激光医学是现代科学技术与医学结合而发展起来的一门新兴的边缘科学,激光美容随着激光理论和激光器的发展在六十年代初悄然兴起。1960年7月Maiman宣布了世界上第一台激光器即红宝石激光器的诞生。激光器首先被应用于眼科和皮肤科,激光医学奠基人Goldman是一位皮肤病学专家,他发现红宝石激光能被色素优先吸收,于是红宝石激光器当时主要被用来进行皮肤美容,消除纹身和治疗皮肤黑色素瘤。1967年液体激光器的出现,激光器波长连续可调已成为可能。随着各种激光器的出现,七十年代在全球掀起了激光医学热,最常见于用CO2激光治疗各种皮肤赘生物,浅表毛细血管扩张等。以色列整形科医生Kaplan用CO2光刀做乳房整形、面颊部肿瘤切除等多种手术。1973年第一台具有光导纤维传输系统激光内窥镜的研制成功把激光治疗从体表推向人体内腔。
八十年代初应用氩离子激光和铜离子治疗鲜红斑痣。九十年代初出现激光光动力学疗法(Photodynamic therapy, PDT)用其治疗鲜红斑痣避免了热损伤可能留下的疤痕。
经过了近40年的研究和发展,激光在医学美容方面的应用,取得了很大进展。
一、在激光医学美容中,激光对机体组织的作用、临床疗效与组织的吸收光谱有密切关系。
电磁波谱
γ射线
χ射线
医疗激光所用波长覆盖了从紫外——可见光——红外的全部波段。
二、近几年因倍频、Q开关、锁模、光纤技术等激光单元技术的发展,为医学美容带来美好的前景。
1、倍频技术
一般讲,激光器的频率是固定的,倍频技术是扩展激光频率,获得短波长激光的手段。倍频技术的出现,扩大了激光器的应用范围,例如将波长1064nm的红外激光通过2倍频、1.5倍频、3倍频分别产生532nm绿光、755nm翠绿宝石光、354.6nm紫外激光,不同波长激光治疗不同疾病。
2、调Q技术
Q值表示激光器谐振腔内能量损耗的大小,损耗越小,Q值越大。调Q是一种能量输出方式。通过突然改变Q值使输出能量集中在瞬间释放,此时获得的激光脉宽极短,短至几个纳秒(10-9秒)而峰值功率相当高(1012W/cm2)。在极短时间发生短脉冲激光称为巨脉冲激光,所产生的热量不传输到周围组织造成正常皮肤损伤,因而不形成瘢痕。
3、锁模技术
是压缩脉冲时间,提高峰值功率的另一技术。锁模技术能将激光的脉冲宽度压缩至10-12秒,产生超脉冲激光,可在瞬间准确地汽化靶组织而不破坏周围正常组织的生物活性,此技术用于美容外科的面部除皱、痤疮后瘢痕、头发移植等。
4、光纤技术
目前传导激光的常用纤维为石英材料制成,熔点高,不易被强激光照射而损坏,光导纤维柔软容易弯曲,能将光束导入需要的部位,此技术已应用于脂肪抽吸术。
三、当前国内外应用激光技术进行皮肤美容的有以下方面:
1、色素增生类皮肤病
雀斑、咖啡色斑、太田痣斑、纹身、粉尘染色等
2、皮肤毛细血管类损害
毛细血管扩张、蜘蛛痣、鲜红斑痣等
3、皮肤浅表良性肿物
色素痣、疣状痣、皮脂腺痣、皮脂腺囊肿、汗腺瘤、睑黄瘤、老年疣、皮角、皮赘等
4、病毒性皮肤病
寻常疣、扁平疣、传染性软疣、跖疣等
5、疤痕类
术后疤痕、外伤性疤痕、痤疮后疤痕等
6、多毛症
7、面部皱纹
8、植发
9、其他
眼袋、单眼皮、酒糟鼻及其他一些美容手术等
四、激光美容
1、治疗源于表皮和真皮色素性疾病
1983年Anderson和Parrish首先提出了选择性光热分离理论(Selestive photothermolysis),开创了皮肤色素病治疗的新纪元。其基本概念:当能量密度很高的巨脉冲激光被病变的色素组织吸收后,会形成局部的冲击波,将色素组织击碎,通过吞噬细胞清除;由于激光巨脉冲持续时间很短(1-10ns),极少有热能扩散到周围组织,从而避免了热效应对周围组织的损伤,减少疤痕的形成。利用各种不同色素吸收的最佳波长,选择与其吸收峰相对应的激光波长,就能最有效地祛除色素病变,而不损伤临近正常组织。
黑色素对从紫外到近红外范围的电磁波均能良好吸收,据此可用各种波长的激光进行治疗。
目前用以治疗纹身、粉尘染色、太田痣、伊藤痣的激光器有Q开关红宝石激光器(波长694nm),Q开关紫翠宝石激光器(波长752nm)Q开关四波长Nd:YAG激光(波长532nm、650nm、1064nm、585nm),Q开关翠绿宝石激光器(波长755nm)、脉冲染料激光(波长510nm)等。
以激光治疗文身为例
文身分为人工文身和外伤文身,据病理组织学观察这些色素颗粒或异物位于真皮的不同深度,以真皮的浅、中层血管周围的结缔组织多见,也可见到少量的淋巴细胞和包含色素颗粒的吞噬细胞。调Q开关激光器的波长大于600nm即可选择性毁坏色素颗粒而不损伤相邻的皮肤组织。由于调Q开关激光器可使输出能量集中并使其叠加后在瞬间单脉冲释放,这个过程只需万分之一秒内完成,故所产生的热量来不及传输到周围组织,不造成正常皮肤的损害。被击成碎片后色素颗粒被巨噬细胞吞噬逐渐从真皮中清除。
近年来国内外有关Q-开关的红宝石(波长694nm),翠绿宝石(波长755nm),Nd:YAG(波长1064nm)激光器治疗黑、蓝、绿、褐等人工文身疗效肯定,但治疗红色文身效果均不好,因为红色色素不能吸收以上三种波长的激光。
有人在豚鼠皮肤上纹14种色素纹身,比较国内常用三种激光器治疗效果显示:三种激光器均能消除黑色色素颗粒,此外,调Q开关Nd:YAG激光器消除红棕色、暗棕色和橙色色素效果最好,调Q开关红宝石激光器消除紫色和紫色色素效果最好,调Q开关翠缘宝石激光器消除绿色和兰色色素最好。调Q开关翠绿宝石(QSAlex)激光器治疗文身的脉宽较其他两种长,一般不出现出血现象,(调Q开关红宝石激光器易出血和产生水疱,且常出现短暂的色素脱失)。QSAlex激光器波长介于其他两种激光器之间,从理论上分析,QSAlex激光器有皮肤穿透度深,皮肤内的自身黑色素对其他吸收少的优点。
雀斑、咖啡色斑的治疗属于医学美容的范畴,既要除去色素性损害,达到良好美容效果,又不能遗留长时间色素沉着、色素减退、萎缩或疤痕。目前多选用铜蒸气激光器、翠绿宝石激光器、铒激光器。
2、治疗皮肤毛细血管类损害
鲜红斑痣又称葡萄酒样痣(Port wine stains,PWS),是一种常见的先天性皮肤疾病。压之褪色,常在出生或生后不久出现,病损为淡红色或紫红色斑片,不突出皮肤,表面平滑,有的皮损表面可有结节或疣状增生。其组织病理学改变为真皮浅层毛细血管网扩张畸形,表面往往覆盖着正常表皮层。
目前用以治疗鲜红斑痣、蜘蛛痣、面部毛细血管扩张的激光器有铜蒸气激光器(波长578.2nm),脉冲染料激光器(波长585nm或577nm)Q开关Nd:YAG激光器(波长585nm)。
YAG倍频激光又称绿色YAG激光,波长530nm,它主要材料是磷酸钛钾(KTP)。YAG倍频激光治疗鲜红斑痣等血管性皮肤病的主要机制是:血红蛋白选择吸收530nm的绿光后,光能变为热能,使血液粘稠度增加,血流缓慢,从而使局部血液凝固,血栓形成,血管腔堵塞而治愈。而表皮及周围正常皮肤不吸收绿光,故损伤极少。
YAG倍频激光对深紫色的鲜红斑痣效果较高,对浅红色的皮损效果欠佳,这主要是因为浅红色病变含血红色蛋白量较少,吸收不佳所致。
以往曾采用多种治疗方法,如手术植皮、同位素贴敷或X线照射、冷冻、磁疗和激光(如CO2、YAG、氩离子、铜蒸气、KTP)治疗,多数患者因损伤皮肤遗留瘢痕或无法消除病变而疣难以接受。近年可调脉冲染料激光问世,由于其输出波长(577nm)能被扩张血管内的血红蛋白吸收,具有选择性光热分离作用,减少了对皮肤的损害,使问题得到某种程度上的解决。但该激光只对部分类型的鲜红斑痣患者有效,操作不慎仍可遗留瘢痕,因此我们期待有新的更好的激光器出现。
光动力疗法(PDT)是一种光激发的化学疗法,受激发的光敏剂将能量传递给组织中的氧、产生一些活性氧分子(radicaloxygen species,ROS)这些ROS通过氧化作用来攻击细胞结构,造成细胞膜或蛋白质的氧化损伤,当氧化损伤积累超过一定的阈值时,细胞便开始死亡。光动力治疗对肿瘤的作用主要体现两个方面:一是对肿瘤细胞的直接杀伤作用;二是通过作用于肿瘤组织的微血管造成血管完全封闭,使肿瘤组织缺氧和营养枯竭,从而导致肿瘤坏死.此外,光动力治疗杀死肿瘤细胞的能力还包括免疫系统的参与。PDT发展至今,已经在加拿大、美国、法国、荷兰、德国和日本等国家得到批准用于一些恶性肿瘤的治疗,但PDT也存在不少问题。
光敏剂是PDT的核心物质,开始使用的“光毒效应”是血卟啉衍生物(HD),20世纪80年代又从HpD中分离出光敏素Ⅱ,二者均属第一代光敏剂。但由于皮肤光敏付作用大等不足之处,又出现第二代光敏剂,大多为卟啉,卟吩类衍生物,还有酞菁类化合物,以及生物体内合成卟啉的原初化合物ALA等等。我国自己研制了光敏剂竹红霉素(hypocrellin)属于稠环醌类化合物,目前临床上被应用于多种皮肤病的光动力治疗,诊断用药要求光敏剂有良好的荧光特性,但同时最好不产生光动力效应,但治疗肿瘤用药则要求不但杀伤效应强,而且光漂白速率要慢(光敏剂的光漂白指在光的照射下,光敏剂所激发出来的荧光强度随着时间推移逐渐减弱乃至消失的现象,这常常是利用光动力学诊断中考虑剂量时一个重要因素)。但在治疗鲜红斑痣时要求光敏剂的光漂白速率快,因为鲜红斑痣是血管病变,当表皮的光敏剂漂白之后,血液中的光敏剂却源源不断地供给血管内皮细胞,这样表皮的光敏剂浓度和血管内皮细胞则能始终保持较大的浓度差,从而提高了光敏剂的选择性。因此临床使用和评价光敏剂,应根据不同疾病加以选择和评判。
PDT光源即激光器的输出功率至少要大到瓦(W)级以上才能达到治疗效果。波长越长对组织的穿透越深,在光敏剂的研制过程中,人们总是追求吸收光谱的红移,以期增加治疗的深度,彻底杀伤肿瘤细胞。 但是对于同一种光敏剂而言,随着波长的红移,光子的能量降低,活性氧分子的产率也降低了许多,影响治疗效果。
光动力疗法(Photodynamic therapy,PDT)治疗恶性肿瘤已有20余年历史,在PDT治癌机制的研究中发现:PDT能引起肿瘤微血管的光敏损伤。1991年解放军总医院开始应用PDT治疗PWS取得了较满意疗效。PDT治疗鲜红斑痣的机理是:光敏剂经静脉注射后立即在血液中形成浓度高峰,被皮肤微血管内皮细胞(Vascular endothelial cell, EC)迅速吸收,而表皮层细胞吸收很少,从而使光敏剂的分布在EC与表皮细胞层之间形成明显的浓度差,此时若给予穿透浅、可被血液选择性吸收的特定波长激光照射,便可使照射部位扩张畸形的毛细血管网产生光敏反应而被破坏。(PDT治疗后即刻真皮小血管内皮细胞即发生明显肿胀,管腔变小,血流量明显改变,这种对微血管的损伤作用及微循环障碍是引起红斑区异常血管网破坏达到治疗效果的基础)。位于其上方的正常表皮层因不含光敏剂故不受损伤,位于其下方的正常真皮深层组织则因激光波长穿透浅,难以被照射到而得到保护。
由此看来,利用光动力疗法无瘢痕治疗鲜红斑痣的关键,一光敏剂,二光源(激光)。
人们在20世纪20-40年代便发现血卟啉类在新生组织中的动态浓集和在一定波长光作用下产生桔红色特征荧光,于是临床开始应用对恶性肿瘤进行荧光定位诊断,同时也观察到其对癌的光动力损伤作用。目前常用的光敏剂为血卟啉衍生物(hematoprphyrin derivative, HpD)治疗鲜红斑痣,美国FDA已批准进入临床使用或研究的新药有光敏素Ⅱ(PhotofrinⅡ)、BpD-MA、Npe6、ALA(5-氨基乙酰基丙酸)等,尽管已经研究出上千种不同类型光敏剂,但光敏剂的研究仍在继续。
光动力疗法治疗鲜红斑痣使用的激光器有:铜蒸气激光器(波长510.06nm和578.2nm)氩离子泵染料激光器(波长为488.0nm和514.5nm)倍频YAG激光器(KTP波长532nm)。铜蒸气激光因具有输出功率高、工作稳定等特点而被作为最常用照射光源。
操作步骤:1)用生理盐水将光敏剂稀释至125ug/ml在前臂内侧作皮试,20分钟后观察结果。照射前应沿拟照射光斑区周围贴好胶布条,并用双层黑布遮盖非照射区域。2)光敏剂一般参考用量5mg/kg体重,可边推注边照射,不可渗漏。若渗漏,该部位应严格采取避光措施。3)照射:剂量成人100mW/cm2,儿童80mW/cm2,垂直照射时间35—60分钟,特殊部位(眼、耳、鼻、口周)为10—20分钟。4)照射中即可出现水肿,严重者1周方可消肿。1周后开始结痂,2周即脱落,痂厚应给予抗感染治疗。5)注射光敏剂后立即避光,否则可出现红肿痛痒,出现水疱或瘢痕形成。避光时间因光敏剂不同而异,一般需一个月。
疗效结果显示:病变呈粉红色疗效优于紫红色,病变呈增厚型疗效低于前二者,粉红型治愈率为12.1%,有效率为98.5%;紫红型治愈率为7.6%,有效率为94.8%;增厚型治愈率为3.6%,有效率为93.9%。(摘自解放军总院资料)。大约44%患者要接受一次以上治疗。由于光敏剂在体内排泄缓慢,并与胶原纤维有较强的亲和力,使用后皮肤光敏反应持续时间长,有的患者甚至长达半年才能外出活动,(避光期短者仅数日即可)。重复治疗间隔时间因用药不同而异,一般约4周。鲜红斑痣经PDT治疗,复发可能性一般很小。
3、治疗多毛症
毛发异常生长或多毛症有的属于特发性,有的可能与服用某种药物(如雄激素),患有某些肿瘤(卵巢瘤、肾上腺瘤)及多种综合征有关。
激光脱毛的主要理论依据仍然是选择性光热分离理论,毛囊内黑色素分布在毛球基质细胞之间,起到毛囊中色基的光吸收作用。因此,一定波长的激光可以有效地破坏毛囊色素细胞,阻碍毛发的再生,而基底层色素细胞温度较低免于受损。激光能有效作用于毛发的发生中心,达到永久脱毛的疗效。有人用长脉冲翠绿宝石激光脱毛系统(波长755nm)进行动物试验研究,发现生长期毛囊经激光照射后,毛囊中含有丰富色素的毛球部位首先出现凝固性坏死,继而毛囊中毛发脱落。毛根鞘围绕的空腔逐渐闭塞,最后被纤维组织所替代。然而未见皮脂腺、汗腺等皮肤附属器的病理变化,因此脱毛治疗后无皮肤干燥等副反应。
毛发的生长周期一般分为生长期和休止期,正常情况下约70-85%的毛发处于生长期,处于生长期的毛发毛囊色素饱满,易吸收特殊波长的激光达到破坏毛囊,脱毛的目的,而休止期的毛发相对不敏感,需待其进入生
长周期后(大约3个月左右)补治,可达到彻底脱毛目的。
激光真正用于临床脱毛仅有6年的历史,目前用于脱毛的激光器有半导体激光器(Lingtsheer激光脱毛机波长800nm),翠绿宝石激光机(波长755nm)、红宝石激光机(波长694.3nm)。
4、治疗面部皱纹
皱纹的去除是医学美容领域重要的组成部分,常规使用紧皮术(拉皮术),手术复杂、损伤重、痛苦大,一般磨削术又不能长期保持疗效,激光去皱可弥补上述缺点。
有的专家发现:激光除皱术后在皮肤痊愈过程中蛋白质破坏可激发新的胶原重组,皮下胶原纤维层增厚,能有效提高皮肤储水能力。
目前用于除皱激光器有计算机扫描CO2激光器、超脉冲CO2激光器、铒激光或Dermak激光器
铒激光与皮肤美容
近年欧美一些国家使用超脉冲CO2激光进行祛除老年斑、皱纹或疤痕组织等方面尝试获得很大成功。可惜非白种人接受治疗时出现明显红斑及长时间色素沉着,影响了该激光手术在亚洲等地区的推广应用,铒激光的出现给亚洲带来了希望。
一、Fitzpafricks皮肤分类
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类型 毛发 皮肤 眼睛
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1 红色 浅色 兰色/绿色
2 金黄色 浅色 兰色
3 棕色(褐色) 中等 棕色
4 棕色/黑色 中等/深色(浅黑) 棕色/黑色
5 黑色 深色 黑色
6 黑色 黑色 黑色
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二、激光对皮肤的作用
激光
V
剥脱层(>100℃)
凝固层(>70℃)
热效应层(>50-70℃)
三、水对不同波长激光吸收程度
人体组织对光的吸收主要取决于水的吸收。对人体组织实施细微手术时应尽可能采用与水吸收波长相应的激光以减少辐射能量的损失和产生不必要的热损伤,水对光吸收谱中最强的吸收峰为3um,铒激光的2.94um波长激光正好接近这一高峰。(请见下图1、2)。
四、铒激光特点
(1)皮肤分离深度与铒激光累积能量密度成正比,与脉冲频率成反比:例如能量密度设10J/cm2,脉冲频率为10PPS时,照射深度可达10um,脉冲频率1PPS时,照射深度可达40um。
(2)铒激光所致的热损伤为常数,即激光累积能量密度与坏死深度关系不大。皮肤病理学家ADorevich对不同铒激光治疗参数下活检结果如下:(脉冲频率20PPS,扫描形状密度30%重叠时)。
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能量密度 损伤深度 备 注
(J/cm2) (微米)
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5 30-40 表皮热坏死可忽略不计
10 50 达表皮基底层,热坏死小
15 上部真皮乳头 热坏死带10-15um,毛发
(20um) 滤泡仍保存完好
20 (15+5)* 真皮乳头层(40um) 热坏死带10-15um
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*累计能量密度达20J/cm2时,6周后取前臂标本显示热坏死带有新的胶原形成,未见弹性组织变性。
(3)铒激光分离组织阈值低,故热释放时间短,热坏死带窄,可实施极细微手术。
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每个脉冲能量分离组 热释放时间 结 果
织阈值(J/cm2) (微秒)
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铒激光 1.5 50 热坏死带窄,适合
大面积表皮分离
CO2激光 5 1000(1毫秒) 热坏死带宽,阻碍伤
口愈合和皮肤再生
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(4)胶原蛋白吸收光谱最高峰为3030nm(Er激光波长2940nm,而CO2激光波长1064nm),铒激光可直接由胶原蛋白和其他热蛋白吸收,此为铒激光治疗疤痕理想的原因。
五、铒激光与CO2激光比较
优点:1、铒激光安全性、可控性高,能进行精确的组织分离,而不损伤周围组织(铒激光汽化25um,只造成下层组织5um热损伤,此时邻近组织最高温度大约达到30℃,光的能量几乎都聚集在水和胶原蛋白周围)。
2、铒激光热损伤所致皮肤红斑轻,两周内可消退。铒激光热坏死带不超过30-50um,一般5-20um,治疗区域组织损伤轻,上皮细胞仍保持活性,容易修复愈合快,上皮再生时间为4-10天。CO2激光遗留40-70微米坏死层,红斑期长,易导致组织变化,出现暂时性瘢痕,有明显界线,上皮再生时间10-14天以上。
3、铒激光术后,色素改变小:对部分4、5型皮肤有轻度色素沉着2-4周,未见色素减退,而CO2激光不适用4-5型皮肤。
4、铒激光可经常重复治疗,对病人无伤害。术后可使皮肤胶原再生,皮肤变细嫩、光滑,无明显边缘。
5、铒激光同时适用于颈、手部皮损。
缺点:铒激光的凝固坏死带窄,容易出血,影响手术操作。
六、铒激光在皮肤领域的应用
1、面颈手部色素沉着(包括纹身、黄褐斑)
2、换肤,眼、口周皱纹
3、疤痕(痤疮后,手术后)
4、皮肤疾患:表皮痣、日光性角化症、老年角化症、脂溢性角化病、黄斑瘤、寻常疣、扁平疣、酒渣鼻、皮肤骨瘤等
5、自体皮移植时受区的准备(如白癜风)。_
5、治疗面部疤痕
国内1989年有人用CO2激光对面部疤痕(天花、水痘、痤疮、冻伤、脓皮病疤痕、外伤条状疤痕、摇散性粟粒性狼疮疤痕等)进行美容治疗,取得了一定效果。超脉冲CO2激光器的出现,使此类疤痕的治疗效果更加满意,经治疗后表皮的生长有赖于表皮突的棘细胞和基底细胞分裂增殖蔓延。对较深的凹状疤痕要经常多次治疗,不足的是术后一个月左右色素沉着,有时可达半年至一年。目前在所有激光器中,以铒激光治疗疤痕效果最理想。
6、治疗影响美容的各种皮肤病
影响美容的皮肤科疾病很多,目前常用激光治疗的大约有60多种,不逐一阐述。以老年角化症(脂溢性角化、老年斑)为例,只要患者不是瘢痕体质,无恶变转移趋势,激光治疗效果十分理想,术后不做其他处置,只要创面不沾水,任其自然脱痂。治疗这方面疾病,已积累了很多经验。最常用激光器有CO2激光器,He-Ne激光器、Nd:YAG激光器、半导体激光器、钬激光器等。
7、激光美容外科手术
利用激光进行美容外科手术,手术野干净,解剖层次清晰,无论皮肤切开,皮瓣分离,组织、血管及神经解剖,全部可以用激光进行。术中除少数大血管需结扎外,小血管均可用激光刀直接切断,不需结扎。美容外科中目前用的最多的是眼袋整复术,基本上能做到无疤痕、不出血、不需缝合。
进行外科手术的激光器有CO2激光器、Nd-YAG或其倍频激光器、半导体激光器等,除CO2激光器用非接触性光刀外,其他均采用锥形宝石刀头,接触式手术,以下介绍超脉冲CO2激光手术刀。
该光刀控制高峰功率的短脉冲达1/30000秒,对靶组织产生破坏的时间短于向周围组织热扩散的时间,避免了对周围组织造成热损伤;对组织可快速、准确地进行汽化、切割,并能封闭小血管,具有传统CO2激光不可比拟的优点。
8、头发移植
目前使用有扫描仪的超脉冲CO2激光行头发移植,创伤小、无出血、毛发成活率高。