Les lasers dermatologiques

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1 14/04/2015 LAFITTE Elsa L2 CR : Victor Chabbert Revêtement cutané Pr. Marie-Aleth Richard 16 pages Les lasers dermatologiques Plan A. Généralités sur les lasers I. Qu'est ce qu'un laser? II. Éléments constitutifs d'un laser III. Les différents milieux actifs ou amplificateurs IV. Paramètres du laser V. L'absorption tissulaire de la lumière VI. Modes d'émission du faisceau laser et les différents effets obtenus B. Effet photothermique I. Généralités II. Les appareils C. Effet photo-ablatif I. Les appareils II. Indications des lasers ablatifs à CO2 en mode continu III. Les avantages/inconvénients IV. Autres indications : remodelage non-ablatif et mode fractionné D. Effet électromécanique I. Les appareils II. Indication : les détatouages III. Autre application : l'épilation laser E. La photothérapie dynamique ou PTD CR : quelques diapos n'ont pas été traitées et ne sont donc pas dans ce ronéo A. Généralités sur les lasers I. Qu'est ce qu'un laser? L'acronyme Laser signifie «Light Amplification by Stimulation Emission of Radiation». Il s'agit d'une émission lumineuse qui est : Cohérente en phase Unidirectionnelle Monochromatique (= une seule longueur d'onde) Il s'agit donc d'une tache de lumière très petite et très intense : la lumière est puissante et concentrée sur des surfaces faibles. 1/16

2 II. Éléments constitutifs des lasers Les éléments constitutifs d'un laser sont : 1. Un milieu actif qui produit la lumière d'une longueur d'onde donnée : solide, gaz, colorant, semi-conducteur. 2. Un dispositif d'excitation des atomes ou molécules du milieu actif. 3. Une cavité résonante permettant d'augmenter la densité de la lumière. Il est constitué de 2 miroirs placés à chaque extrémité du milieu actif, l'un étant à moitié transparent pour permettre la sortie du faisceau laser. Au final les faisceaux de la lumière laser sont des faisceaux parallèles (divergence très faible) : la lumière y est très concentrée, on délivre des puissances lumineuses considérables sur des surfaces très faible. III. Les différents milieux actifs ou amplificateurs Solide : Nd YAG doublé avec un cristal NTP (532 nm) ; rubis (693 nm) ; alexandrite (755nm) ; Er-glass (1,54µm) ; Er YAG (2,9µm)... Gaz : excimère AfF (193 nm) ; excimère XeCl (308nm) ; krypton (568nm) ;vapeur de cuivre ; CO2 ; hélium ; azote... Liquide : colorant. Semi-conducteur : (InGaAsP), 1,8-2mm (InGAs/Inp) Ces différentes longueurs d'ondes ont diverses cibles et vont permettre d'agir électivement sur un ou plusieurs chromophores présents sur les tissus biologiques. IV. Les paramètres lasers La longueur d'onde : elle ciblera un composant particulier d'un tissu le chromophore La puissance, en Watt L'irradiance : rapport puissance /surface (en W/cm²) Le temps d'exposition L'énergie : puissance X temps de tir La surface du tir ou du spot La fluence : (puissance X temps ) / surface Tous ces paramètres vont déterminer les mécanismes d'actions des lasers, et donc ils vont conditionner les réglages des machines en fonction du traitement que l'on veut faire avec le laser. 2/16

3 Lorsqu'on met un rayonnement laser à travers un tissu, il se produit 3 événements : Une partie du rayonnement lumineux va être réfléchie vers l'extérieur Une grande partie de la lumière est transmise à travers l'épiderme plus ou moins profondément vers le derme et l'épiderme La lumière va être absorbée et progressivement faire l'objet de phénomènes de diffusion au sein du tissu cible. V. L'absorption tissulaire de la lumière Absorption : celle-ci est liée à une longueur d'onde, à une cible privilégiée et surtout à un chromophore. L'absorption est différente selon le milieu traversé et donc influe sur la diffusion intra-tissulaire. Chaque laser a une indication selon le milieu ciblé : - Eau intracellulaire : infrarouge, CO2, erbium - Hémoglobine : KTP, colorant pulsé (fenêtre de 500 à 600 nm) - Mélanine, le pigment noir ou bleu : Q Switched (fenêtre de 500 à 800 nm). Plus l'absorption du rayonnement lumineux est faible, plus l'illumination est profonde! 3/16

4 Les paramètres liés à la source de laser déterminent les mécanismes d'action du laser (longueur d'onde, durée du spot, fluence...) C'est ce qui permet de choisir ce que va faire un laser. Les paramètres optiques d'un tissu (réflexion, absorption et diffusion) conditionnent la pénétration de la lumière dans la peau. La durée d'émission est le paramètre majeur déterminant l'action du laser sur la peau. VI. Modes d'émission du faisceau laser et les différents effets obtenus «on joue sur la façon dont la lumière sort» La puissance (intensité) est inversement proportionnelle au temps d'émission du laser. - Mode continu : puissance faible 1 à 10 W (émission de photon = de l'ordre de la seconde) : tir long (peu puissant) action photochimique surtout et photothermique. - Mode impulsionnel : puissance en kw (milli ou microseconde) : tir court action photoablative (on détruit) Mode déclenché : puissance en mégaw (nanoseconde) : tir très très bref action disruptive = explosion. 4/16

5 On classe l'action des lasers en 4 types d'effet. Leur distinction dépend du temps d'exposition et par conséquent de l'irradiance appliquée. L'effet électromécanique obtenu avec des impulsions de 10 ps à 10 ns et des irradiances de 107 à 1012 W/cm² action disruptive-explosion : effet utilisé pour le pigment. L'effet photothermique obtenu avec des impulsions de 1 ms à quelques secondes et des irradiances de l'ordre 101 à 106 W/cm² destruction - dénaturation d'un volume tissulaire : effet pour le poil et les vaisseaux. L'effet photochimique obtenu en combinaison avec un photosensibilisant et des LED avec des durées d'illumination s'étendant de la dizaine de seconde à la dizaine de minute avec des irradiances généralement très faibles. Il s'agit de la photothérapie dynamique ou PTD. L'effet photoablatif obtenu avec des impulsions de 10ns à 100ns. Il nécessite des photons très énergétiques (longueur d'onde < 300 nm) effet destructeur contrôlé, modificateur de structure (cornée et peau, excimère en ophtalmologie notamment) B. Effet photothermique I. Généralités Il consiste en un changement de température au sein du tissu irradié. On utilise des lasers continus ou pulsés qui entraînent une dénaturation ou une destruction d'un volume tissulaire. Il y a : 1. conversion de la lumière en chaleur 2. transfert de chaleur, et création d'un gradient de température d'où la notion de temps de relaxation thermique qui est la durée nécessaire pour qu'il y est un transfert d'énergie en dehors de la cible, permettant d'obtenir au centre de la source, une diminution de 50% de la valeur maximale atteinte. Il dépend de la cible ; c'est-à-dire de sa capacité à dissiper la chaleur et donc à se refroidir (diffusivité thermique). La conséquence directe de ce phénomène de transfert est le refroidissement de la cible et l'élévation de la température des tissus adjacents à la cible. 3. dénaturation tissulaire Les conséquences de la connaissance du temps de relaxation thermique pour l'effet photothermique : Si la durée d'émission est plus courte que le temps de relaxation thermique alors la chaleur générée n'a pas le temps de diffuser en dehors de la cible. Il y a alors augmentation de la pression de la cible puis photothermolyse (ou action thermomécanique). Si la durée d émission est égale au temps de relaxation thermique alors la zone (surface) affectée thermiquement est égale au triple de celle de la source de chaleur entraînant le chauffage de la cible aboutissant à une photocoagulation sélective. Si la durée d'émission est plus longue que le temps de relaxation thermique, le transfert de chaleur est très important ce qui entraîne une photocoagulation importante. 5/16

6 Le transfert de chaleur-notion de temps de relaxation thermique : Il est particulier aux différents chromophores. On modulera alors ainsi l'action thérapeutique du laser. Pour l'utiliser en tant que pigment (détatouage) : on expose pendant un temps bref, l éclatement est très ciblé. Pour l'utiliser sur les poils : le temps d'exposition est long ce qui permet une action sur les cellules germinatives par la température et non pas seulement sur le pigment du poil (action de la pince à épiler). II. Les appareils Les lasers vasculaires sont des appareils dont la longueur d'onde est préférentiellement absorbée par l'hémoglobine et faiblement par les autres chromophores de l'épiderme. Son but est de détruire sélectivement des vaisseaux en épargnant les tissus avoisinants. La longueur d'onde choisie détermine la cible vasculaire (hémoglobine). La durée d'impulsion est un paramètre majeur qui détermine avec le temps de relaxation thermique de la cible le type d interaction laser/tissus : une durée d'impact inférieure au temps de relaxation thermique (durée inférieure au traitement) permet de réaliser de la photothermolyse sélective (son effet est d'exploser le vaisseau, mais peut avoir comme conséquence un purpura). une durée supérieure au temps de relaxation thermique permet la photocoagulation du vaisseau (il chauffe le vaisseau). Elle ne doit pas être trop supérieure au traitement thermique sinon la sélectivité de l'action disparaît (il y aura donc un érythème mais attention au risque cicatriciel). Le laser à colorant pulsé (LCP : nm) : il s'agit de l'appareil de référence, on peut travailler avec ces appareils en photothermolyse sélective avec de brefs temps d impulsion qui peuvent entraîner des purpura. - soit 585 nm avec pulses de 450 micros - soit 595 nm avec choix de pulses très courts de 450 microns ; 1,5 ms ; 1 à 40 ms avec un spot de 5 à 10 mm. Dans les deux cas il y a rupture vasculaire pseudo-mécanique et lésion de la paroi vasculaire. Le laser KTP (Nd YAG-KTP YAG doublé de fréquence par KTP-(532 nm) : laser continu dont la longueur d onde de 1064 nm est doublée en fréquence par un cristal KTP pour émettre à 532 nm. Cette longueur d onde est bien absorbée par l hémoglobine mais est peu pénétrante. Son action est réalisée par photocoagulation sélective et sa cible est l'hémoglobine, de part son effet thermique ce laser dilate le vaisseau. Ce type de laser possède des inconvénients, il entraîne des rougeurs et des œdèmes. Les lasers vasculaires doivent être couplés à un système de refroidissement afin de protéger l'épiderme et le derme superficiel lors du traitement. 6/16

7 C. Effet Photo-ablatif I. Les appareils Lasers ablatifs CO2 et Er: Yag Absorption par l eau tissulaire : Longueurs d onde dans l infrarouge (Er 2940 nm, CO nm) Cible chromophore : l'eau contenue dans toutes les cellules effet non spécifique Destruction superficielle étendue mais contrôlée par effet thermique et vaporisation non sélective des tissus ; ablation épidermique couche par couche jusqu au niveau du derme papillaire (on réalise un contrôle visuel de la profondeur de l abrasion) ceci entraîne une perte de substance (épiderme) et une nécrose de coagulation. Indications des lasers à CO2 et Er YAG: Correction du vieillissement cutané du visage = relissage ou «resurfacing» par des modes impulsionnels qui détruisent par photocoagulation de très minces couches de peau : abrasion programmée supprimant en une seule séance les tissus endommagés ceci lisse et aplanit les rides et déclenche une néocollagénèse. Traitement localisé ciblé sur les lésions, ou bien traitement complet de la zone Possibilité de 1 à 2 superpositions pour les lésions hypertrophiques En mode continu : destruction de tumeurs bénignes de la peau. En mode pulsé ou focalisé : destruction régulière mais superficielle de grandes étendues qui sont vaporisées 7/16

8 II. Indications des lasers ablatifs à CO2 en mode continu Les dermatoses superficielles étendues - la maladie de Bowen - la maladie de Paget extra mammaire - le rhinophyma - les hamartomes verruqueux - la maladie de Hailey-Hailey - la maladie de Darier : Des lésions superficielles, sans contrôle anatomopathologique : - les lésions à HPV : condylomes, papulose bowénoïde, verrues - les neurofibromes (maladie de Recklinghausen) - les petites lésions bénignes superficielles de la peau (kératoses,adénomes sébacés,syringomes, xanthélasma..) III. Les avantages/inconvénients Les avantages : un effet de destruction avec peu de diffusion (< 1 mm) se produit. (rôle dans l'inflammation et douleur moindre) ; de plus la profondeur est limitée et contrôlée (meilleure cicatrisation) ; et enfin il y a un effet d'hémostase sur les petits vaisseaux (meilleure visibilité pour le praticien). Les inconvénients : il se produit une émission de fumée avec potentiellement une libération de particules virales d'où le risque infectieux (on utilise une aspiration) ; de plus une anesthésie est nécessaire et l'opérateur est dépendant d'une protection optimale (gant, masque...). On notera que l'on module l'effet des lasers ablatifs en fonction de la vitesse de déplacement de la main, de la puissance et de la distance focale. IV. Autres indications Relissage : Le principe est basé sur l ablation de l épiderme jusqu au fond des rides et sur la destruction du derme élastosique et la contraction contrôlée du derme (obtention d un collagène régénéré non cicatriciel). L épiderme et le derme papillaire constituent les cibles biologiques à atteindre. L eau étant le seul chromophore présent à la fois dans l épiderme et dans le derme (eau intracellulaire dans le cas de l épiderme et eau extra cellulaire pour le derme), il est le chromophore endogène «idéal» pour réaliser un relissage laser. De moins en moins utilisé vu les suites Mode fractionné ablatif : On utilise un Laser à CO2 (10600 nm) ou un laser Er YAG (2940 nm). Le but est de focaliser l'énergie lumineuse sur des micro-spots et les distribuer sur la zone à traiter de manière régulièrement espacée avec des pièces à main : l'effet ablatif s'ajoutant à un effet thermique modéré limité au derme superficiel et moyen. Cela permet aussi la pénétration dans la peau de médicaments ou substances actives (ex : pénétration de la substance photosensibilisante de la photothérapie dynamique). On retiendra que l'on préserve des zones épidermiques intactes entre les micro-zones endommagées entraînant moins de suites opératoires (cicatrisation plus rapide) ; l'objectif est de réduire le risque cicatriciel. On est donc moins efficace et le nombre de séances 8/16

9 nécessaires est donc plus important. D. Effet électromécanique : le détatouage les lasers pigmentaires I. Les appareils Les lasers-switched (appelés aussi lasers déclenchés) ont révolutionné la technique du détatouage. Plusieurs longueurs d'onde sont possibles et disponibles : 694 nm, 532 nm, 755 nm et 1064 nm. Cette famille d'appareils a en commun une durée d'impulsion de l'ordre de la nanoseconde, et est associée à des puissances importantes avec un effet photo-acoustique pour détruire la cible pigmentaire. II. Les détatouages Un effacement des tatouages de couleur noire ou rouge peut être obtenu en totalité, avec néanmoins un degré de satisfaction moindre pour les autres couleurs, en particulier le vert et le jaune 9/16

10 Cependant, le traitement des tatouages nécessite de multiples séances, dépendant de nombreux facteurs comme la densité, la profondeur des pigments utilisés. L'intervalle entre deux séances est classiquement d'un à deux mois avec un traitement long, parfois au delà de dix a quinze séances sur plusieurs années, donc coûteux et parfois imparfait, source d'insatisfaction des patients et d'un abandon de traitement. Les résultats dépendent de nombreux facteurs (tatouages amateurs, professionnels, rituels, accidentels, esthétiques, de radiothérapie...). (CR : Résultats : Pour effacer un tatouage amateur il faut en moyenne entre 4 à 7 séances Pour un tatouage professionnel : 11 à 13 séances Pour un tatouage rituel :5 séances Pour un tatouage accidentel : 3 séances) (CR : Le principe consiste à éclater les pigments d'encres présents dans la peau à l'aide d'une impulsion laser afin de faciliter leur élimination naturelle.) 10/16

11 III. Autre indication : l'épilation laser La cible est le bulbe du poil qui est atteint via le pigment noir de la mélanine que ce soit pour le poil intermédiaire (pigmenté, 3 à 4 mm de profondeur) ou le duvet (plus clair, superficiel, 1 à 2 mm de profondeur). L'épilation au laser ne peut être réalisée que pour des poils noirs sur une peau non bronzée. (CR : donc l'épilation au laser n'est pas possible chez les personnes rousses, blondes et albinos...). L'épilation laser est basée sur l'absorption de la lumière par la mélanine contenue par le poil, on utilise un laser Nd YAG. Deux aspects sont encore débattus quant à la périodicité des séances lasers en fonction du cycle pilaire de la zone à traiter et quant à l'élimination des poils où la mélanine est en très faible quantité, le poil blanc en particulier. Résultats: Réduction stable des poils terminaux en taille et en nombre Diminution du temps de repousse Efficacité différentielle : ça fonctionne très bien pour épiler le maillot, moins pour les autres régions du corps (maillot et aisselles > visage > jambe > tronc). Cependant les risques sont multiples ; risque pour la pigmentation tout d'abord, risque de tirs sur un «naevus», possibilité de brûlures épidermiques, de repousse paradoxale ou même accélérée. E. La photothérapie dynamique ou PTD La PTD est une réaction photochimique utilisée pour la destruction sélective de cellules anormales. Il se produit un effet photochimique : c'est-à-dire une interaction entre chromophore et lumière d'où l'activation de l'oxygène et la réaction photochimique : ex PDT : il y a génération d'espèces réactives en oxygène. 11/16

12 Les éléments indispensables : Un photosensibilisant sélectif Une source lumineuse émettant dans la longueur d'onde du photosensibilisant Des molécules d'oxygène 12/16

13 Le produit idéal ou chromophore doit avoir Une capacité d activation par des photons lumineux à des longueurs d'ondes qui pénètrent le tissu cible Un effet sélectif et ciblé : une absorption plus intense et une élimination plus rapide dans les tissus anormaux que dans les tissus normaux Une accumulation préférentielle qui concentre les effets cytotoxiques Pour les lésions cutanées : c'est la protoporphine IX (PpIX), d'origine naturelle et endogène, qui est photosensibilisante et qui s'accumule particulièrement dans les kératinocytes en prolifération.(effet sélectif et ciblé). On cherche à augmenter cette protoporphine IX via des précurseurs topiques favorisant l'accumulation de la PpIX, exemple : Acide 5 aminolévulinique (ALA)= précurseur de PpIX Levulan Méthyl amino lévulinate (MAL) = précurseur de PpIX Metvixia La voie topique limite les effets indésirables consécutifs à une administration systémique. Notons que la photosensibilité cutanée est limitée à la zone traitée et ne dure que quelques jours. 13/16

14 Les sources lumineuses sont des appareils «bricolés» type projecteurs diapos, lampes flash, lasers colorants Plus récemment on utilise les Light Emitting Diodes ou LED qui sont peu onéreuses, mobiles, et ont une longue durée de vie, une géométrie adaptable. Molécules d oxygène : elles interviennent dans des réactions photochimiques : réactions oxydatives en cascade, entraînant la formation d espèces hautement réactives de l oxygène (ROS), oxygène singulet Technique : la lésion est récurée si nécessaire, puis on applique la crème photosensibilisante sur la zone à traiter, puis on recouvre la zone d'une pansement pour éviter une altération par la lumière ambiante. On laisse au photosensibilisant le temps de diffuser pendant 3h en moyenne, puis on enlève le pansement et on lave la crème. On réalise ensuite la photo-illumination sur la lésion dans laquelle le photosensibilisant se sera accumulé. L'illumination est la durée à prévoir en fonction du nombre de champs à illuminer (l'illumination est de 8/9 min par champ). 14/16

15 Les suites sont très simples : protection vis-a-vis de la lumière pendant 24h, crème émolliente, contrôle à 3 mois. Les effets indésirables possibles sont des sensations douloureuses transitoires dues à l'irradiation (varie en fonction de l'individu), érythème, œdème à la fin de la séance, érosions superficielles, croûtes, suintement, photosensibilité, alopécie sur zone traitée (rare), troubles pigmentaires transitoires... 15/16

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