上QQ阅读APP看书,第一时间看更新
第二节 常见激光器
激光对组织的作用依赖于靶色基对激光能量的吸收和热量的传递,常见的靶色基有黑色素、血红蛋白和水。依据激光主要作用到的靶色基不同,激光器可以具有不同的临床用途。如治疗色素性皮肤病、血管性皮肤病、除皱嫩肤、脱毛、减脂等。本节将按照激光器的临床应用进行介绍。
一、色素性皮肤病治疗激光器
(一)色素性皮肤病治疗激光器作用原理
最早应用于色素性疾病治疗的激光(pigment laser)是连续性激光,如CO 2激光、氩激光、氪激光、铜蒸气激光等。连续性激光不符合选择性光热作用原理,在损伤靶色基的同时,也会对正常组织造成非特异性的热损伤,非常容易产生不良反应。此外,连续性激光的治疗效果也并不理想。因此,连续性激光在治疗色素性疾病方面应用得越来越少。
色素性疾病是以黑色素为靶色基,其包裹在黑色素小体中。黑色素小体直径为0.5~1.0μm,基于选择性光热作用的原理,合适的脉宽为10~250ns。而这类短脉冲激光器的脉宽正是处于纳秒级,其对黑色素的光热作用符合选择性光热作用原理,从而在临床色素性疾病的治疗过程中取得了成功。QS激光对黑色素小体作用可能与光声作用有关,激光照射后,黑色素小体被快速加热形成蒸气,导致空泡形成,迫使细胞内色素向周边扩散,产生的振荡波导致细胞结构损伤、细胞膜破坏。
(二)常见QS激光器
随着QS技术的应用,一系列短脉冲激光器逐渐应用于临床,如QS红宝石激光(Q-switched ruby laser)、QS翠绿宝石激光(Q-switched alexandrite laser)、QS掺钇钕石榴石激光器(Q-switched Nd:YAG laser)和倍频激光(frequency-doubled laser)。当Nd:YAG激光1 064nm(红色)激光通过一个KTP晶体后,获得倍频效果而产生532nm激光(绿色)(表3-1)。
RubyStar QS红宝石点阵激光是唯一采用阿司克莱微透镜阵列点阵红宝石治疗设备,通过专利的微透镜阵列技术,可输出能量高度均匀的平帽式光斑,大大降低色素改变的风险,10ns的脉宽达到理想的瞬时爆破效果,最大能量密度可达到20J/cm 2,充分满足各种临床治疗需要,同时其独特的均匀光斑,内置冷却系统,确保治疗更安全、更有效。由于694nm对黑色素吸收非常强,对于浅色咖啡斑有比较好的治疗效果,QS点阵技术可安全用于黄褐斑、色素沉着、色斑等疑难色素性病变治疗。
(三)色素性皮肤病治疗激光器适应证
色素性皮肤病激光治疗适应证包括咖啡斑、雀斑、色素痣、色素性毛表皮痣、斑痣、炎性后色素沉着、太田痣、伊藤痣、文身等。禁忌证包括曾行化学剥脱、物理磨削及其他换肤术、皮肤放疗、糖尿病、瘢痕体质、色素异常、系统性红斑狼疮等部分自身免疫性疾病、最近一年内使用维A酸药物、不愿意术后6个月内进行防晒及接受磨削术风险、期望值过高等。治疗后并发症及副作用可见红斑、水肿、渗血(少见)、色素沉着或减退、瘢痕(罕见)等。
(四)色素性皮肤病治疗激光器治疗注意事项
激光治疗需要注意的是,服用维A酸的患者需要停药6~12个月后再治疗;治疗前、后都不能暴晒,否则应该推迟治疗。
激光术后处理:即刻冰敷15~30min,外用湿润烧伤膏或抗生素软膏3~5d,7d左右伤口完全愈合(伴有结痂过程),避免接触水,术后至少避免日晒1个月。
(五)皮秒激光
在色素性疾病的治疗上,QS激光器也存在一定的局限性,比如文身的治疗。一些文身色素颗粒直径非常小,具有更小的热弛豫时间,纳秒级的QS激光器可能无法达到有效破坏,此时皮秒级激光器在文身治疗上的优势得以体现。毫秒和微秒激光主要依靠光热作用,纳秒激光同时具有光热作用和光声作用,而皮秒激光主要是光声作用起到治疗的主导作用。皮秒激光之所以能够快速的、高效的粉碎文身颗粒/色素颗粒是因为皮秒激光的光声作用远远高于纳秒激光,随着脉宽的压缩、光声作用不断提升,450ps的皮秒激光的光声作用是5ns激光的181倍,是750ps的4.6倍。光声作用越大瞬间爆破的力量就越大,就可以将文身颗粒/色素颗粒粉碎的更加细小。而对于越小的颗粒则需要越强的光声作用才能够进行有效的粉碎和去除,因此对于以往纳秒激光多次治疗后留下的难以去除的印记(多半是残留的微小颗粒),这些颗粒小到用纳秒激光的脉宽已经不能够击破,而需要通过更短的皮秒激光进行治疗。
表3-1 常用色素性疾病治疗激光器一览表
国外已有数款皮秒激光上市。目前国内上市的皮秒激光包括PicoSure(755nm)、PicoWay(532nm、1 064nm),由于功率大、脉宽很窄、具有光声作用,因此对色素的爆破作用更好、能将色素颗粒击碎的更细(图3-1),有利于吞噬细胞将击碎的色素颗粒移除,从而达到更好的治疗效果。PicoWay具有532nm手具,临床使用时对于红色文身效果更佳、对于黄色文身也有一定效果。二者都具有大光斑、低能量模式,因而都可以用于黄褐斑的治疗。
图3-1 皮秒激光治疗后,色素颗粒被击碎得更细
在美国,PicoSure波长为755nm、532nm、1 064nm,脉宽为550~750ps;PicoWay波长为532nm、785nm、1 064nm,脉宽为300~450ps。Discovery PICO波长为532nm、694nm、1 064nm,脉宽为370ps、450ps。Enlighten波长为532nm、1 064nm,脉宽750ps。QMAX星际行者波长为532nm、1 064nm,脉宽为580ps。PicoClear被收购后,改名为PiQo4(中文名超Q),波长为532nm、585nm、650nm、1 064nm,脉宽为600ps、800ps。
此外,Picocare波长为532nm、585nm、595nm、660nm及1 064nm,脉宽为670~750ps。国产的幻影皮秒激光(双500)已经获得欧盟CE认证,波长为532nm、1 064nm,脉宽为450ps。
特色手具方面,PicoSure拥有蜂巢式聚焦透镜手柄(focus lens array)、PicoWay拥有Resolve全息衍射光镜技术,可以用于嫩肤、痤疮萎缩性瘢痕点阵治疗。Discovery PICO拥有超级镜片,也能用于点阵治疗,由于脉宽非常窄(370ps),且其峰值功率分别是前两者的6倍与2倍,理论上对色素的爆破效果更好。
二、血管性皮肤病治疗激光器
(一)血管性皮肤病治疗激光器分类
血管性激光(vascular laser)种类很多(表3-2),可分为连续性激光、半(准)连续性激光和脉冲激光。临床常用的激光器有KTP激光(脉宽可调)、脉冲染料激光、长脉宽翠绿宝石激光、半导体激光、长脉宽1 064nm Nd:YAG激光等。
激光治疗血管性疾病始于19世纪60年代。这一时期使用的主要是连续性激光器(如氩离子激光器,波长为488nm、514nm)和半连续激光器(如氩激光泵浦可调染料激光,波长为577nm、585nm;铜蒸气和溴化铜激光,波长为578nm)。这些激光器由于能量难于掌控以及冷却装置的不足,往往造成比较大的副作用,如色素沉着、色素脱失、萎缩性或增生性瘢痕形成等,目前已经很少使用。
(二)脉冲染料激光
1983年,美国医生Anderson等提出了选择性光热作用原理。基于这一理论,Anderson与Candela公司合作研发新型脉冲染料激光(波长为577nm,脉宽约为1ms)。1985年,首台脉冲染料激光(pulsed dye laser,PDL,也称闪光灯-泵浦脉冲染料激光,flashlamp-pumped pulse dye laser)进入临床试验,疗效良好,无瘢痕形成。1990年,首台PDL激光器进入商业化生产。PDL激光器的问世是血管性皮肤病激光治疗发展的里程碑。
从1985年首台PDL问世发展至今,PDL激光器已经历多次升级迭代。脉宽从0.45ms增加到0.45~40ms,避免或减少了紫癜的发生。波长从577nm、585nm到595nm,激光治疗深度更深,更适用于较深层的血管。光斑直径从5mm增加到3mm/5mm/7mm/10mm/12mm以及椭圆形光斑(3mm×10mm)等多种选择。特别是动态冷却技术的出现,更好地保护正常组织、允许选择更高的能量,从而提高了疗效和安全性。多子脉冲技术也进一步减少紫癜发生、提供更好的安全性。
(三)KTP激光器
KTP激光(KTP laser)可以产生长脉宽(1~100ms)532nm激光,能被血红蛋白、黑色素吸收导致局部加热,可以用于治疗鲜红斑痣等血管性疾病。并发症有水疱、结痂、甚至萎缩性瘢痕。
(四)长脉宽红色激光和近红外线激光器
血红蛋白在700nm、1 000nm附近有次吸收峰值,因此,长脉宽755nm翠绿宝石激光、长脉宽980nm半导体激光、长脉宽1 064nm Nd:YAG激光能被血红蛋白、黑色素吸收导致局部加热,可以用于血管性疾病、脱毛等治疗。而且,由于1 064nm Nd:YAG激光器如Gentle YAG(1 064nm)穿透深,有利于深部血管治疗,如小腿粗大血管、血管瘤等治疗,但是相对易致瘢痕。
2005年MultiPlex双波长顺序发射技术将脉冲染料激光器(585nm)和Nd:YAG激光器(1064nm)进行有效整合,出现了585nm/1 064nm双波长染料激光器(Cynergy)。血红蛋白在接受低能量的脉冲染料激光(585nm)照射后,很快转变为高铁血红蛋白(methemoglobin)及微小血凝块,此时血液对Nd:YAG激光(1 064nm)的吸收率提高了3~5倍。再用较低能量的1 064nm激光照射,从而破坏靶血管达到治疗目的,疗效和安全性得到了提升。
表3-2 常用血管性疾病治疗激光器一览表
三、CO2激光器、Er:YAG激光器及点阵激光技术
CO 2激光器和Er:YAG激光器均是以水分子为靶色基激光器,组织内的水对二者的激光束具有较强的吸收率,临床应用过程中产生组织气化剥脱的治疗效果,临床主要用于浅表良性增生肿物的去除、除皱嫩肤、外科手术切割。
(一)CO 2激光器
CO 2激光器最早由贝尔实验室帕特尔于1964年发明。1967年,CO 2激光器开始应用于临床外科治疗。经过近半个世纪的技术革新,目前CO 2激光器已具备良好的技术性能和稳定性,广泛应用于皮肤病和美容外科临床治疗。CO 2激光器是一种气体分子激光器,谐振腔内充填的为CO 2、N 2、He和H 2的混合气体。其中,CO 2气体为主要工作物质,其他气体分子起改善转换效率的辅助作用。不同的CO 2激光器输出功率可以从几十瓦至数万瓦,可被连续调节。能量输出方式分为连续模式和脉冲模式。
CO 2激光器的输出波长为10 600nm,属于中红外线波段。在这一波段,组织中的水具有较高的吸收率。当CO 2激光束辐照在生物组织上时,生物组织中的水可吸收激光能量而升温。当温度达到100℃左右时,液态水开始沸腾并汽化为气态水。如果激光输出功率较高,这一转化过程在非常短的时间内完成,那么组织内液体水的汽化过程将非常迅速而剧烈,导致组织成分爆破呈碎片,从而达到组织消融的目的。
早期应用的CO 2激光器能量输出往往为连续模式,在临床上的主要用途为组织切割和气化消融。在组织切割上,CO 2激光器往往采用高能量输出,其辐射度达到50~100 000W/cm 2。可凝固直径小于0.5mm的血管而减少术中创面出血,而且可以封闭小的神经末梢和淋巴管,减少术后神经疼痛和组织水肿。在应用于组织气化消融时,往往采用低能量密度进行治疗。20世纪90年代,亦有应用CO 2激光器进行皮肤重建来治疗光老化皮肤。由于连续模式下,热损伤范围可达300~1 000μm,热损伤大,常常导致瘢痕形成和色素改变,从而限制了其用途。
与连续性CO 2激光器明显不同的是,脉冲CO 2激光器可以调节脉冲宽度、脉冲间隔与频率。在一定的脉宽条件下,峰值功率和频率越高,组织气化程度越大。CO 2激光在皮肤组织中的穿透深度约为20~30μm,要气化和剥脱此厚度的皮肤组织需要的能量密度最少为5J/cm 2。根据选择性光热作用原理,要实现对靶组织的选择性破坏,必须提供足够的能量(大于等于5J/cm 2),而且脉冲的宽度要小于靶组织的热弛豫时间(20~30μm厚度的皮肤组织热弛豫时间约为800μs)。因此,能在1ms脉冲宽度内,提供能量密度大于5J/cm 2激光的CO 2激光器往往能在消融靶组织过程中,将热损伤范围局限在最小范围,从而减小组织的损伤,更有利于激光治疗后创面的愈合过程。我们常常把符合该参数条件的CO 2激光器称之为超脉冲CO 2激光器。超脉冲CO 2激光器的峰值功率高、频率快,在临床治疗过程中,可以更好地气化组织,几乎不引起组织碳化。在应用于手术切割时,与常规手术刀切口愈合速度相近,可以应用于重睑、祛眼袋等整形手术。
CO 2激光器的发展与改进,不仅表现激光器能量的输出控制上,还表现在治疗手具的改进上。Ultrapulse超脉冲CO 2激光器的手具,可以通过直径更小的光束(120μm)实现高能量密度脉冲的传输,从而实现微创面的高质量气化;计算机图形发生器(computer pattern generator,CPG)可以让操作者预设扫描图形和光斑的密度,从而更加均匀和精准地实现组织气化。点阵手具可以让激光治疗符合局灶性光热作用原理,使得组织愈合更快,不良反应更轻。以往CO 2激光器的激光光束只能通过关节臂传输,新型的CO 2激光器可以采用光纤传输,不仅提高了操作的灵活度,还能配合内镜手术治疗。
(二)Er:YAG激光器
Er:YAG激光器(Er:YAG laser)是一种固体脉冲激光,其工作物质为掺铒钇铝石榴石晶体(Er:YAG),输出波长为2 940nm,属于中红外光。
Er:YAG激光波长正处于水的最高吸收峰(2 940nm),能被水强烈吸收,其吸收率是CO 2激光的16倍。因此,Er:YAG激光的气化作用更强。而且,Er:YAG激光治疗过程中,较少引起组织干燥的发生。这是因为胶原的吸收峰为3 030nm,Er:YAG激光的输出波长与此峰接近,Er:YAG激光亦能通过胶原这一靶色基来消融组织。由于水对2 940nm激光的强吸收率,Er:YAG激光穿透深度非常有限,一般仅2~5μm。当脉宽为250~350μs时,1.5J/cm 2能量密度的Er:YAG激光仅气化1~3μm的组织。这既是优点也是缺点,优点表现在Er:YAG激光具有更精确的磨削深度;缺点就是想要达到CO 2激光单脉冲的气化效果,必须更多的气化次数。此外,Er:YAG激光热凝固范围也局限在最小范围内,一般为20~50μm。热凝固小的优势是缩短痊愈的时间和减少瘢痕形成的风险,弊端除了止血效果较差之外,对组织胶原的刺激强度也较CO 2激光器差。
新型的Er:YAG激光器脉宽从微秒级至毫秒级可调,采用矩形脉宽技术,可精确调控脉宽。如部分Er:YAG 激光可提供超短脉宽(100μs)、短脉宽(300μs)、长脉宽(600μs)、超长脉宽(1 000μs)、超超长脉宽(1 500μs)和smooth模式脉宽(250ms)。其中,超短脉宽主要表现为气化作用,热损失非常小,达到冷磨削效果;超长脉宽主要是对组织加热,几乎没有磨削作用。综合采用不同的脉宽模式,即可气化磨削、又可加热凝固组织和刺激胶原生长,弥补了传统Er:YAG激光的不足。此外,Er:YAG激光结合可调换肤激光(tunable resufacing laser,TRL)技术后,通过调整剥脱、凝固比例,也具备凝固功能,如Profile超级平台。
(三)点阵激光技术
传统的皮肤重建过程中,剥脱性激光和非剥脱性激光均有应用,但在疗效和安全性上存在一定的差别。剥脱性激光疗效受到肯定,通过较少的治疗次数即可达到较显著的疗效。但是,由于治疗过程中要气化全部的表皮和部分真皮,组织愈合时间长,术后瘢痕、色素沉着及色素减退的风险较高,特别是亚洲黄种人中,色素沉着的风险更高。非剥脱性激光有冷却装置的保护,在不损伤表皮的情况下给真皮加热,但由于缺乏创面愈合反应,疗效明显弱于剥脱性激光。为了达到较好的治疗效果、同时减少激光并发症的发生,点阵激光理论在21世纪初期得以提出和运用。
1.点阵激光技术
点阵激光技术是一种利用局灶性光热作用原理而进行激光治疗的技术(是激光器的一种工作方式),其疗效和安全性处于剥脱性激光和非剥脱性激光二者之间。疗效接近于剥脱性激光,但是安全性更接近于非剥脱性激光。
2.点阵激光作用原理
剥脱性点阵激光治疗后,产生剥脱性局灶性光热作用(ablative fractional photothermolysis),MTZ包括表皮全层和不同深度的真皮组织,其愈合过程依赖MTZ周围的角质形成细胞迅速爬行。研究表明,在剥脱性点阵激光治疗后6h和12h组织可见部分或完全上皮化,表皮在24h内愈合。随着真皮的创伤愈合修复过程,新生胶原不断产生,真皮胶原的重塑范围远远超出MTZ区域,这也是剥脱性点阵激光疗效优于非剥脱性点阵激光的原因所在。
非剥脱性点阵激光在治疗过程中不损伤表皮角质层,治疗过的表皮层被凝固但不被气化,其形成的显微柱状微小表皮热变性坏死(MEND)包括角质层以下的表皮组织和不同深度的真皮组织。以角质层为主要构成要素的皮肤屏障功能得以保留,从而使得创伤愈合更快,感染等并发症发生得更少。非剥脱点阵激光MEND并不是真正的孔,而是由于激光热能形成的,治疗后24h内,MEND周围及深层的活性细胞即开始向MEND迁移和修复,同时形成的显微表皮坏死碎片开始往皮肤表层迁移,3~7d内经表皮排除。激光对真皮深层的加热促使真皮胶原收缩,刺激新生胶原合成,达到嫩肤目的。
目前激光点阵输出方式有扫描器式、掩模式和微透镜阵列式三种。扫描器模式成本高,且不适用于QS设备,通常用于Er:YAG激光(顺序扫描方式发射)、CO 2激光(无序扫描方式发射)等;掩模式成本低,利用光筛,直接阻挡部分光源,激光能量损失严重,目前比较常见应用在QS设备中;微透镜阵列技术平衡成本与疗效,如红宝石激光点阵模式。
CO 2点阵激光、Er:YAG激光、YGSS属于剥脱性点阵激光。Er:YAG激光添加TRL技术后,既可实现精确剥脱,又具备了模拟CO 2激光凝固作用,因而有较好的刺激胶原增生、重塑作用,目前具有TRL技术的Er:YAG激光设备有Profile超级平台。
剥脱性点阵激光的激光束发射速度快,CO 2微雕点阵以“有时差”的方式快速发射出来(无序扫描方式发射),Profile超级平台Er:YAG激光为顺序扫描方式发射,激光束的热量是分次到达皮肤的,MTZ之间正常皮肤受到伤害较轻,有利于治疗后恢复。
非剥脱性点阵激光中,1 565nm光纤激光、1 550nm铒玻璃光纤激光为随机发射。
像束激光Pixel 2 940nm为剥脱性点阵激光,其临床效果介入剥脱性点阵激光与非剥脱性点阵激光之间。像束激光Pixel 1 320nm、Pixel Q1064为非剥脱性点阵激光,发射器前端安装了一个筛状的图像发生器,在激光射出的过程中将激光束分成多束细小的激光,把激光束的能量从距离上分散开来,但热量是在同一时间作用到皮肤上(印章式发射),因而治疗时能量不能过大,以免伤及邻近皮肤。Fotona Q点阵作用方式介于剥脱性点阵激光与非剥脱性点阵激光之间。皮秒激光属于非剥脱性点阵激光,治疗后表皮并无破损,皮秒激光可以产生LIOB。
3.剥脱性点阵激光与非剥脱性点阵激光
临床上,采用了点阵技术的激光器可以分为剥脱性点阵激光(ablative fractional laser)和非剥脱性点阵激光(non-ablative fractional laser)两大类。前者以点阵CO 2激光器和点阵Er:YAG激光器为代表,后者多为波长在1 400~1 600nm之间的近红外激光(小于2 000nm),如Fraxel SR激光系统、Affirm激光系统等。常见的点阵激光器见表3-3。
表3-3 常见的点阵激光器
续表
点阵激光光点大小多为300~500μm以下,如1 550nm半导体激光器每平方厘米可以采用2 400个光束进行照射、形成2 400个细微加热区。当然,实际治疗时,光束覆盖率没有必要如此密集。通常250~500μm的光滑柱状孔能够产生极佳的真皮组织刺激效果,250μm孔径被公认为是理想孔径之一。激光光点>500μm时也称为点状表皮重建或点状磨削(fractional resurfacing)。
目前部分激光公司还开发、改进了IPL技术、射频技术,如点阵IPL、点阵射频等设备。
部分铥激光带有磨削功能,但是点阵激光部分为非剥脱性点阵激光功能。
1 550nm铒玻璃光纤激光器特点:①穿透深度深,可达1 500μm;②光束直径约70μm(其他点阵激光光束250~300μm);③光束小,防止过多损害周围组织;④损伤修复快;⑤靶组织为水,治疗效果与皮肤颜色的深浅无关,治疗人群范围更广;⑥无序的点阵扫描方式输出(随机发射),避免组织热能的累积造成热损伤,减轻治疗过程的疼痛感。有些设备CCT(混沌控制技术)使发射的有效激光束之间有足够的距离,让每个激光束的热量在另一个激光束加热邻近组织之前冷却下来。激光束的随机模式减少了重叠机会,炎症后色素沉着也就更少。
常见点阵激光比较见表3-4。
表3-4 常见点阵激光(像束激光)比较
4.点阵激光临床应用
点阵激光的临床应用范围广泛,治疗范围:①面部年轻化,改善面颈部皱纹、收紧皮肤、细化毛孔和改善皮肤质地;②去除和减轻痤疮萎缩性瘢痕以及各种外伤性浅表瘢痕;③治疗色素性疾病,如雀斑、脂溢性角化、日晒斑、色素沉着、黄褐斑等;④治疗血管性疾病,如酒渣鼻、毛细血管增生等。适应于各种皮肤类型,除面颈部外,胸部、手背等其他皮肤部位也可安全应用。
四、近红外线激光器
近红外线(near infrared,NIR)是介于可见光和中红外线之间的波段,按照美国试验和材料检测协会的定义,是指波长在780~2 526nm范围内的波段。输出波长处于这一波段范围内的激光器往往被称之为近红外线激光器。常见的近红外激光器包括半导体激光器(800~980nm)、1 064nm Nd:YAG激光器、1 320nm Nd:YAG激光器、1 450nm半导体激光器和1 540nm/1 550nm铒玻璃激光器、1 927nm铥激光等。这类激光在临床上可以应用于脱毛、祛血管、面部年轻化等治疗。本节主要介绍应用于面部年轻化治疗的近红外线激光器。
(一)1 064nm Nd:YAG激光器
Nd:YAG激光器的输出波长为1 064nm,这一波长可被黑色素、血红蛋白和水三种靶色基吸收。1 064nm Nd:YAG激光器通过这三种色基吸收激光能量,依赖光热效应或光机械效应而实现对组织的加热或破坏。由于这三种色基对1 064nm吸收率相对较低,使得1 064nm波长的激光具有较强的组织穿透能力,约为5~10mm,从而实现对深部组织的治疗作用。
1 064nm Nd:YAG激光器可以有不同的脉宽,从短至长可以有皮秒级(如PicoSure、PicoWay皮秒激光)、纳秒级(如QS Nd:YAG激光)、微秒级(准长脉宽Nd:YAG激光如Fotona 4D FRAC3模式)、毫秒级(长脉宽Nd:YAG激光)和秒级(如Fotona 4D PIANO模式)。此外,部分厂家尚带有点阵手具(如Fotona、PicoWay)。皮秒级1 064nm Nd:YAG激光器主要是通过光声作用,对真皮深层靶组织造成一定的创伤,通过组织愈合机制达到嫩肤目的。毫秒级和秒级1 064nm Nd:YAG激光器主要是通过加热组织,使真皮组织温度达到60~70℃,维持5min以上即可诱导胶原变性收缩,刺激真皮启动愈合机制,达到非剥脱嫩肤的功效。
(二)1 320nm Nd:YAG激光器
Nd:YAG激光器亦可输出1 320nm波长的激光束。1 320nm激光具有最深的真皮穿透深度,且不易被血红蛋白和黑色素吸收。在仅被水吸收的激光波段中,1 320nm是水吸水率最低的波段。1 320nm激光可穿透至真皮深层而被真皮水分非特异性吸收,从而将光能转化为热能、加热真皮胶原,诱导胶原的热损伤而启动组织损伤修复机制。CoolTouch是第一台应用于非剥脱表皮重建的商业化机器(输出波长1 320nm)。当能量控制在非剥脱范围内时,CoolTouch能有效加热真皮组织,皮肤升温效果良好,副作用小,是点阵激光出现以前主要的嫩肤激光之一。
(三)1 450nm半导体激光器
1 450nm半导体激光器可以用于面部非剥脱性嫩肤、除皱。其波长的穿透深度为500μm。研究显示,1 450nm激光治疗面部皱纹取得轻度的临床改善效果。2002年FDA批准了这类激光用于眼周皱纹的治疗。Smoothbeam系统是一种波长为1 450nm的半导体激光,脉宽为250ms,能量密度8~25J/cm 2,带有动态冷却装置(DCD),在脉冲到达前、治疗中、脉冲结束后进行制冷,保护表皮不受热损伤,疗效与CoolTouch系统相当。该系统还可抑制皮脂腺活动,对痤疮有辅助治疗作用。
(四)1 540nm/1 550nm铒玻璃激光器
铒玻璃激光采用氙灯泵浦时,激光器可产生1 540nm的脉冲激光;当采用半导体泵浦时,激光器可产生1 550nm的激光。这两种波长的激光在皮肤组织中主要被水吸收,水对其具有较高的吸收率,皮肤穿透深度为2mm。在点阵激光技术之前,较少有企业生产该种类型的激光设备。一方面是因为高功率设备较难生产,另一方面是因为低功率设备亦产生明显的组织凝固和坏死反应。点阵激光技术应用于临床后,1 540nm/1 550nm铒玻璃激光器利用点阵激光技术将能量通过无创方式传递给真皮组织,产生强烈的热转换和热累积,从而实现嫩肤、除皱的治疗目的。临床实践证明,1 540nm/1 550nm点阵铒玻璃激光器具有较明显的嫩肤和改善皮肤质地的效果。Fraxel系统包含了1 550nm和1 927nm两个波长,临床可以应用于皱纹、色素、瘢痕等治疗。
五、准分子激光及准分子光
准分子是受激准分子的简称,它是指一类常态下为原子状态、在激发态下能够暂时结合的不稳定分子,是指受到电子束激发的惰性气体和卤素气体结合的混合气体形成的分子向其基态跃迁时发射所产生的激光。例如氯(Cl)是卤族元素,氙(Xe)为惰性气体。在常态下氯和氙是不会发生反应而相互结合的,在自然界中也不存在氯和氙的化合物。如果给予高压和强电场作用,让氙气分子处于激发态,这时可以与氯结合形成氯化氙分子。氯化氙非常不稳定,在数十纳秒内便解离成为氯和氙,同时以光子的形式释放能量形成波长308nm的紫外光。
准分子激光属于冷激光,无热效应,是方向性强、波长纯度高、输出功率大的脉冲激光,光子能量波长范围为157~353nm。准分子激光由Nikolai Basov等人于1970年在莫斯科物理研究所发明。20世纪90年代开始运用于临床医学如眼科、皮肤科治疗。
准分子激光器(excimer laser)是以准分子气体(如氟化氩、氯化氪、氟化氙、氯化氙等)为激光工作物质研制而成的激光系统,其输出波长分布于紫外光至可见光区域。美国PhotoMedex公司生产的Xtrac(巅峰)准分子激光系统就是以氯化氙(XeCl)气体为激光工作物质而产生单一波长为308nm的激光系统,其能量呈脉冲式发射,脉宽为30ns,单脉冲能量为2~3J/cm 2,光斑面积为2cm×2cm,治疗穿透深度可达1.5mm至真皮浅层。
308nm准分子光器(308nm excimer lamps)是通过固定的高频电场作用于封闭灯管中的准分子气体而稳定持续释放光能的光源。与准分子激光不同,准分子光呈连续性发射,释放的光能为频谱光,非单一波长。
临床上常采用308nm准分子激光器或准分子光系统来治疗白癜风、银屑病、湿疹、脂溢性皮炎、斑秃等皮肤疾病。临床研究显示,部分308nm准分子光设备与308nm准分子激光系统在白癜风的治疗疗效和安全性上无显著性差异。但是,308nm准分子激光系统需要定期更换气罐耗材、费用昂贵,限制了其临床应用。而308nm准分子光设备几乎无耗材、照射面积更大,疗效相似,治疗费用低。
自2000年FDA批准上市以来,不断更新换代,目前308nm巅峰准分子激光器包括XTRAC AL 7000~10000等型号。
六、脱毛激光
1996年世界上第一台用于脱毛的激光设备诞生之后,激光脱毛的市场需求得到迅速增长。发展至今,应用于临床辅助脱毛的设备已为数众多,其所采用的光源主要包括红宝石激光、翠绿宝石激光、半导体激光、Nd:YAG激光、光电协同技术和强脉冲光等。每一类光源设备具有各自的物理特性和参数,其适应范围和疗效也不尽相同。
(一)红宝石激光器
红宝石激光器发射波长为694nm,为激光脱毛设备中波长最短的激光设备。由于波长较短,其穿透深度有限,对于毛囊位置较深的患者疗效欠佳。其次,表皮色素对694nm波长具有非常高的吸收率,对于肤色较深的脱毛者,容易导致红斑、水疱、色素改变等并发症,因此,不适宜于深肤色人群的脱毛需求。另外,长脉宽红宝石激光脉宽多较短(小于10ms),小于毛囊的热弛豫时间(40~100ms),故对毛囊的损伤程度轻而需要更多的治疗次数。这种类型的代表设备有Rubystar、Sinon、E2000、Epitouch等。
(二)翠绿宝石激光器
长脉宽翠绿宝石激光发射波长为755nm,其穿透深度较红宝石激光深。色素对755nm的吸收率仍较高,适应于肤色较浅(Ⅰ~Ⅳ型皮肤)的脱毛需求者。翠绿宝石激光是临床上较常用的脱毛系统,脱毛效果好,副作用相对少而短暂,主要有红斑反应、色素沉着等,需要配合较好的冷却技术来确保治疗的安全性,如Apogee脱毛机配有Smartcool冷却头,通过冷空气持续冷却治疗部位;Gentlelase配备动态冷却装置(DCD),在治疗前后喷洒冷却剂快速使表皮降温,提高治疗安全性,其18mm大光斑手具大大缩短了治疗时间。
(三)半导体激光器
半导体激光器(diode laser)也称激光二极管,输出波长有800nm、810nm、850nm、980nm等,临床常用的波长为800nm或810nm。半导体激光器电光转换效率高(30%),没有多余的热量产生,体积轻巧;同时没有传统激光器的闪光灯、晶状体棒等高压、高热易损元件,因此使用寿命较一般的激光器要长(可达1 000 000h)。但是,半导体激光器的谐振腔短,所输出的激光发散角大,方向性差,而且半导体激光能级复杂,激光谱线较宽,单色性差。黑色素对半导体激光波长的吸收率较红宝石激光和翠绿宝石激光要低,理论上治疗过程中表皮损伤风险小,安全性高。其脉宽在5~400ms之间任意可调,当使用超常脉宽时可以应用于深肤色(Ⅴ型)皮肤的脱毛治疗。而且,毛囊色素对半导体激光的吸收率高于1 064nm,因此,半导体激光是较为理想的脱毛设备之一。代表性设备有Lightsheer、Lightsheer DUET、810nm半导体冰点脱毛治疗仪、MeDioStar(美多星)半导体脱毛治疗仪(为810nm+940nm双波长半导体脱毛治疗仪)等。
(四)Nd:YAG激光器
长脉宽1 064nm Nd:YAG激光穿透深,更适于深部毛囊的治疗。由于黑色素对1 064nm的吸收率低,因此长脉宽Nd:YAG激光更适合于深肤色人群的脱毛需要,但是需要较高的能量才能对毛囊生发中心产生足够的破坏。尽管长脉宽Nd:YAG激光安全性高,但是临床治疗过程中,仍要注意面部和四肢暴露部位发生短暂性色素改变、水疱及瘢痕等风险。如果配合较好的冷却措施,将进一步提升临床治疗的安全性。代表性设备有Gentle YAG、Profile、Vasculight等。
(五)光电协同技术
光电协同技术(ELOS技术)是利用射频电能与光能进行发挥协同治疗作用的技术。理论上,组织的阻抗与组织的温度有关,温度较高的部位阻抗较低,反之亦然。ELOS技术治疗过程中,首先通过光能加热组织,让毛干、毛囊均匀加热,降低阻抗,而通过冷却让表皮降温,增加阻抗,这时再发射射频电流,则电流主要穿行于阻抗较低的毛囊周围、加热破坏毛囊生发组织达到脱毛目的。由于表皮冷却后阻抗高,加之色素对射频电流没有选择性,因此可以应用于深肤色人群和浅色毛发的治疗。目前,有关其治疗疗效的循证医学证据尚不充足,仍待临床进一步实践验证。其代表设备包括Aurora脱毛机、E-Laser平台、E-light平台等。
七、减脂激光器
激光减脂塑形最早是在20世纪90年代由Apfelberg报道,他提出应用激光去除多余脂肪的概念。当时Apfelberg进行临床试验,将YAG激光的光纤装置置入吸脂管内,在激光照射的同时进行负压抽吸,试图达到减脂效果,但是研究结果并未显示这一方法与传统吸脂方法相比的优越性。此后,Cook、Goldman、Mordon等人分别运用CO 2激光、Nd:YAG激光、980nm连续性半导体激光进行减脂的临床观察并取得了一定的临床疗效。总结众多学者的研究结果,普遍认为激光减脂可以使脂肪组织发生可逆或不可逆的改变,达到破坏脂肪组织、收紧皮肤的目的。
激光减脂的主要原理是利用激光的热效应来破坏脂肪细胞、加热胶原组织的目的。目前,应用于临床减脂的激光波长主要是1 064nm和1 320nm。选择这两种波长的原因有:①两者波长较长,在软组织内穿透能力强,作用范围广;②血红蛋白对1 064nm激光吸收率高,可以达到加强止血的作用;③两种波长的激光都可以通过光导纤维传输,可以通过皮肤微小切口插入治疗部位直接照射脂肪组织;④二者对胶原的刺激作用,可收紧皮肤。
(尹 恒 肖 嵘)