Laseroterapia w dermatologii kosmetycznej

Laseroterapia
w dermatologii kosmetycznej
Ludzka skóra charakteryzuje się specyficznymi właściwościami „optycznymi”, które decydują o wnikaniu i pochłanianiu przez skórę
światła lasera. O wzajemnym oddziaływaniu światła z materią decydują dwa podstawowe procesy, a mianowicie pochłanianie
(absorpcja) i rozpraszanie.
Rozpraszanie
Rozpraszanie jest niekorzystnym zjawiskiem, spo tykanym podczas oddziaływania światła ze skórą.
95% światła, które wniknęło do skóry, może zostać
pochłonięte albo ulec rozproszeniu przez struktury
tkankowe. Do rozpraszania dochodzi, gdy foton
zmienia kierunek swojej „trasy”. W czasie rozpra szania foton traci jedynie niewielką część energii i
nadal porusza się, tyle że w innym kierunku. Gdy
światło pada na powierzchnię skóry, około 5% jest
odbijane ze względu na nagłą zmianę współczynnika załamania światła na granicy faz (współczynnik
refrakcji), czyli między powietrzem i warstwą rogo wą naskórka.
Rozpraszanie fal o krótszych długościach jest
znacznie silniejsze w przypadku cząsteczek mniejszych niż długość fali światła (tj. poniżej kilkuset nanometrów). Na przykład niebo ma barwę niebieską
ze względu na bardziej intensywne rozpraszanie
krótszych fal przez cząsteczki powietrza.
Rozpraszanie światła przez bardzo duże cząstki
jest niezależne od długości fali, podobnie jak biel
i szarość widoczna w chmurach.
W trakcie absorpcji foton, który jest cząstką ele mentarną, a jednocześnie nośnikiem oddziaływań
elektromagnetycznych, oddaje swoją energię czą steczce, zwanej chromoforem.
Absorpcja
Absorpcja fotonu prowadzi do wzbudzenia chro moforu, co prowadzi do zajścia reakcji fotoche micznej, czyli rozproszenia energii w postaci
ciepła. Ludzka skóra zawiera wiele różnych chro moforów. Stopień pochłaniania fal elektromagne tycznych przez najważniejsze chromofory skóry
warunkuje wzajemne oddziaływania laser-tkanka
w dermatologii. Współczynnik absorpcji zależy od
dr Beata Kociemba
Europejski Instytut
Dermatologii Estetycznej
Laserowej i Kosmetyki
ul. Bukowińska 12 lok. 103
02-703 Warszawa
tel. +48 (22) 258 39 03
e-mail: [email protected]
stężenia chromoforów w skórze, która zawiera duże ilości barwników
o zróżnicowanych właściwościach oraz mikroskopijne struktury o róż nych zakresach pochłaniania fal elektromagnetycznych. W prawidłowym
naskórku dla większości zakresu światła widzialnego dominuje pochła nianie.
Melanina, chromofor, który występuje tylko w naskórku i w cebulkach
włosów, ma zdolność pochłaniania szerokiego widma światła. Jest ona
prawdopodobnie najważniejszym chromoforem skóry, pełniącym przede
wszystkim funkcję jej barwnika.
W przeciwieństwie do melaniny w absorpcji światła przez krew
dominującą rolę odgrywa oksyhemoglobina i tzw. zredukowa na hemoglobina, które wykazują szerokie prążki ab sorpcyjne
w zakresie ultrafioletu, światła niebieskiego, zielonego i żółtego.
W dermatologii wykorzystuje się zjawisko tzw. wybiórczej fototer molizy powierzchownych naczyń krwionośnych, która za główny
cel obiera prążek absorpcyjny 577 nm oksyhemoglobiny (w za kresie barwy żółtej). Pomimo silnego pochłaniania przez krew
prążka absorpcyjnego barwy niebieskiej (420 nm) inter ferencja
z melaniną czynią go mniej przydatnym. Impulsy laserowe bliskie pod czerwieni w obrębie szerokiego widma oksyhemoglobiny – ponad
900 nm zapewniają głębsze wnikanie, a przez to dobre efekty kliniczne.
W oparciu o to zjawisko opracowano wysokoenergetyczne lasery
impulsowe: neodymowo-yagowe: Nd:Yag, o długości światła 1064 nm,
które są używane w leczeniu dopływów dużych żył kończyn dolnych
(o średnicy od 1 mm do 5 mm). W widmie ultrafioletu przy długości fa li poniżej 300 nm zachodzi silna absorpcja promieniowania przez biał ka, melaninę, kwas moczowy i DNA. Dla fal długości od 320 nm do
1200 nm pochłanianie przez melaninę decyduje o właściwościach
optycznych naskórka.
Przepuszczalność jasnego naskórka wzrasta znacznie od około 50%
do 90% przy następujących długościach fal: 400 nm (barwa niebieska)
do 1200 nm, z niewielkim spadkiem przy 950 nm (prążek absorpcyjny
wody). W odróżnieniu od jasnego, ciemny (czarny) naskórek przepusz cza mniej niż 20% światła widma widzialnego, ale przenikanie wzrasta
do 90% przy długości fali 1200 nm. W tym zakresie widma, tzn. poza
1200 nm, zanikają różnice między poszczególnymi typami skóry. Warto
wiedzieć, że przepuszczalność naskórka dla światła laserowego zależy
nie od pigmentacji, lecz od jego grubości i zawartości wody.
Rozpraszanie światła, mające miejsce w obrębie włókien ko -
Postępy Kosmetologii 4/2010, vol. 1
207
污獥特
lagenowych, które zachodzi w skórze wła ściwej, jest silnie związane z długością fa li. Przenikanie światła do skóry w łaściwej
w przeważającej mierze zależy od tego rozpraszania, które zmienia się odwrotnie proporcjonalnie
do długości fali. Współczynnik absorpcji skóry właściwej bez naczyń krwionośnych jest bardzo niski
w zakresie światła widzialnego i bliskiej podczerwieni.
W odróżnieniu od wody krew cechuje się wyjąt kowo silnym pochłanianiem fal o długościach w zakresie niebieskim, zielonym i żółtym widma światła
widzialnego oraz słabym, ale znaczącym prążkiem
absorpcyjnym w zakresie od 800 nm do 1000 nm.
Absorpcja oraz rozpraszanie wiązki światła lasero wego nasilają się przy krótszych długościach fal,
począwszy od nadfioletu (UV) do bliskiej podczer wieni (IR). Głębokość wnikania światła do skóry
stopniowo wzrasta wraz z długością fali, w bardzo
szerokim zakresie widma.
Na podstawie wiedzy, że najbardziej przenikliwe
są fale o długości 650 nm do 1200 nm w obrębie
barwy czerwonej i bliskiej podczerwieni, zaczęto
opracowywać leki do terapii fotodynamicznej nowotworów. Można się spodziewać, że plamka światła
Tabela 1 Przybliżone prze nikanie światła widzialnego
przez zdrową skórę jasnej
karnacji
Laserowe odmładzanie skóry
Koncepcja laserowego odmładzania skóry (laser skin resurfacing – LSR)
wywodzi się bezpośrednio z zebranych podczas leczenia zmarszcz ek
i blizn potrądzikowych [1].
Długość fali (nm)
Rodzaj lasera
Głębokość, na którą
dociera 50% światła (um)
Chromofory skóry
193
ekscymerowy
0,5
białka
355
potrójny neodymowy (Nd)
80
melanina
488
argonowo-jonowy
200
krew, melanina
514
argonowo-jonowy, barwnikowy
400
krew, melanina
532
podwójny neodymowy
400
krew, melanina
577
impulsowy barwnikowy
400
krew, melanina
585
impulsowy barwnikowy
600
krew, melanina
694
rubinowy
1200
melanina
760
aleksandrytowy
1300
melanina
1640
Nd:YAG
1600
krew, melanina
2100
holmowy
200
woda
2940
erbowy
1
woda
10600
C02
20
woda
o średnicy równej lub mniejszej niż około 3 mm będzie podlegać znaczącej utracie intensywności przy
świetle długości 1064 nm.
W niektórych przypadkach pole naświetlania powinno być zmniejszone, w celu uzyskania większe-
208
go natężenia na powierzchni, co jest konieczne wtedy, gdy maksymalna
energia impulsu laserowego jest mała. Jednak skutek takiej operacji by wa przeciwny, na przykład gdy naświetla się laserem cebulki włosów lub
drobiny tatuażu.
Zamiast uzyskać pod powierzchnią pożądaną większą gęstość ener gii, duża część wiązki laserowej jest rozpraszana promieniście bezpo średnio pod powierzchnią tkanki, tak że dochodzi do niepożądanego
uszkodzenia naskórka, a nawet do powstania mikroskopijnych ‘bąbel ków’ plazmy (zjonizowanego gazu). Wielokrotne rozpraszanie na po wierzchniowej warstwie skóry właściwej wiąże się ze wzrostem skuteczności związanej z większą średnicą plamki.
Lasery CO 2 i erbowe należą do tzw. laserów płytko wnikających,
w których gęstość optyczna (optical density – OPD) jest mniejsza niż
rozmiar naświetlanego pola. Średnica wiązki sama przez się nie wpływa
zatem na odpowiedź tkanek. W laserowym odmładzaniu skóry uzyskuje
się zbliżone wyniki, używając zarówno pulsacyjnych laserów CO 2, jak
i skanujących laserów CO 2 pracy ciągłej, o mocno zogniskowanym promieniu.
Postępy Kosmetologii 4/2010, vol. 1
Zarówno lasery erbowe, jak i CO 2 mogą zostać tak skonfigurowane,
by pracowały w trybie ablacyjnym lub subablacyjnym, w którym dochodzi
do powstawania resztkowych uszkodzeń termicznych (RTD) wywoła nych przewodzeniem i których zakres łatwo można kontrolować liczbą
powtórzeń [2].
Odmładzanie skóry laserem CO2
Grubość naskórka w obrębie skóry twarzy oraz grubość warstwy brodaw kowatej skóry właściwej wahają się w podobnym przedziale wynoszą cym od 50 um do 100 um. W zewnętrznych warstwach skóry znajdują
się elementy decydujące o widocznych zmianach w przebiegu procesu
starzenia się spowodowanego światłem słonecznym. Skóra wielokrotnie
poddawana ekspozycji na słońce staje się sucha, pomarszczona, blada
i cienka oraz charakteryzuje się nierównomiernym rozmieszczenie barwnika, a także zmniejszoną elastycznością.
Analizując obraz skóry za pomocą mikroskopu optycznego, można zaobserwować zmniejszenie grubości naskórka, zmiany zanikowe oraz dysplastyczne. Liczba ekrynowych gruczołów potowych ulega zmniejszeniu,
stwierdza się przerost gruczołów łojowych, obniżeniu ulega również ilość
fibroblastów (o 50% w wieku 80 lat). Owłosienie skóry staje się skąpe.
Zastosowanie nieablacyjnego promieniowania laserowego
w leczeniu zmarszczek skóry
Zmarszczki w obrębie twarzy mogą być usuwane na wiele sposobów.
Najbardziej rozpowszechnione są: ablacja skóry za pomocą abrazji laserowej, dermabrazji lub peelingu chemicznego.
Proces gojenia skóry, który trwa zwykle od 1 do 2 tygodni, prowadzi
do spłycenia i wyrównania istniejących zmarszczek. Wśród powikłań
zabiegu mogą wystąpić: przewlekle utrzymujący się rumień skóry, prze barwienia, odbarwienia, bliznowacenie oraz zakażenia. Długotrwałe gojenie się rany z tworzeniem się nowych włókien kolagenowych stanowi
ważny mechanizm, dzięki któremu zarówno w wyniku dermabrazji, jak
i peelingów chemicznych zachodzi redukcja zmarszczek w obrębie skóry
uszkodzonej działaniem światła słonecznego [3].
Istnieje szereg podobieństw w zakresie procesu gojenia oraz synte zy kolagenu po zabiegu odmładzania skóry wykonanego laserem CO 2
i metodą dermabrazji, a także peelingu chemicznego. Na podstawie wyników badań histologicznych wykazano, że wymienione metody oparte
są prawdopodobnie na tym samym mechanizmie działania [4]. Reakcje
skóry, jaką jest proces gojenia rany po zabiegu, można wywołać również
za pomocą metod nieablacyjnych.
W ostatnim okresie przedstawiono nową koncepcję leczenia zmarszczek skóry z wykorzystaniem laserów nieablacyjnych. Większość badań
w tym zakresie przeprowadzono z wykorzystaniem lasera Nd:YAG [5].
Sposób leczenia zmarszczek skóry twarzy za pomocą nieablacyjne go lasera Nd:YAG jest tak zaprojektowany, aby spowodować selektywny
uraz brodawek skóry właściwej, aktywując fibroblasty i syntezę nowego
kolagenu, nie wywołując przy tym nadmiernych uszkodzeń w obrębie
naskórka.
Długość fali lasera oraz czas ekspozycji na promieniowanie laserowe
powinny być tak dobrane, aby spowodować uszkodzenie warstwy bro dawkowatej skóry właściwej, w celu wywołania aktywacji fibroblastów
i sprowokowania długofalowego procesu gojenia. Naskórek musi być
zabezpieczony przed ekspozycją na promieniowanie laserowe (poprzez
np. intensywne schłodzenie).
Laser Nd:YAG, używany podczas tej procedury, emituje wiązkę o
długości fali wynoszącej 1,32 µm w trybie pulsacyjnym, składającą się z
trzech identycznych impulsów laserowych trwających po 300 µs każdy i
częstotliwości wynoszącej 100 Hz. Czas trwania makropulsu złożonego
z trzech mikropulsów wynosi 20 ms [6].
Postępy Kosmetologii 4/2010, vol. 1
211
lasery
Frakcyjna fototermoliza, oparta na generowaniu
mikroskopijnych uszkodzeń termicznych skóry, jest
wykonywana z użyciem lasera erbowo-szklanego
o długości fali 1550 nm, którego celem jest tkanka
zawierająca wodę. Podczas zabiegu laser Fraxel
wykonuje w skórze tysiące głębokich otworków
w kształcie stożka, tak zwanych stref mikrotermal nych. W strefy te kierowane jest światło lasera,
które precyzyjnie penetruje zarówno komórkitkanki
podskórnej, jak i skóry właściwej. W miejscach tych
następuje efekt fotokoagulacji.
Odmładzanie skóry za pomocą lasera frak cjonującego jest zarówno bezpieczne, jak i
bardzo skuteczne, oraz może być stosowane
w leczeniu zmian posłonecznych na twarzy oraz
innych partiach skóry. Jest to leczenie skuteczne
także w przypadku atroficznych zmian potrądzi kowych i bielactwie. Ponieważ tylko jedna frakcja
skóry jest poddawana oddziaływaniu podczas
pojedynczej sesji, dla pełnego cyklu terapii jest
konieczne wykonanie 3-6 serii resurfacingu od dzielonych 2-4 tygodniowymi przerwami, w celu
osiągnięcia optymalnych efektów klinicznych.
Udowodniono, że za pomocą lasera frakcjonują cego można uzyskać podobne wyniki jak z uży ciem tradycyjnej ablacji laserowej [7].
Usuwanie owłosienia
Wyróżniamy dwa typy dojrzałych włosów: meszek
(włosy miękkie) i włosy długie (zwane terminalny mi). Na przemianę włosa miękkiego w długi i na
odwrót mają wpływ androgeny, które np. powodują
wzrost brody i łysienie typu męskiego. Mieszki włosowe, z których wyrastają włosy, przechodzą przez
fazę wzrostu (anagen), fazę przejściową (katagen)
i fazę spoczynku (telogen).
Fazy rozwojowe włosów nie są zsynchronizowa ne, co oznacza, że obok siebie są obecne włosy
w różnych fazach rozwoju. W celu usunięcia wło sów należy skierować wiązkę lasera na brodawkę
nerwowo-naczyniową u podstawy mieszka wło sowego, która dostarcza składników odżywczych
do wytworzenia trzonu włosa w fazie anagenu.
Komórki naskórka i mieszki włosowe mają zinte growane, aczkolwiek funkcjonalnie odrębne układy
barwnikowe.
Najważniejszym czynnikiem w usuwaniu wło sów z użyciem lasera jest zawartość w mieszkach
włosowych barwnika – melaniny. Największe na gromadzenie melaniny występuje w cebulce włosa
w fazie anagenu. Melanina włosów może być albo
eumelaniną, albo feomelaniną lub częściej ich mie szaniną.
Feomelanina jest to melanina bogata w cyste inę, nadającą włosom rudą barwę i niewystępującą
212
Postępy Kosmetologii 4/2010, vol. 1
w naskórku. Barwnik ten występuje tylko we włosach, a starzenie się powoduje prawie całkowitą utratę melanin z włosów.
Problemem pojawiającym się podczas laserowego usuwania włosów
jest uniknięcie uszkodzenia naskórka zawierającego pigment, przy jedno czesnym wybiórczym zniszczeniu położonych głębiej bogatych w barwnik
mieszków włosowych. Zakres długości fali, który oddziałuje z barwnikiem
w mieszkach włosowych, leży w zakresie pomiędzy 630 nm i 1200 nm.
Całkowite usunięcie włosów na kilka miesięcy łatwo jest uzyskać praktycznie u wszystkich pacjentów laserami rubinowymi, aleksandrytowymi,
diodowymi, neodymowo-yagowymi, jak też urządzeniami z ksenonową
lampą błyskową, nawet przy niskich gęstościach energii.
Trwałe usunięcie włosów definiuje się jako znaczące zmniejszenie się
liczby włosów typu długiego, utrzymujące się po leczeniu przez co naj mniej jeden okres cyklu włosa, czyli około roku, bez żadnego dalszego
leczenia.
Lasery aleksandrytowe są podobne do laserów rubinowych pod
względem długości fali i struktury impulsu. W teorii nieznacznie więk sza długość fali laserów aleksandrytowych (i diodowych) stanowi ich
względną wadę, podczas gdy zdolność do dłuższych makroimpulsów
jest ich względną przewagą.
Laseroterapia w teleangiektazji kończyn dolnych
Teleangiektazje kończyn dolnych stanowią powszechnie spotykany
problem kosmetyczny. Rozwój techniki laserowej spowodował wprowa dzenie ich do leczenia zmian o podłożu naczyniowym, w tym również
teleangiektazji kończyn dolnych. Do laserów stosowanych w tym celu
należą: laser argonowy, argonowy laser barwnikowy, laser wykorzystu jący pary miedzi, laser CO 2, laser potasowo--tytanylowo-fosforanowy
(KTP) oraz lasery neodymowo-yagowe (Nd:YAG).
Pulsacyjny laser barwnikowy opracowany pod koniec lat 80. ubiegłe go wieku był pierwszym laserem zbudowanym w oparciu o rewolucyjną
koncepcję wybiórczej fototermolizy, przedstawioną przez Andersena i
Parrisha [8].
Laser, którego zadaniem jest wybiórcze zniszczenie określonej struk tury w obrębie danej tkanki, musi spełnić poniżej opisane warunki. Po
pierwsze, długość emitowanej przez niego fali musi być preferencyjnie
pochłaniana przez chromofor w tkance lub molekuły pochłaniające światło w obrębie tej tkanki. Należą do nich cząsteczki hemoglobiny, barwnik
skóry lub woda.
Kolejnym warunkiem jest czas trwania impulsu laserowego lub czas
ekspozycji na jego działanie, które muszą być równe lub krótsze od cza su relaksacji termicznej danej tkanki, opisywanej jako czas utracenia
50% energii cieplnej.
Trzecim jest energia wiązki, czyli gęstość energii mierzona w dżu lach na centymetr kwadratowy [J/cm 2], która musi być wystarczająca do
zniszczenia obiektu docelowego.
Podczas leczenia teleangiektazji w obrębie kończyn dolnych pojawia
się więcej trudności niż przy leczeniu analogicznych zmian w obrębie
skóry twarzy. Średnica rozszerzonych naczyń w obrębie kończyn dol nych oraz grubość ich ściany jest przeciętnie większa niż w obrębie skó ry twarzy, są one ponadto ulokowane głębiej w skórze i przenoszą więcej
odtlenowanej krwi. W obrębie teleangiektazji kończyn dolnych panuje
wyższe ciśnienie żylne nawet wtedy, gdy obserwacje powierzchni skóry
nie wskazują na ewidentne zmiany naczyniowe o charakterze siateczkowatym lub żylakowym.
lasery
Wybór impulsu laserowego o odpowiednim czasie trwania, w celu le czenia zmian naczyniowych, zależy od średnicy naczyń, a czasy impul sów wynoszące od 1 ms do 50 ms bardzo dobrze nadają się do leczenia
teleangiektazji o średnicy wynoszącej od 0,1 mm do 2 mm. Rozszerzone
naczynia żylne w obrębie kończyn dolnych (o średnicy powyżej 0,2
mm) słabo reagują na naświetlanie wiązką o długości fali wynoszącej
585 nm i czasie trwania impulsu 0,45 ms, emitowaną przez pulsacyjny
laser barwnikowy. Wyjaśnieniem tego zjawiska jest niezdolność do wła ściwego nagrzania naczyń krwionośnych o większej średnicy, zlokalizo wanych w głębszych warstwach skóry.
Dla laserów naczyniowych dobiera się tak długość wiązki, która charakteryzuje się długością fali odpowiadającą szczytom krzywej absorpcji oksyhemoglobiny znajdującą się przy 418 nm, 542 nm oraz 577 nm, przy których to długościach zaznacza się tylko minimalna konkurencyjna absorpcja
melaniny. Ryzyko wywołania nieswoistych uszkodzeń naskórka pojawia się
podczas stosowania wiązki o większej gęstości energii. Aby się przed nim
zabezpieczyć, opracowano szereg nowych metod chłodzenia skóry, umożliwiających bezpieczne przekazanie dużej energii impulsów laserowych do
punktu docelowego, jakim są teleangiektazje kończyn dolnych.
Lasery Nd:YAG o długim impulsie są stosowane w celu leczenia teleangiektazji o układzie pajączkowatym i większej średnicy naczyń, jak również
żył siateczkowatych. Kombinacja dłuższego czasu trwania impulsu oraz większej długości fali zapewnia uzyskanie optymalnych parametrów ustawienia
lasera, niezbędnych do leczenia rozszerzonych naczyń kończyn dolnych
o większej średnicy, zlokalizowanych na umiarkowanej głębokości. l
Literatura
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Kim K.H. Geronemus R.G., Nonablative laser and light therapies for skin rejuvenation, Arch Facial Plast Surg, vol. 6, 2004,
s. 398-409.
White W.M. i in., Selective creation of thermal injury zones
in the superficial musculoaponeurotic system using intense
ultrasound therapy: A new target for noninvasive facial rejuve nation, Arch Facial Plast Surg, vol. 9, 2007, s. 22-29.
Langsdon P.R., Milburn M., Yarber R., Comparison of the laser and phenol chemical peel in facial skin resurfacing , Arch
Otolaryngol Head Neck Surg, vol. 126, 2000, s. 1195-1199.
Mayl N., Felder D.D., ? 2 laser resurfacing over facial flaps,
Aesthetic Surgery Journal, vol. 17, 1997, s. 285-292.
Geraghty L.N., Biesman B., Clinical evaluation of a single-wavelength fractional laser and a novel multi-wavelength fractional laser in the treatment of photodamaged skin, Lasers Surg
Med., vol. 41(6), 2009, s. 408-416.
Chan H.H. i in., Use of 1,320 nm Nd: YAG laser for wrinkle re duction and the treatment of atrophic acne scarring in Asians ,
Lasers Surg Med., vol. 34(2), 2004, s. 98-103.
Tanzi E.L., Wanitphakdeedecha R., Alster S.T., Fraxel laser indications and long-term follow-up, Aesthetic Surgery Journal,
vol. 28, 2008, s. 675-678.
Anderson R.R., Parrish J.A.: Selective photothermolysis: precise microsurgery by selective absorption of pulsed radiation,
Science, vol. 29, 1983, s. 524-527.