Nuevo modelo simula el aumento de temperatura de la piel calentada con láser
Para comprender cómo se produce el daño cutáneo inducido por el láser, los investigadores consideraron un modelo de piel de dos capas con una «capa de pigmentación» delgada intercalada entre una «capa de piel normal». La absorción de calor se debió principalmente a los pigmentos colorantes llamados melanosomas en la capa de pigmentación. Crédito: Shibaura Institute of Technology (SIT)/Creative Commons Attribution (CC BY)
El tratamiento con láser ahora es común en varios campos de la medicina, incluida la dermatología, donde se usa comúnmente para eliminar cicatrices, arrugas y pecas. Sin embargo, la tecnología tiene un gran inconveniente: a pesar de las continuas mejoras, los accidentes médicos relacionados con el tratamiento con láser han ido en aumento, y los estudios revelan que la energía del láser excesivamente alta es la principal causa de tales accidentes.
El profesor asistente Takahiro Kono del Instituto de Tecnología de Shibaura (SIT), Japón, cuya investigación se centra en el mecanismo de transferencia de calor involucrado en la interacción de la luz láser con el tejido biológico, explica: «La dificultad radica en ajustar las condiciones del láser para cada paciente de acuerdo a su color de piel.” Según el Dr. Kono, es necesario tener en cuenta el efecto de los pigmentos absorbentes de luz de los melanosomas que colorean nuestra piel dispersos por todo el tejido de la piel en lugar de considerar simplemente a la piel como un absorbente de calor a granel. «En la piel pigmentada, la luz láser es discretamente absorbida por los melanosomas que posteriormente actúan como fuentes puntuales de calor. Esto explicaría el vínculo entre el fracaso del tratamiento y la pigmentación, ya que el grado de pigmentación determina el número y la densidad de estas fuentes puntuales de calor». dice el Dr. Kono.
Con este conocimiento, el Dr. Kono y sus colegas de SIT y la Universidad de Yamagata, Japón, propusieron recientemente, en un estudio publicado en el International Journal of Heat and Mass Transfer, una nueva radiación modelo de transferencia de calor que incorpora fuentes de calor puntuales (modelando los melanosomas intercalados) e investigó numéricamente el aumento de la temperatura local para diferentes grados de pigmentación.
En su estudio, el Dr. Kono y su equipo consideraron un modelo de piel simplificado que consiste en de dos capas, con una ‘capa de pigmentación’ que contiene muchos melanosomas y una ‘capa normal’ que contiene algunos melanosomas sin ninguna pigmentación (ver figura). Asumieron que el calor absorbido por los melanosomas se difunde a los tejidos circundantes a través de la conducción y determinaron las propiedades radiactivas de la capa pigmentada a partir de la densidad numérica de los melanosomas, usándola para calcular la energía absorbida por melanosoma durante la irradiación.
El equipo descubrió que la distribución de la energía láser absorbida y el aumento de la temperatura del tejido de la piel estaban influidos por el grado de pigmentación, como se anticipó. Específicamente, una fracción de volumen creciente de melanosoma (relación entre el volumen de melanosoma y el volumen total de la capa de piel) resultó en una disminución dramática en la distribución de energía absorbida por melanosoma en la capa de pigmentación, pero solo levemente en la capa normal. El equipo atribuyó esto al aumento en la densidad del número de melanosomas para una fracción de alto volumen que, a su vez, provocó una disminución en la energía absorbida por melanosoma.
Además, para fracciones de alto volumen, la separación entre los melanosomas era más pequeño, lo que no permitía una disipación suficiente del calor en el interior del tejido de la piel y, en consecuencia, provocaba un aumento gradual de la temperatura entre los melanosomas. Además, el equipo descubrió que las capas de piel más profundas que la capa de pigmentación mostraban una temperatura más alta en comparación con la capa de pigmentación. Por lo tanto, el equipo concluyó que un mayor grado de pigmentación (piel más oscura) era más propenso a sufrir daños por la radiación láser.
Si bien estos hallazgos brindan algunas ideas interesantes, el Dr. Kono es cauteloso en su optimismo. «Creo que nuestro trabajo es necesario para simular el tratamiento con láser del tejido de la piel y, por lo tanto, mejorar la seguridad del procedimiento. Sin embargo, como siguiente paso, es necesario verificar que nuestro modelo sea consistente con el fenómeno real de calentamiento del láser dentro de la piel. tejido», dice.
Sin embargo, el estudio del Dr. Kono es un gran paso hacia la creación de mejores pautas para los tratamientos con láser, lo que podría conducir a una mayor flexibilidad y personalización y, sobre todo, seguridad.
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Una herramienta de investigación desarrollada para estudiar los orgánulos que dan color a la piel, el cabello y los ojos Más información: Takahiro Kono et al, Un modelo local de aumento rápido de la temperatura para analizar la efectos de la irradiación en la piel humana en tratamientos con láser, International Journal of Heat and Mass Transfer (2021). DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121078 Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Shibaura Cita: Nuevo modelo simula el aumento de temperatura de la piel calentada con láser (29 de marzo de 2021) consultado el 30 de agosto de 2022 en https:// medicalxpress.com/news/2021-03-simulates-temperature-laser-heated-skin.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.