皮肤的激光疗法(详解)

激光(light amplication by stimulated emission of radiation,laser),意为“受激辐射所产生的光放大”,“laser”是由上述英文单词第一个字母所连成。激光的本质仍是电磁波。它是于1960年由美国Maiman首先发现,并研制出第一台红宝石激光器。1963年,Goldman将其用于皮肤病的治疗。

激光的基本特性

激光的产生包括三个组成部分,即激光工作物质、激发能源和光学谐振腔。

  1. 激光工作物质 可以是原子、分子、离子或化合物,可为气体、固体或液体,但其共同特点是能在一定条件下产生粒子数反转分布,这是产生激光的基本前提。
  2. 激发能源 可用电或光(包括另一种激光),它能激励工作物质产生高能级状态。
  3. 光学谐振腔 由一块是全反射镜(100%反射),另一块是部分反射(97%~98%反射,而2%~3%可以穿出光子)组成,是能使工作物质产生在一定方向上的光子群不断放大并从一个方向上散出的装置。在这一装置的作用下,大部分光子在其中来回振荡,不断放大,而一小部分光子从部分反射镜中穿出,形成激光束。

激光具有一般光线所没有的特性。首先,相干性强,在谐振中光波叠加而成为高能量的光。第二,方向性强,可聚焦成极细的光束而可作为光刀用于切割。第三,光谱单一,多为单一波长的光,当其作用于组织时,可仅被细胞的某一分子或基团所吸收,因而有可能选择性地作用于与疾病发生有关的组织、细胞,使其发生破坏或功能改变而不影响周边组织。

激光的生物学效应

1.热效应组织吸收激光光能后转化为热能,导致其温度的上升。包括:温热、凝固、气化和炭化等效应,具有理疗、止血、融合、切割、汽化等作用。

激光进入组织后可被一定的靶色基优先吸收,从而产生热效应,热量又会向周围邻近组织弥散传递,这一过程称为热弛豫。热弛豫时间(thermal relaxation time)是指色靶组织吸收光能后将所产生的热能释放50%所需要的时间。现代激光机的开发、应用与发展,得益于1983年Andemon和Parrish提出的选择性光热分离作用(selective photothermolysis)理论,要取得选择性光热分离作用效应,必须具备3个基本条件:

  1. 适合的激光波长,既能穿透一定的深度,又为靶组织优先吸收;
  2. 恰当的脉冲时间,即所用激光的脉冲时间必须短于或等于靶组织的热弛豫时间;
  3. 足够的能量密度,以使靶组织达到损伤温度。当满足这3个基本条件后,光照就能精确地破坏靶组织而不引起邻近组织的损伤。

2.压强效应 当用激光(主要为脉冲激光)治疗时,光能可转换成声能,产生高冲击力的冲击波,可用来爆裂与粉碎组织。压强包括光致压强、热致压强(汽化压、超声压)、电磁场作用所致伸缩压等。

3.光化学效应 激光的能量可被组织吸收并转化为化学能,由此破坏组织间的化学联结,或激光激发这些分子进入生物化学活跃状态,产生受激的原子、分子和自由基,引起相应的化学变化,包括光分解、光氧化、光聚合、光敏异构和光敏化间接作用(光动力疗法)等。

4.电磁场效应 激光的本质是电磁波,有导致强磁场的作用,在细胞水平引起激励、振动、热和自由基效应,从而破坏组织。

5.生物刺激效应 包括刺激引起兴奋反应或抑制反应。如低功率激光照射局部具有消炎、止痛、扩张血管、提高非特异性免疫功能和促进伤口愈合等作用。

激光的波长和能量密度是影响激光生物学效应的主要参数,不同的靶组织有其特定的吸收光波,而不同波长的光波又决定其在组织中的穿透深度。如血管中的氧合血红蛋白对波长585nm的光吸收最强,532nm光次之,而对600nm以上的光波几乎没有吸收。因此临床上用585nm激光治疗血管性病变,用532nm的绿光去除红染料颗粒所致的文身、文唇线等,疗效最好;而650nm的红光去除绿色文身效果最好。黑素对各段光波均有良好的吸收,而血红蛋白对红光及波长更长的光波几乎不吸收,因此在治疗色素性病变时,选择红色或近红外线的激光进行治疗。可见光和红外波长的激光可以引起热效应,而紫外激光作用于人体主要引起的是光化学效应。皮肤中主要色基的吸收光谱见图1-13-6。

图1-13-6 皮肤中主要色基的吸收光谱

另外,由于不同的色基和组织结构的热弛豫时间均不相等,如黑素的热弛豫时间为10ns~l而血管性损害中根据血管直径的大小,其热弛豫时间为0.05~10ms不等。因此,在治疗不同的病变时,不仅要选择合适波长的激光,还必须选择恰当的脉冲时间。

能量密度是单位时间内通过单位面积激光能量的大小,其中时间的单位为秒(s),能量的单位为瓦或毫瓦(W或mW),单位面积的能量强度(辐照度)为W/cm2或mW/cm2,因此,能量密度是辐照度乘以照射时间,其单位为焦耳(毫焦耳)/平方厘米(J/cm2或mJ/cm2)。能量密度越高,对组织或细胞的影响也就越大。

连续激光和脉冲激光同样可以引起不同的生物学效应,前者激光的释放是连续而稳定,后者的能量释放则为断续(脉冲)性,且每一个脉冲宽度及两个脉冲之间的间隔时间的差异均可导致不同的生物学效应。目前多数激光器都以机械性开关来控制脉冲宽度和间隔时间,此开关即所谓的Q开关。

临床应用

随着光热分离作用理论的提出,人们更好地掌握了激光对人体组织的作用,从而使激光光源、激光控制释放系统和操作系统得以迅速发展,在治疗时可根据病变的性质选择性地作用于靶组织,而很少或不损伤周边的正常组织。目前,激光已成为一种有效的治疗手段被广泛用于临床,对一些以往用药物、手术或其他物理治疗无法治愈的疾病(如文身、鲜红斑痣等),疗效卓越。

连续波CO2激光和脉冲CO2激光

(1)特性:CO2激光波长为10600nm,属远红外线,输出功率3~50W不等。光波通过关节臂输出或波导输出。CO2激光属于大功率激光,主要用原光束或聚焦后烧灼或切割病损组织。由于机体组织含水分70%以上,而红外线可被水分完全吸收,因此,C02激光97%的能量被靶组织吸收,在组织中的传导距离约为0.2mm,当以脉冲(脉宽为名1ms)的形式输出时,穿透组织的深度仅为20pm,因而对组织的破坏仅限于照射局部,而对邻近组织损伤甚小,但是,对人体组织而言,其破坏性并无选择性。

(2)治疗方法:C02激光用于烧灼或切割时,应按无菌操作进行。术前一般都需采用局部麻醉,对小而分散的皮损可用液氮冷冻麻醉,皮损极小或病人能耐受时也可不用麻醉。治疗有蒂或较大皮损可采用切割法,而对一般皮损则使用烧灼法,以炭化或气化病变组织。治疗过程中应随时观察病变组织是否完全去除,以获得合适的治疗深度。治疗恶性病损时,范围应超过损害周边至少0.5cm;治疗病毒疣时范围应超过损害基底1~2mm;而对一般良性皮损只求去除病损即可。治疗后创面应外用抗生素制剂,直至创面愈合。CO2激光亦可用扩束低光密度照射。

(3)临床应用:各种良性皮损,如各类病毒疣、汗管瘤、软纤维瘤、局限性毛细血管扩张、蜘蛛痣、酒渣鼻和小片颜色较淡的鲜红斑痣等各种需要去除的皮损。脉冲(:02激光主要作为激光磨削术用于治疗瘢痕和光老化所致的皱纹等,也可用于如色痣、汗管瘤、睑黄疣等浅表性皮损的治疗。低功率照射可用于治疗带状疱疹及后遗神经痛、慢性溃疡、寒冷性多形红斑等。

(4)注意事项

  1. 操作时术者和患者应佩戴特殊防护眼镜。治疗眼周围皮损时,应使用浸湿的纱布将眼遮盖;为防意外,睑缘部皮损最好不用此法治疗。激光束不可照射于具有强反光面的器械上,以免反射光波对操作者和周围人员的损害。
  2. 治疗中应及时排除烟尘,以保护周围人群免受污染。虽有报道大功率激光治疗尖锐湿疣的烟尘中未发现HPV颗粒,但此烟尘中的有机物对人体也会造成危害。
  3. 对瘢痕体质者禁用CO2激光治疗。

氦氖激光

(1)特性:波长632.8nm,为单色红光,输出功率最高可达150mW,临床主要用于低功率照射。其对组织的穿透深度约10~15mm。低剂量氦氖激光照射引起的生物效应很复杂,大致有以下几个方面:

  1. 促使扩张血管,加快血流,改善皮肤微循环;
  2. 促进组织新陈代谢,增加蛋白质、糖原的合成以及细胞有丝分裂;
  3. 增加巨噬细胞的吞噬作用,抑制白细胞移动,增加溶菌酶和淋巴因子,促进炎症吸收;
  4. 通过降低末梢神经兴奋性和减少炎症中形成的活性物质(如5-羟色胺等)而起消炎止痛作用;
  5. 增加淋巴细胞转化率,增加血中免疫球蛋白和补体而影响机体免疫功能。与其他理疗因子相似,氦氖激光引起的生物效应在小剂量时为兴奋效应,并有累及作用,而当大剂量或长疗程照射时,则可导致抑制甚至有害作用。

(2)治疗方法:以皮损局部照射为主,功率密度为2~4mW/cm2,每日或隔日1次,每次10~15分钟,20次为一疗程。也可当作光针采用穴位照射法。

(3)临床应用:用于治疗皮肤黏膜溃疡,如静脉曲张性溃疡、放射性溃疡和单纯疱疹病毒引起的口腔溃疡。亦可用于斑秃、寒冷性多形红斑和带状疱疹的治疗,后者常同时配合相应节段神经根照射。光针穴位照射常用于带状疱疹及后遗神经痛、皮肤瘙痒症、慢性荨麻疹等的治疗。

脉冲掺钕钇铝石榴石激光和脉冲倍频掺钕钇铝石榴石激光

(1)特性:掺钕钇铝石榴石激光(Nd:YAG)波长为1064nm,为近红外线,功率为10~80W。在组织中以热效应为主,可穿透组织3~6mm。而倍频Nd:YAG激光的波长为532nm,输出能量为1~22J/cm2,频率为1~10Hz,脉冲时间为4~10ns或2~30ms(长脉冲)。目前使用的此类激光大多安装了Q开关装置。

(2)治疗方法:根据不同的皮损性质及深度,选用相应条件的激光治疗,如对雀斑或雀斑样痣可选用倍频Nd:YAG激光,设置能量密度2~5J/cm2,脉宽4~10ns,光斑1~3mm;对深在的色素增加性皮损(如太田痣等)则选用Nd:YAG激光,能量密度为5~8J/cm2,脉宽4~10ns,光斑2~4mm;对于毛细血管扩张症应选用倍频Nd:YAG激光,设置能量密度9~18J/cm2,脉宽5~50ms,光斑2~4mm。

(3)临床应用:Nd:YAG激光和倍频Nd:YAG激光可用于治疗皮肤色素性和血管性疾病,如咖啡斑、雀斑、雀斑样痣、Becker痣、文身、毛细血管扩张症、海绵状血管瘤、血管角皮瘤、化脓性肉芽肿等。

闪光灯泵脉冲染料激光(flashlamp-pumped pulsed dye laser,FPDL)

(1)特性:输出波长为585nm的黄光,该波长位于氧合血红蛋白吸收光谱峰值区,而黑素很少吸收。输出能量为4~lOJ/cm2,脉冲时间为300~450μs,脉冲频率为1Hz,光斑直径在2~10mm范围。可致弥散性血管内凝血、内皮细胞弥漫性损伤,而对黑素细胞和周围组织的热损伤很少,其穿透深度可达1.2mm。

(2)治疗方法:治疗前局部常规清洁消毒,一般无需麻醉,必要时可外敷EMLA霜麻醉。根据皮损的性质、部位及患者的年龄等因素而选择激光治疗条件。治疗面部鲜红斑痣的能量在婴幼儿为5~7J/cm2,成人为6.25-8.5J/cm2,在其他部位为5.5~8.5J/cm2;毛细血管扩张症选用6~8J/cm2

(3)临床应用:1986年美国FDA批准用于血管性疾病的治疗。治疗鲜红斑痣一般数次后可使皮损明显变淡,甚至完全消退。完全消退率各家报道不一,为4%~100%。另外,对毛细血管扩张、静脉湖、蜘蛛痣、化脓性肉芽肿亦有较好的疗效,也可用于扁平疣、跖疣和肥厚性瘢痕的治疗。

此激光治疗后副作用少见,瘢痕发生率小于1%,可有暂时性色素沉着或色素减退。

Q开关脉冲红宝石激光

(1)特性:用于皮肤科治疗的Q开关红宝石激光波长694nm,脉冲时间为20~40ns,长脉宽为1~2ms,光斑直径2~3mm,脉冲频率1Hz。其光能仅为黑素吸收,而血红蛋白几乎无吸收。由于其波长较长、穿透较深,故是一种目前治疗泛发性良性和真皮色素性皮损较为理想的激光。

(2)治疗方法:治疗前常规清洁消毒,一般无需麻醉,如用于去毛应配合皮肤表面使用冷却剂。根据不同的病情选用不同的治疗剂量,但需多次治疗。

(3)临床应用:治疗太田痣有较好疗效,一般治疗数次后(1~4次),色素可消退50%以上,甚至完全消失。对雀斑、雀斑样痣及文身等疗效较好;对咖啡斑和Becker痣有一定疗效,但治疗后可复发;治疗黄褐斑和炎症后色素沉着则无效。使用长脉宽激光可治疗多毛症和毛痣。

510nm色素性损害染料激光

(1)特性:其波长为510nm,输出能量为1.5~4J/cm2,脉冲时间一般调制成300ns,光斑直径3~5mm,脉冲频率1Hz,这样不仅对黑素小体有选择性破坏作用,同时又不至于出现过多的副作用,穿透皮肤深度0.5mm。

(2)临床应用:该激光已被美国FDA批准用于治疗浅表和斑点状色素性皮损(如日光性雀斑样痣、雀斑和咖啡斑),对薄的脂溢性角化病、Becker痣和红色文身亦有一定疗效。治疗时无明显疼痛,无需常规麻醉。照射以低能量起始,逐渐增加剂量,直至皮损立即出现灰白为度。一般照射剂量为2~3.5J/cm2(平均2.25J/cm2)。治疗后大部分皮损可有明显减退,部分可完全消退,必要时可重复治疗。紫癜是治疗后的主要副作用,可有暂时性色素沉着或减退,但无瘢痕形成。

Q开关翠绿宝石激光(alexandrite laser)

(1)特性:波长为755nm,治疗剂量为4~10J/cm2,脉冲时间为100ns,光斑直径为3mm,脉冲频半为1~15Hz。

(2)临床应用:主要用于治疗文身,但有报道治疗太田痣亦有较好疗效,由于其波长较长,穿透较深,可用于治疗更深部色素性损害。治疗数次后(2~5次)色素可部分或完全消退,且无瘢痕和色素脱失等副作用。目前临床主要用于治疗文身、太田痣、蓝痣、伊藤痣、异物色素沉着等。

8.磷酸钛钾盐激光(KTP)

(1)特性:波长532nm,功率1-20W,脉冲时间1~50ms。

(2)临床应用:主要用于鲜红斑痣、毛细血管扩张、酒渣鼻(毛细血管扩张)和小静脉曲张的治疗。治疗鲜红斑痣时能量密度一般为7~16J/cm2,脉宽为5~30ms,以小能量密度起始,逐渐加大至皮损成灰紫色。治疗后局部用冰冷敷,以减轻水肿。治疗毛细血管扩张时宜用小剂量。副作用为色素减退和沉着。

铒激光(Er:YA glaser)

(1)特性:波长为2940nm,脉冲时间300μm,光斑直径为1.6mm,3mm,5mm,脉冲频率1~20Hz。

(2)临床应用:由于该激光的波长接近水的吸收峰值,且为脉冲输出,故其穿透较CO2激光更为表浅,对邻近组织的损伤更小。临床主要用于治疗汗管瘤、毛发上皮瘤、脂溢性角化、色痣、皮角、睑黄疣、扁平疣等良性增生性病变,也可用于去除皮肤浅表皱纹。

氪激光

(1)特性:输出520~530nm的绿光和568nm的黄光,输出功率为1~2W,可为单脉冲输出或连续输出。

(2)临床应用:主要用于治疗毛细血管扩张。

半导体激光

(1)特性:砷化镉铝半导体阵列式,波长为800nm,输出能量为10~40J/cm2,脉宽为5~30ms,脉冲频率1Hz。

(2)临床应用:多毛症、雀斑、雀斑样痣。

铜蒸气激光

(1)特性:用于皮肤科临床治疗的铜蒸气激光为高频(15kHz)脉冲激光,含有两个波长,即511nm(绿光)和578nm(黄光),脉宽为20~25ns。

(2)临床应用:铜蒸气脉冲激光治疗增殖性、暗红色的鲜红斑痣,疗效较可调染料脉冲激光更好。治疗早期和稍隆起的浅表性血管瘤,疗效优于其他黄色激光。另可用于静脉湖、血管角皮瘤、化脓性肉芽肿的治疗。国内有学者报道,血管内注射血卟啉后铜蒸气激光照射治疗鲜红斑痣疗效亦好。由于黑素颗粒对578nm波长的激光吸收较氩离子激光少30%,且此种激光主要为血红蛋白所吸收,故用于治疗血管性损害后很少遗留永久性脱色和瘢痕。有报道应用铜蒸气激光的511nm绿光治疗皮肤色素性损害如雀斑、雀斑样痣等有效。该激光也可用于光动力疗法。

308nm准分子激光

(1)特性:308nm紫外线激光是氯化氙准分子激光器发出的脉冲激光,通过硅纤维束传导到发射手柄,光斑大小为1.8cm×l.8cm,每个脉冲能量可达3mJ/cm2,频率为200Hz。

(2)作用机制:其属于UVB的范畴,除UVB能产生的生物效应外,最主要的作用机制是诱导皮损内T细胞凋亡,且引起凋亡的能力比NB-UVB高数倍,因此,治疗银屑病和白癜风有一定的疗效。

(3)临床应用:由于其光斑较小,仅适合于局限性皮损的治疗,如一定范围的白癜风和斑块性银屑病(直径<2cm,总面积<10%体表面积),对其他治疗方法不适合的褶皱部位,如腋窝、乳房下、腹股沟、会阴部也可用此法治疗。由于其是近年来发展的一种新疗法,尚无较固定的治疗方案。Trehan等对20例局限型银屑病患者每周治疗3次,中等剂量(2~6MED),发现95%患者平均10.6次就能明显好转,累积剂量较低,副作用也较少。而有作者认为,一般皮损可予3MED,踝关节周围和褶皱部皮损则给予2MED,对皮肤较黑者应加1MED,每周治疗2次,根据治疗反应调整照射剂量。郭静等用该类激光治疗白癜风,初始剂量0.60-0.75J/cm2,每周1次,每次增加剂量为15%~25%,至最大安全剂量维持治疗(头面颈为3J/cm2,四肢和手足为4.5J/cm2),平均治疗18次有86.6%皮损出现不同程度的色素恢复,治疗24次后总有效率为71.0%。

副作用主要是在治疗部位出现红斑、水疱,可能与剂量过高有关。理论上讲由于其累积量较小,致癌的危险性相应也小,但由于应用时间较短,还需要长期随访观察。

系统医学科普站点:天山医学院, 转载请注明出处:https://www.tsu.tw/pfb/jichu/zhiliao/1178.html

小程序

内容拓展

中华皮肤病30年研究成果

心电图学一学就会

认识人体心脏,从解剖开始!

诱发心血管疾病的综合征

近视屈光激光手术矫正

适用于口腔科

做一个健康强健的男人!

智齿为萌出受阻的牙齿

内分泌与机体代谢医学