluyla hedeflenen klinik etkiyi sağlar.

Su emilim afinitesi (ilgi/emilim katsayısı) en yüksek olan sistem Er:YAG, en düşük olanı ise CO2 lazerdir; YSGG ise bu iki sistem arasında bir köprü görevi görür. CO2 lazeri Er:YAG'dan ayıran en temel fark,  Er:YAG lazerin yüksek su emlimi nedeni ciltte sadece yüzeysel ablasyon yaparken , CO2 lazerin düşük su emilimi nedeni ile cilt tarafından emilimi, daha derin ablasyon ve ciltte daha derin dokularda ısı yayılmasıdır.  Bu "termal yayılım", CO2 lazerde ciltte daha yüksek sıkılaşma ve daha yüksek kanama kontrolü sağlamasıdır.  Ablatif lazerlerin güvenli uygulanması için dokuda ablasyon ve koagülasyon oluşturulurken, çevre dokularda minimum kollateral (yan) termal hasar meydana gelmesi istenir. Örneğin, CO2 lazerin minimum kollateral hasarla ablasyon özelliği gösterebilmesi için; dokuda santimetrekare başına en az 5 J/cm2’lik eşik enerjiye (fluence) ve ideal olarak 1 ms'den daha kısa bir darbe süresine ihtiyaç duyduğu gösterilmiştir.

Ablatif lazerlerin dokuda meydana getirdiği değişimler, ulaşılan doku sıcaklığına bağlıdır (ısı-doku etkileşimi):

• 65 °C: Protein denatürasyonu (yapısal bozulma), dokuda sıkılaşma ve neokolajenez (yeni kolajen oluşumu) tetiklenir.

• 100 °C: Dokunun vaporizasyonu (buharlaşması), yani klinik ablasyon gerçekleşir.

• 150 °C ve üzeri: Dokuda karbonizasyon (kömürleşme/charring) ve geri dönüşümsüz hasar meydana gelir. 150 °C üzerine çıkıldığında oluşan karbon tabakası, lazer ışığının daha derine inmesini engelleyen bir bariyer görevi görür ve dokuda iyileşmeyi geciktiren kronik inflamasyona yol açar. Bu yüzden, aynı bölgeye üst üste yapılan "pas" (geçiş) sayısında, dokunun soğumasına izin vermek veya "darbe süresini" (pulse duration) kısa tutmak hayati önem taşır.  

Klinik çalışmalar, cilde uygulanan CO2 lazer sonrası dermiste meydana gelen sıcaklık artışının; kolajen yeniden yapılanmasında (remodeling) kritik rol oynayan "Isı Şoku Proteinlerini" (Heat Shock Proteins - HSP) uyararak etki gösterdiğini belirlemiştir. HSP ler hasarlı kolajen liflerinin temizlenmesini ve yerine yeni, düzenli liflerin gelmesini sağlayan "moleküler eşlikçilerdir. Özellikle HSP-70 ve HSP-47, lazer sonrası kolajen sentezinde anahtar rol oynar. CO2 lazerde optimum güvenlik ve etkinlik için, hedeflenen ablasyon derinliğine ulaşırken karbonizasyonu minimumda tutan, tutarlı ve tekrarlanabilir bir ablasyon/koagülasyon oranı korunmalıdır.

1990’lı yıllarda klinik kullanıma giren CO2 lazerler, seçilen uygulama alanında "tam alan" (fraksiyonel olmayan / full-field) ablasyon yapmaktaydı. Bu geleneksel lazerler, o dönemde cilt gençleştirme ve skar tedavisinde "altın standart" olarak kabul ediliyordu. Tüm anatomik alana uygulanma zorunluluğu nedeniyle bu yöntem "Tam Alan Cilt Yenileme" (Full-Field Resurfacing) olarak tanımlanmaktaydı. Klinik sonuçlar oldukça etkileyici olsa da; uzun iyileşme süreçleri, hastaların sosyal hayattan uzak kalma gerekliliği ve yüksek yan etki riski (enfeksiyon, kalıcı hipopigmentasyon) bu başarıyı gölgelemekteydi.

Bu olumsuzlukları minimize etmek amacıyla "Fraksiyonel Fototermoliz" kavramı geliştirilerek 2004 yılında klinik uygulamalara dahil edildi. Bu teknoloji, ciltte tam alanda ablasyon oluşturmak yerine, Mikrotermal Zonlar (MTZ) olarak adlandırılan dikey "ablatif" doku sütunları oluştururken; bu sütunların arasında el değmemiş, sağlam deri alanları bırakmaktadır. Sağlam deri adacıklarından MTZ alanlarına gerçekleşen hızlı hücre göçü sayesinde yara iyileşmesi hızlanmakta ve geleneksel uygulamaların riskleri azaltılmaktadır. Fraksiyonel teknolojinin başarısı, dokunun "Kısmi Hasar - Hızlı Onarım" prensibine dayanır. Epidermal keratinositlerin sağlam alanlardan MTZ kanallarına doğru 24-48 saat içinde hareket etmesiyle başlar. Bu durum, geleneksel yöntemde haftalar süren reepitelizasyon süresini birkaç güne indirir.

Fraksiyonel fototermoliz, geleneksel yöntemlerin aksine belirli "estetik ünitelere" (örneğin sadece göz çevresi, ağız çevresi veya skar bölgeleri) uygulama yapma esnekliği sağlamaktadır. Geleneksel CO2 lazerde tüm yüzün tedavi edilmesi zorunluluğu, tedavi edilmeyen alanla edilen alan arasındaki "demarkasyon hattı" (renk ve doku farkı) oluşma riskinden kaynaklanıyordu. Fraksiyonel teknolojide ise geçişlerin, çok daha doğal olması, sadece lezyonlu bölgeye belli bir esteteik alana müdahaleyi mümkün kılmıştır. MTZ'lerin çapı, derinliği ve çevrelerinde oluşan koagülatif zon miktarı, tamamen lazer parametrelerine (enerji, yoğunluk, darbe süresi) bağlı olarak değişkenlik gösterir.

Fraksiyonel lazer teknolojisi, 2.000 nm altındaki dalga boylarında kullanıldığında dokuda ablasyon (buharlaştırma) yapmadan sadece termal kolonlar oluşturur; bu sistemler "Non-Ablatif Fraksiyonel Lazerler" olarak adlandırılır. Ciltte gerçek ablasyon oluşturan 2.000 nm üzerindeki sistemler ise "Ablatif Fraksiyonel Lazerler" (örneğin CO2 ve Er:YAG) olarak tanımlanmaktadır. Klinik çalışmalar, özellikle derin skar tedavilerinde ablatif teknolojinin çok daha üstün sonuçlar verdiğini kanıtlamıştır. Non-ablatif lazerler ciltte stratum corneum'u bozmadığı için iyileşme süreci çok hızlıdır ancak remodeling etkisi CO2 kadar güçlü değildir. Skar yönetiminde CO2 lazerin "altın standart" kalmasının sebebi, hem mekanik ablasyon (patolojik dokuyu çıkarma) hem de derin termal koagülasyonu aynı anda yapabilmesidir.

Günümüzde klinik kullanımda olan CO2 cihazları arasındaki temel farklar; darbe süresi, tepe gücü (peak power), flüans (enerji yoğunluğu), tarama (scanner) teknolojisi ve fraksiyonel kapsama oranı gibi teknik parametrelere dayanmaktadır.  "Peak power", karbonizasyon riskini belirleyen ana unsurdur. Yüksek tepe gücüne sahip cihazlar (UltraPulse teknolojisi gibi), dokuyu karbonizasyon olmadan o kadar hızlı buharlaştırır ki ısının çevreye yayılmasına (yan termal hasar) vakit kalmaz. Bu da daha derin ama daha güvenli kanallar açılmasını sağlar.

CO2 lazerlerde klinik başarı ve güvenliğin temel bileşenlerinden biri atım (pulse) yapısıdır. Geleneksel CO2 lazerler, "sürekli dalga" (continuous wave - CW) ya da "atımlı" (pulsed) bir yapıya sahiptir. CO2 lazerin sürekli modda kullanılması, ciltte kontrolsüz, geniş ve derin bir termal hasar alanı oluşturur; bu durum klinik olarak uzun süreli eritem (kızarıklık) ile yüksek yan etki ve komplikasyon oranlarına yol açar.

CO2 lazerler atımlı modda; darbe süresine bağlı olarak uzun, kısa ve ultra-kısa (long pulse, short pulse ve ultrapulse) olarak konfigüre edilebilir. Birçok lazer sisteminde atımlı mod yapısı, belirli bir tepe gücüne ulaşsa da atım sonunda istenmeyen bir "artık enerji" (kuyruk efekti / tail effect) bırakarak sönümlenir. Bu sönümlenme süreci, hedef doku dışındaki çevre dokularda kollateral hasar riskini artırır. Süper-atım yapısının temel amacı, lazer darbe süresini dokunun TRT'sinden (yaklaşık 1 ms altı) daha kısa tutmaktır. Eğer darbe sonundaki dokuda ısı TRT'yi aşarsa, ısı hedef noktadan çevre dokuya sızar. Bu da "seçici fototermoliz" prensibinin bozulmasına neden olur. Kuyruk efekti olmayan bir lazer atımı, dokuyu "soğuk kesi" hassasiyetinde ablate eder. Bu durum, özellikle göz kapağı (blefaroplasti) veya boyun gibi ince derili alanlarda doku nekrozunu önlemek ve skar riskini minimize etmek için bir zorunluluktur.

Bu olumsuzluğu gidermek amacıyla son yıllarda "süper-atım" (superpulse) veya "ultra-atım" teknolojileri geliştirilmiştir. Süper-atım modundaki enerji profili, "silindir şapka" (top hat) formuna benzer; yani hızla tepe noktasına ulaşır ve bir kuyruk efekti bırakmadan aniden sonlanır. Bu kare dalga profili sayesinde, uygulandığı cilt dokusunda karbonizasyona (kömürleşme) neden olmadan çok daha dar bir koagülatif zon oluşturarak iyileşme sürecini optimize eder. Silindir şapka profili, enerjinin tüm spot alanı boyunca homojen dağılmasını sağlar. Geleneksel lazerlerdeki "Gaussian" (çan eğrisi) profilinde merkeze çok fazla enerji binerken kenarlar düşük kalır; bu da merkezin yanmasına, kenarların ise yetersiz tedavi edilmesine yol açar. Top hat profili bu dengesizliği giderir.

Ultra-kısa atım (Ultra-short pulse) modunun avantajı, 1 ms'nin altındaki (mümkünse 0,8 ms'den kısa) atım süresiyle birleştiğinde; uygulama alanında minimum kömürleşme ve istenmeyen termal hasar ile mükemmel bir ablasyon/koagülasyon oranı sağlamasıdır. Burada atım süresi (dwell time) hayati önem taşır. 1 ms'den uzun bir atım süresi, dokuda daha fazla kömürleşmeye ve kontrolsüz termal yayılıma neden olarak ablasyon/koagülasyon dengesini bozar; bu da daha geniş bir termal hasar bölgesine yol açar.

Düşük güçlü CO2 cihazları, ciltte ideal derinliğe inebilmek için ya atım süresini 1 ms'nin üzerine çıkarmak ya da daha yüksek enerji (fluence) kullanmak zorunda kalmaktadır. Bu durum, kaçınılmaz olarak daha geniş bir termal hasar bölgesine ve dolayısıyla skar oluşumu, hiperpigmentasyon veya gecikmiş iyileşme gibi komplikasyonlara zemin hazırlar. Düşük güçlü cihazların süreyi uzatma stratejisi, aslında lazer fiziğindeki Enerji = Güç x Zaman formülünün bir sonucudur. Ancak biyolojik dokuda "Zaman" (dwell time) TRT'yi aştığında, işlem cerrahiden ziyade "termal yakma" işlemine dönüşür. Ultra-short pulse teknolojisinde yüksek tepe gücü sayesinde süre o kadar kısalır ki, ısı çevreye yayılamadan ablasyon gerçekleşir.

Ultra-short pulse modu, cilt yüzeyine tarayıcı (scanner) sistemleri ile çoklu spotlarla fraksiyonel olarak uygulanabildiği gibi; özel cerrahi başlıklar ile tekli spotlar şeklinde de kullanılabilmektedir. Bu başlıklar 0,2-1 mm kolime edilmemiş (odaklanmamış / non-collimated) ya da 2,0 mm kolime edilmiş yapıda olabilir. Söz konusu başlıklar ile dokuda son derece hızlı ve güçlü bir kesi yapılması sağlanmaktadır. Bu durum; hem hassas kesi hem de etkin kanama kontrolü (hemostaz) gerektiren cerrahi prosedürlerde büyük bir kullanım konforu sunar. Bu el başlıkları kullanıldığında; seçilen güç ayarına bağlı olarak dokuda hızlı vaporizasyon (buharlaştırma), yüzeysel koagülasyon ve eş zamanlı doku kontraksiyonu (sıkılaşma/büzülme) elde edilir.

Ultra-short pulse modu, cilt yüzeyine tarama başlıkları (scanning) aracılığıyla çoklu spotlarla da uygulanabilmektedir. Tarama işlemi, cihaz üzerindeki bilgisayarlı örüntü oluşturucu (CPG - Computerized Pattern Generator) ile farklı geometrik şekil ve modlarda gerçekleştirilebilir. Sıklıkla kullanılan tarama (scanner) sistemleri şunlardır:

• Nokta (Point/Spot) Modu: Spesifik skar alanlarını veya lezyonları hedeflemek için kullanılır.

• Geometrik Şekiller: Kare, daire, dikdörtgen veya altıgen gibi formlarla geniş alanların homojen taranmasını sağlar.

• Fraksiyonel Tarama: Mikro-termal zonlar (MTZ) oluşturarak sağlam doku adacıkları bırakır ve iyileşmeyi hızlandırır.

• Sıralı veya Rastgele Tarama: Isı birikimini (heat stacking) önlemek için spotların belirli bir sırayla veya rastgele dağıtılması prensibine dayanır.

Fraksiyonel CO2 lazer farklı modlarda (yüzeysel, derin, skar) kullanılarak lazerde hedeflenen doku mimarisi sağlanmaktadır. 

Ciltte Yüzeysel Etkinlik (Surface Resurfacing):

Kullanılan lazer cihazına göre "ActiveFX" veya "Shallow" gibi isimlerle tanımlanan bu modda, genellikle 1.2 - 1.3 mm kolime spot boyutları kullanılır. Ciltte ulaşılan derinlik, seçilen enerji yoğunluğuna bağlı olarak yaklaşık 300 mikrona (0.3 mm) kadar çıkabilmektedir. Farklı klinik durumlara uyum sağlamak için çeşitli bilgisayarlı örüntü şekilleri ve boyutları tercih edilir. Fraksiyonel yoğunluk, ihtiyaca göre seyrek veya yoğun olarak ayarlanabilir. Spotlar; ardışık olmayan, rastgele bir örüntüyle uygulanarak ağrı kontrolü sağlanır ve "sıcak noktaların" (hot spots) oluşması engellenir. Bu mod sıklıkla ince çizgiler, doku bozuklukları ve epidermal lekelerin giderilmesinde (yüzeysel cilt yenileme) kullanılır.

Ciltte Derin Etkinlik (Deep Resurfacing & Rejuvenation):

Cihaza göre "DeepFX" veya "Deep" olarak adlandırılan bu modda, 0.12 mm gibi oldukça küçük kolime spot boyutları kullanılır. Ulaşılan derinlik; seçilen enerji yoğunluğuna ve ultra-kısa (0.8 ms'den az) atım genişliğine bağlı olarak 1.5 mm'ye kadar ulaşabilmektedir. Bazı ileri teknoloji cihazlarda aynı noktaya 4 atışa kadar üst üste uygulama yapılmasına (stacking) olanak tanınır. Bu mod, derin kırışıklıkların ve ciddi doku bozukluklarının giderilmesinde, cildin derinlemesine yenilenmesi ve gençleştirilmesi amacıyla kullanılır.

Kombine Kullanım (TotalFX):

Yüzeysel ve derin modların eş zamanlı kullanılmasıdır. Değişken yoğunluklarla hem epidermal ablasyonu hem de derin dermal fraksiyonel tedaviyi aynı seansta sunarak kapsamlı bir doku yapılandırması sağlar.

Skar Derinliğinde Etkinlik (SCAAR FX™):

Gelişmiş cilt yenileme için sinerjik koagülasyon ve ablasyon sağlayan bu mod, bir CO2 lazerin ulaşabileceği en yüksek derinlik olan 4 mm'ye kadar penetrasyon imkanı sunar. Bu teknoloji sayesinde hipertrofik skarlar ve derin yanık izlerinin etkili tedavisi mümkün hale gelmiştir. Tekli atım moduyla %1 ile %5 arasında düşük yoğunluklu örüntüler sunar. Enerji 60 mJ'den başlayarak 150 mJ'e kadar çıkabilmektedir; bu değerler, küçük spot boyutlu ve kısa atımlı bir CO2 lazer için ulaşılabilecek en yüksek enerji seviyeleridir.

MTZ'ler, Tedavi Optimizasyonunda İdeal Parametreler

Fraksiyonel CO2 lazerde, lazer enerjisinin cilt tarafından emilimi (absorbsiyonu) sonrası oluşan ısının doku içindeki dağılımı ve meydana gelen termal hasar paterni, tedavi optimizasyonu için temel bir veri kaynağıdır. Fraksiyonel CO2 lazerin oluşturduğu Mikro-Termal Zonlar (MTZ), gençleştirme etkilerinin yanı sıra son dönemde ilaç iletimi (drug delivery) için de stratejik bir araç haline gelmiştir.

İdeal MTZ’lerin oluşturulması ve istenmeyen termal hasarın minimize edilmesi amacıyla; spot boyutu, güç, darbe süresi ve MTZ yoğunluğu gibi lazer parametreleri optimize edilmelidir. Bu kapsamda yapılan histolojik ve simülasyon (COMSOL vb.) çalışmalarından elde edilen temel bulgular şunlardır:

• Darbe Süresi ve Isı Artışı: 12 W gücünde gerçekleştirilen simülasyonlarda; 0,5 ms ve 10 ms’lik darbe süreleri benzer ısı artışları yaratırken, 15 ms’lik sürede anlamlı bir ısı artışı kaydedilmiştir. Bu durum, dokuda belirgin bir termal hasar bölgesi oluşturmak için 15 ms ve üzeri darbe sürelerinin daha etkin olduğunu göstermektedir.

• Darbe Süresi ve MTZ Hacmi: Darbe süresi uzadıkça, oluşan mikro-tünellerin (MTZ) derinliği ve hacmi de doğru orantılı olarak artmaktadır.

• Güç (Power) Etkisi: 15 ms sabit darbe süresinde; güç 10 W’tan 15 W’a çıkarıldığında, termal hasar nedeniyle oluşan mikro-bölgelerin hacmi belirgin şekilde artış göstermektedir.

• Darbe Sayısı (Stacking): 12 W güç ve 10 ms darbe süresinde; aynı noktaya uygulanan darbe sayısı arttıkça, oluşan hasarlı "konilerin" (mikro-kanal yapısı) hacmi ve penetrasyon derinliği artmaktadır.

Simülasyon çalışmaları; güç, darbe süresi ve darbe sayısı değiştirilerek MTZ’lerin hacim ve derinliklerinin ihtiyaca göre modüle edilebileceğini kanıtlamaktadır. Örneğin, lazerin ilaç emilimi (LADD) amacıyla kullanılacağı derin MTZ gereksinimlerinde; 3 ve üzeri darbe sayısı (stacking) daha uygun bir seçenektir.

İlaç iletiminde %5-10 gibi düşük yoğunluklar, hem sistemik yan etki riskini azaltmakta hem de çevre dokudaki sağlam adacıklar sayesinde iyileşmeyi hızlandırmaktadır. 10 W güç kullanımı, farklı darbe süreleriyle kombine edildiğinde istenmeyen yaralanmaları önleyerek başarılı mikro-kanallar oluşturmaktadır. Ancak 10 W gibi düşük güçlerde, kısa darbe süreleri dokuda yeterli etkiyi yaratmadığından; amaçlanan MTZ derinliğine ulaşmak için darbe süresinin artırılması klinik bir zorunluluktur.