Lazer ortamında oluşturulup hedef dokuya uygulanan lazer ışını dokuda şu ihtimallerle karşı karşıya kalabilir:

1) Dışarı yansıyabilir (Reflection)

2) Dokudan geçebilir (Transmission)

3) Doku içinde dağılabilir (Scattered)

4) Dokuda emilebilir (Absorbtion).

       Bu olaylar içinde, lazer ışını ancak hedef doku tarafından selektif olarak emildiği (absortion) zaman istenen etkisini gösterebilir (the Grotthus-Draper Kanunu). Diğer ilk üç durumda ışın hedefine ulaşamaz.Şu an için uygun medikal lazerler tüm elektromagnetik spektrumun çok dar bir bölümünü (UV ile infrare arası) kullanmakla beraber, bu sınırlı dalga boylarını kullanarak da doku üzerinde spesifik etkiler yaratmak mümkündür. Lazerin doku üzerinde istenen maksimum etkiyi oluşturmasında rol alan bazı önemli faktörler şunlardır: Işığın dalga boyu, enerji dansitesi, ışın çapı, uygulama süresi ve aralıkları, dokunun optik karakteristikleridir.

       Bir lazer ışığının dalga boyu, aktif lazer ortamındaki atomlara bağlıdır (yakut kristali, argon gazı, rhadomin boyası vb). Bu sebepten dolayı da lazerlerin çoğu aktif ortamı oluşturan maddelere göre adlandırılırlar. Lazer ortamı “katı” olabilir (örneğin, ruby, neodymium:yttrium- garnet-Nd:YAG, veya alexandrite), veya “sıvı” olabilir (örneğin, boya) veya “gaz” olabilir (örneğin, argon, kripton veya karbon dioksit). Klinik uygulamada dalga boyunun seçimi; çevre dokulara zarar vermemek için hedef dokunun absorbsiyon spektrumuna uygun olmalıdır. Enerji dansitesi: Deride belirli bir alana verilen güce (irradians =W / cm ) ve belirli bir zaman süresinde derideki bir alana verilen enerji akımına (fluens = J / cm ) bağlıdır

       Işın çapı (spot size); uygulama esnasında hedef dokuya düşen ışının genişliği olup, enerji dansitesini etkileyen bir faktördür.

Uygulama süresi ve aralıkları (pulse duration, pulse interval): İlk kullanılmaya başlanan lazerler genellikle devamlı modda enerji salan lazerlerdi ve bu nedenle de bunlara devamlı dalga çıkışlı (continuous wave) lazerler denmektedir. Bu devamlı dalga lazer sistemlerini elektronik ya da mekanik olarak kesintiye uğratarak bölünmüş pulseler elde edilebilmektedir. Buna karşın bu bölünmüş pulselerin süreleri yine de rölatif olarak oldukça uzun kalmaktadır (0.05 – 0.2 saniye). Yeni lazer sistemleri ile, selektivite ve spesifiteyi arttırabilmek için çok daha kısa süreli pulseler üretmek mümkün olmuştur. Bu şekilde direkt olarak pulse lazer ışını oluşturan lazerlere de pulse lazerler adı verilmektedir. En son olarak da nanosaniye gibi ultra kısa süreli lazer ışınları elde edebilmek için Q – anahtar (Quality -switched) sistemleri geliştirilmiştir. Bu sistemle; lazer ortamında elde edilen fotonlar çok yüksek derecede güç elde edilene kadar optik kavitede hapsedilmekte, sonra da oldukça yüksek enerji yoğunluğu olan, 10 – 40 nanosaniyelik tek tek pulseler halinde boşaltılmakta olup dokuda selektif fototermal ya da fotoakustik etkiler elde edilebilmektedir.

     

 Dokunun optik karakteristiklerini belirleyen kromoforlar, deriye renk veren ve belli dalga boyundaki ışığı emen atom grubudur. Kromoforların her birinin kendilerine özgü absorbsiyon spektrumu vardır. Derinin primer kromoforları hemoglobin, melanin ve karotendir. Vasküler lezyonlar oksihemoglobin ve karboksihemoglobin içerirler ve böylece bu kromoforlar için esas absorbsiyon spektrumuna uyan dalga boylarındaki lazer ışınları için hedef haline gelirler. Pigmente lezyonların temel kromoforu melanindir. Bu nedenle pigmente lezyonlar melanin tarafından emilecek belli dalga boylarında ışın yayan lazerler ile tedavi edilirler. Karoten kutanöz lazer tedavisinde rol almaz. Gerçek bir kromofor olmamakla beraber doku proteinleri, biomoleküller, intrasellüler ve ekstrasellüler su da özellikle infrare lazerler için, lazer -doku etkileşiminin spesifitesini tayin eden başka komponentlerdir.Bu lazerlerde etki 40oC’de protein denatürasyonundan, 60oC’de koagülasyon, 100oC’de buharlaşma ve 300oC’de karbonizasyona kadar değişebilmektedir.

   

   Yüksek enerjili lazer ışığını absorbe eden kromofor yüksek miktarda ısı oluşturur. Bu yoğun termal reaksiyon ışığı absorbe eden kromoforda ya da dokuda yıkıma yol açar. Lazer – doku etkileşimini belirleyen en uygun şartlarda sadece hedef dokunun spesifik olarak yıkım olayına “Selektif Fototermoliz” denir. Buradaki amaç çevre dokulara hasar vermede, sadece hedef dokunun tahrip edilmesidir. Selektif fototermolizin mekanizmasını anlayabilmek için bilinmesi gereken ilk ve en önemli faktör “Termal Gevşeme Zamanı (Thermal Relaxation Time)” dır. Termal Gevşeme Zamanı (TGZ); lazer ışını uygulanan dokuda oluşan ısının %50’sini, çevre dokuya iletmeden, kaybetmesi için gereken zaman birimidir. Dokuda adece hedeflenen komponentin hasara uğratılabilmesi için ışınlama süresinin (pulse süresi), bu komponentin termal gevşeme zamanından daha kısa olması gerekmektedir. Aksi taktirde enerji çevre dokulara iletilecek ve nonselektif bir termal hasar meydana gelecektir. Her dokunun kendine özgü bir Termal Gevşeme Zamanı mevcuttur. Örneğin ufak mikrodamarlar için TGZ’ı 0.05 ila 1.2 milisaniye, melanozomların TGZ’ı 1 mikrosaniye, epidermisin TGZ’I 3 – 10 milisaniye, kıl folliküllerinin TGZ’ı ise 40 – 100 milisaniye (kıl kalınlığına bağlı), organeller için ise nano- saniyeler civarlarındadır. ‘ Derinin subsellüler melano- zomlar ya da tatuaj pigmentleri gibi mikrodamarlardan daha küçük yapılarını tedavi etmek için nanosaniyelere varan çok daha kısa dalga boylarında pulseler üreten Q – anahtarlı (Q-switched) lazer formları geliştirilmiştir. Selektif fototermoliz prensibi için diğer önemli faktör ise hedef doku kromoforunun absorbsiyon karakteristiğine uygun dalga boylarındaki ışığın seçilmesidir. Se- lektif fototermoliz için son önemli faktör de lazer tarafından salınan enerji dansitesi (fluens) dir, ki uygun pulse süresi içinde hedefi yok etmek için gerekli enerjinin veril-mesi gerekliliğini vurgular. ‘