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强脉冲光的基础研究和临床应用

来源:《中华医学研究杂志》 作者: 2009-8-24
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摘要: 【关键词】 强脉冲光 临床应用 强脉冲光是一种非激光的光源,它是由单脉冲或是多脉冲序列的非相干的、频谱范围较宽的高能量密度的光脉冲构成,利用滤光片滤去波长较短的紫外光之后,它的波长范围在500~1200nm之间, 配合具有不同截止频率的滤光片,使实际出光波长被血红蛋白,黑色素,水吸收比率的不同,可以用来治疗不同皮......


【关键词】  强脉冲光 临床应用

强脉冲光是一种非激光的光源,它是由单脉冲或是多脉冲序列的非相干的、频谱范围较宽的高能量密度的光脉冲构成,利用滤光片滤去波长较短的紫外光之后,它的波长范围在500~1200nm之间, 配合具有不同截止频率的滤光片,使实际出光波长被血红蛋白,黑色素,水吸收比率的不同,可以用来治疗不同皮肤光损伤、光老化病变。自1995年美国加利福尼亚的Bitter博士提出强脉冲光(intense pulsed light,IPL)的Phot-oficial技术治疗皮肤自然老化和光老化等皮肤损害取得较为满意的疗效后,经过10余年的研究及发展,该项技术已日趋成熟,成为目前美容界公认的具有较高安全性、有效性的非侵袭性的美容嫩肤技术。

    1   IPL的作用原理

    与激光的作用原理相似,强脉冲光的嫩肤原理是选择性光热作用和光化学作用原理,具体到各种皮损有以下几个方面:(1)皮肤中黑色素作为色基即靶组织对整个可见光区的光谱都有吸收,并随着光波波长的增大而逐渐减少[1],可将所吸收光能转化为热能,产生光热作用,发生所谓“内爆破效应”或“选择性热解作用”,在不破坏正常组织的前提下,使色素基团、色素细胞等破坏、分解,色素碎片从皮肤表面脱落或经吞噬细胞吞噬转运排出体外;(2)血红蛋白在强脉冲光可用于治疗的范围内有两个吸收峰为542和577nm[1],同样可将吸收的光能转化为热能,使血红蛋白变性、凝固,同时损伤扩张的毛细血管内皮细胞,最终导致血管闭塞退化[2];(3)皮肤中胶原纤维可吸收400~600nm光波,强脉冲光所发出的光波可部分地被胶原纤维吸收,皮肤中黑色素、血红蛋白及水分吸收的部分热量也可部分地传导至真皮层,从而在皮肤深层组织中产生光热作用和光化学作用[2],使局部发生轻微的炎症反应,诱导纤维组织产生损伤修复过程,达到纤维的增生。Ross等[3]认为,强脉冲光的热效应通过某些机制刺激成纤维细胞转化为纤维细胞,并促进纤维细胞分泌Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原。 Negishi等对治疗后患者皮肤行免疫组化研究发现,强脉冲光不仅增加Ⅰ型胶原合成,而且也增加Ⅲ型胶原合成。Raulin等认为,IPL通过选择性光热解作用,导致胶原损伤,启动损伤修复过程使胶原含量增加[4]。

    2   IPL作用的时效性

    临床上IPL治疗皮肤光老化需要多个疗程,现在临床重复治疗的间期尚无统一标准,短则间隔2周,长则间隔3~ 4周就要重复治疗,如何科学合理的进行面部皮肤的IPL光热治疗,既改善皮肤弹性达到嫩肤目的,又能避免对皮肤角质层频繁清除所带来的过度损伤,维护正常皮肤的生理防御功能是值得探讨的问题。

    通过对IPL热效应后胶原蛋白及组织修复过程中各种相关成分的测定可以对治疗的间隔和疗程做出科学合理的安排。皮肤老化的分子生物学共同特点是皮肤结缔组织中的细胞外基质(ECM)异常,尤其是以胶原含量的减少更为突出,而皮肤中主要的结构且最为丰富的ECM成分就是胶原。组织金属蛋白酶抑制剂(tissue inhibitor of metal-loproteinase,TIMP)是MMP的天然抑制物,是一组能抑制MMP活性的多功能因子。TIMP是阻断ECM降解,抑制MMP活性的一组分泌糖蛋白,它参与组织结构的建立与维持,可间接影响依赖ECM进行的细胞信号传递, TIMP-1可由多种细胞分泌,它可优先抑制MMP-1。基于TIMP的功能,王永贤等[5]通过对采用能量密度分别为20、25、30J/cm2的强脉冲光对培养的人成纤维细胞进行照射,于照射后24h及48h应用ELISA法测定上清液中MMP-1和TIMP-1的表达并与对照组比较,结果:照射24h后25及30J/cm2组上清液中检测到的MMP-1、TIMP-1含量轻度升高;48h时各能量组MMP-1均升高,但各组间差异无显著性。TIMP-1随能量的升高而含量增高。实验结果表明IPL对组织热损伤的修复和重塑作用在照射后48h开始启动并与照射能量成正相关。Negishi[6]在2002年就曾经报道IPL使真皮胶原增加主要在真皮浅层,这可能是由于黑色素细胞位于基底层,它大量吸收IPL的能量,局部温度明显升高,使附近的胶原蛋白变性,促使该部位的新胶原蛋白合成。有关胶原纤维增生持续时间的问题,实质上是光子嫩肤术疗效维持时间的问题,实验结果发现,胶原蛋白纤维明显增生出现在术后15天,术后30天达到高峰,此后增生开始下降,术后90天仍有胶原纤维增生表现,提示光子嫩肤术的疗效体现应该在3个月以上。李康英等[4]通过特定的光照参数照射豚鼠皮肤,全定量检测羟脯氨酸的含量,结合组织学改变,观察IPL刺激胶原的生物效应以及胶原损伤的修复过程与时效性。实验中发现IPL照射豚鼠皮肤可引起局部皮肤成纤维细胞增生活跃,胶原纤维增加,从照光后第8天起至第45天,照光区表皮基底层黑色素细胞减少,有大量新生的成纤维细胞,细胞核大,形态饱满,新胶原形成,胶原纤维逐渐与日俱增,真皮层随之增厚,排列紧凑致密,但未见真皮血管与血管内皮细胞损伤;至第45天后胶原纤维层趋于稳定 [7]。病理所见论证了IPL刺激成纤维细胞增生,从而合成新的胶原蛋白这一机制。用样品碱水法定量检测观察羟脯氨酸含量,在照光区第1天羟脯氨酸开始升高至第15天达到高峰,而后逐渐下降至第45天其含量仍然高于非照光区(P<0.05),显示IPL对胶原蛋白的热分解效应与修复过程仍在进行之中,IPL照射皮肤后引起胶原蛋白生物效应是有一定的时效性。李康英[4]根据实验定量检测羟脯氨酸含量的结果,以及结合真皮层胶原纤维损伤与修复的组织变化过程,认为临床的重复治疗设定间隔至少8~12周为1个疗程是适宜的。

    3  IPL在各种适应证中的应用

    皮肤光损伤、光老化美容治疗的具体适应证主要分为两类。第一类主要针对的是皮肤结构中表皮的光损伤、光老化疾病,包括血管病变(红斑痤疮、毛细血管扩张、激光磨皮手术后的红斑等);毛囊皮脂腺病变;色素沉着类皮肤疾病等。第二类针对皮肤结构中真皮和皮下组织的光损伤、光老化疾病,包括皱纹和脂肪代谢障碍等。

    3.1  良性血管性皮肤病变  良性血管性皮肤病变主要包括毛细血管扩张、血管瘤、鲜红斑痣、葡萄酒红痣、酒糟鼻等。常规治疗方法通常为手术治疗、注射硬化试剂治疗、高剂量的皮质类固醇治疗、脉冲染料激光和长脉宽Nd:YAG激光治疗等。

    黎宁等[8]选择60例浅表(皮肤)血管瘤患者,随机分为治疗组和对照组,治疗组用535nm、580nm强脉冲光治疗皮损,每3周治疗1次,3次为1个疗程;对照组采用波长为532nm的Q开关Nd:YAG激光治疗,每两周治疗1次,3次为1个疗程。观察两组皮损的治愈率、并发症等情况,并行统计学处理。结果:治疗组皮损3次治愈率明显高于对照组(P<0.01),患处瘢痕形成及炎症性色素沉着发生率均低于对照组。结论:强脉冲光治疗浅表(皮肤)血管瘤效果满意。赵红艺等[9]应用强脉冲光治疗仪治疗不同程度颜面毛细血管扩张81例,统计其病变程度、治疗参数、疗效及不良反应,并对结果进行分析。结果81例患者中病变程度分别为轻度27例、中度35例、重度19例。经3~6次治疗后,改善程度:优17例、良46例、一般18例、无效0例。治疗后反应:轻微37例、中度30例、严重14例。认为在面部毛细血管扩张治疗中应用强脉冲光技术是安全有效的,该技术是一种具有广泛应用前景的新技术。刘科峰等[10]用强脉冲光治疗儿童血管瘤160例,采用Energist ULTRA可变强脉冲光系统,波长530~950nm,光斑为矩形,光斑面积为50mm×10mm,每列脉冲由4~15个分脉冲组成,其分脉宽为5 ms,延时时间为2~20ms,能量密度为22~38J/cm2。患者取仰卧位,治疗部位用耦合剂覆盖,针对皮损逐个光斑进行治疗,每个光斑重叠15%,以血管瘤发白或周围正常皮肤发红为度。每次间隔1个月, 在7~10次治疗后观察各部位的治疗效果及副作用。治疗有效率平均为51.24%;各年龄组疗效差异无显著性,对儿童血管瘤患者早期进行IPL治疗是一种安全有效的方法。康萍等[11]采用IPL治疗仪治疗52例毛细血管扩张患者1~3次,每次间隔3~4周。使用波长为560nm,治疗参数为脉宽(双脉冲)2.6~3.6ms/4.0~5.0ms,脉冲间隔20~50ms,能量密度26~36J/cm2。结果有效率为86.……54%。

    3.2  色素性皮肤疾病  色素性皮肤疾病主要包括雀斑、咖啡斑、色素痣、色素沉着、皮肤颜色不均等皮肤组织中黑色素异常引起的疾病。通常采用1,064 nm Q开关Nd:YAG激光、532 nm倍频Nd:YAG激光、755 nm翠绿宝石激光、CO2激光等进行治疗。因为黑素体(黑色素主要载体)的热弛豫时间较短(大约在0.5~1μs),脉冲宽度在毫秒数量级的强脉冲光系统理论上并不适用于治疗黑色素异常引起的色素性皮肤疾病,但临床也有相关成功使用的报道。

    雀斑是好发于面部的色素障碍性疾病,有遗传倾向多见于女性,好发生在儿童期,日光曝晒或X线、紫外线照射可促发或加重,皮损表现为圆形、卵圆形色素,尤其常见于鼻部和双颊,也可见于耳部、手、背、颈、胳膊、肩部,组织病理表现为表皮、表层黑色素增多,黑色素细胞不增多但较大,采用光子嫩肤技术是采用非相干强脉冲光以低能量密度非剥脱方式进行嫩肤治疗,强脉冲光的波长为560~1200nm,可选择性光热作用原理,黑色素细胞吸收250~1 200nm中较短波长,氧气血红是血吸收412nm以上的波长,吸收峰在418、542、577 nm,因此从IPL发出的光很容易被黑色素细胞吸收,色素细胞受光子照射后发生热融的化学性变化,含色素的吞噬细胞选择死亡,导致炎症的发生和吞噬作用的出现使色浓度下降,治疗后的炎症期色素经皮肤排出体外。IPL在和纤维细胞活化后导致的胶原合成增加,皮肤弹性改变,光泽度增加,因此认为应用IPL治疗雀斑是一种很好的方法。效果显著无不良瘢痕,可以取代以往的治疗方法。

    赵华等[12]应用IPL强脉冲光治疗雀斑280例,采用560nm、640nm波长2个脉冲或3个脉冲治疗1个疗程,根据患者皮肤颜色、色斑大小、色斑深浅、色斑部位选择适当的治疗参数,进行操作1个疗程为四次,间隔21天为1次。结果:280例患者中,268例患者经1~4次治疗后痊愈95%。朱雅琳等[13]对41例雀斑患者采用强脉冲光照射治疗,间隔21~30天治疗1次,共2~5次,选择波长560nm,双脉冲,脉宽3.0~4.0ms,脉冲延搁时间20~30ms,脉冲能量14~20J/cm2,光斑大小为10mm×30mm。结果有效率为56.1%。孙岩[14]采用强脉冲光治疗仪波长为560~1200nm滤光片治疗181例面部雀斑病变患者,治疗4次~5次,每次时间间隔为3周,结果:181例雀斑患者的显效率为:99.……44%(180/181)。李东妮等[15]采用波长介于515~1 200nm的OPT治疗仪治疗咖啡斑98例,每次治疗间隔3~5周,4次为1个疗程,观察临床疗效及不良反应。结果:98例患者,治愈58例,显效28例,有效7例,总有效率96.93%。5例复发,复发率5.10%。吴焱秋等[16]采用强脉冲光对37例面部烧伤后色素沉着患者实施治疗,波长590~1 200nm,治疗5~8次,每次治疗间隔20天。结果:所有患者均能耐受,经治疗后面部色素基本恢复正常。随访3~6个月,面部皮肤色泽如常,患者比较满意。认为采用强脉冲光治疗面部烧伤后色素沉着疗效可靠、操作简单、治疗耗时短,不影响日常工作和生活,无严重并发症发生,是一种较理想的治疗烧伤后色素沉着的方法,而且应在伤口愈合后早期应用。

    3.3  脱毛  脱毛是强脉冲光在皮肤美容中的最重要的应用之一。和传统的激光脱毛方法,如694nm脉冲红宝石激光、755nm翠绿宝石激光一样,强脉冲光通过毛囊中载色体对光的选择性吸收来破坏皮肤的毛囊,而不损伤周围组织。曾东等[17]应用El l i pse Fl ex强脉冲光脱毛仪对365例患者进行治疗,采用波长600~950nm,脉宽15~40ms,能量密度15~18J/cm2,光斑面积10mm×48mm。根据毛发颜色深浅、粗细及浓密程度,选择合适的治疗参数,每次治疗间隔时间40~60天,治疗3~7次。结果:总有效率96.16%。袁建飞等[18]应用强脉冲光对504例患者不同部位进行脱毛,选择波长为645~1200nm,能量密度20~45J/cm2,光斑面积为34mm×8mm,脉宽为6~18ms,延时10~15ms,根据就诊者皮肤分级、毛发密度、色泽及直径选择治疗参数,治疗4~6次,治疗后随访6~24个月,治疗结果:腋窝、上肢、下肢、胸部等部位有效率为100%,唇毛的有效率最低,络腮胡和前后发际的有效率次之。

    3.4  去除皱纹,嫩肤  使用强脉冲光治疗由于皮肤衰老、紫外线照射等引起的皱纹增多、皮肤松弛、粗糙等疾病成为近年来的研究热点。强脉冲光嫩肤机制被认为是选择性地导致真皮胶原组织的受热变性、胶原蛋白缩短、并刺激新胶原的产生,多例研究结果表明该治疗方法具有副作用少、恢复时间短、对表皮没有损伤的优点。Bitter对49例有不同程度的皮肤光损伤患者进行了连续的、全面部的强脉冲光治疗,连续治疗次数为4次或更多,间隔3周,能量密度30~50J/cm2。结果患者在包括皱纹、皮肤粗糙、不规则色素沉着、毛孔大小以及毛细血管扩张方面都有不同程度的改善,88%的患者对治疗效果表示满意。Negishi等人首次在亚洲人皮肤类型上作了关于强脉冲光光子美容治疗的研究,治疗结果显示有66%~91%的患者在色素沉着、毛细血管扩张、皮肤结构等评价指标方面获得56%~100%的改善。

    4  最新进展

    4.1  ALA-IPL  ALA-IPL(ALA:amino levulinic acid,氨基乙酰丙酸,一种卟啉前体)是一种将强脉冲光应用于光动力疗法(photodynamic therapy,PDT)中的新尝试,Avram对17例平均年龄在52岁,脸部有超过三处光化学角质增生症状并伴有其他光老化病症(皱纹、皮肤粗糙、不规则色素沉着及毛细血管扩张)的患者进行了ALA-IPL治疗。作者将ALA应用于患者脸部1h之后,采用强脉冲光进行照射,滤光片截止频率为560nm,能量密度28~32 J/cm2,双脉冲,脉宽分别为3.0ms和6.0ms,脉冲延时10ms。1次治疗后患者68%的光化学角质增生症状消失,55%的毛细血管扩张症状、48%的不规则色素沉着症状、25%的皮肤粗糙症状得到改善,但皱纹的改变不明显。

    4.2  联合强脉冲光和射频技术  是在光子嫩肤基础上发展起来的新技术,是自1999年光子嫩肤技术发明应用以来,医用光学皮肤治疗领域的创新性突破。其独创地将“强光/激光+射频”组合在一起,利用强光预热目标靶组织(血管、毛囊、色素等),帮助实现射频对特定靶组织治疗的选择性,克服了光治疗对浅色靶组织疗效不佳,穿透深度有限,能量不足的缺点,在安全性及疗效等方面,提供了新标准,未出现激光、强光常见的临床不良反应。经研究,射频和光能联合作用对靶器官表现出良好作用。统计大量的靶组织器官,发现附加射频能量之后,使用较低的脉冲能量,可以更安全地作用到靶器官,而不损伤周围组织[19]。对各个受试者,联合使用最大范围为15~20 J/cm3的射频能量和15~45J/cm2的光能,再加上表皮冷却,治疗初期,仅有短暂的红斑,数小时后消失,受试者均可忍受治疗,不需要麻醉。吴燕虹等[20]观察研究150例雀斑患者经联合强脉冲光和射频治疗仪治疗, 参数选择光能:低能量14~25J/cm2,高能量22~38J/cm2,射频能量则在12~25 J/cm3的范围,手柄开关控制输出,每秒脉冲:0.7 Hz,脉宽30ns,结果显效率为73.3%,有效率为96.……0%。陈向东等[21]用IPL联合E光(Polaris型)技术对32例应用IPL治疗后皱纹和毛孔粗大改善不明显的患者进行自身对照研究,以探讨IPL联合应用E光的临床价值。结果32例患者中,联合治疗侧面部较对照侧面部皮肤更光亮,毛孔和皱纹变细变浅更明显者18例,两侧对比无明显差异者14例。

    5  结论

    强脉冲光光子美容技术作为一种新颖的、无损的、有效的治疗方法, 在当前人们日益关心非损伤治疗皮肤光损伤、光老化以及皮肤美容时,具有接近于甚至超过传统治疗方法的治疗效果,而且具有副作用以及并发症小、治疗后恢复时间短的优点,可以总结为以下几点优势:(1)全面部治疗;(2)可以同时改善多种皮肤问题,如祛除色斑、毛细血管扩张、局部毛发及改善皮肤质地等;(3)无创性,无需休息;(4)不良反应少而轻微。虽然相对于传统治疗方法来说,强脉冲光光子美容技术发展时间比较短,仍然有许多需要改进与完善之处,另外,强脉冲光系统的参数设置相对于传统治疗技术而言更复杂,需要操作人员对患者各种类型的皮肤、各种不同适应证采用何种参数组合具有相当的经验。随着强脉冲光光子美容技术经过工程技术人员与医疗人员共同的研究发展和临床实践,在继续发挥该技术各方面优越性的同时不断改进克服当前其自身存在的缺点,联合其他激光美容治疗技术 ,在将来的无损治疗皮肤光损伤、光老化以及皮肤美容技术中扮演重要的角色。

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(编辑:李 木)


作者单位:736200 甘肃敦煌,敦煌市中医院皮肤美容科


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