Lasery i inne źródła światła

F I Z Y K O T E R A P I A
r e h a b i l i t a c j a //
AGATA MAŃKOWSKA1, 2, WOJCIECH KASPRZAK2
Gabinet Lekarski i Zakład Fizjoterapii SALUS w Poznaniu, 2Wyższa Szkoła Edukacji i Terapii w Poznaniu
1
Lasery i inne źródła światła
w terapii problemów skórnych
Praca recenzowana
Skonstruowanie w 1960 roku
pierwszego na świecie lasera
przez Theodora Maimana
stworzyło nowe możliwości, nie
tylko w fizyce i technice, ale
również w medycynie. Słowo
„laser” to angielski akronim Light
Amplification by Stimulated
Emission of Radiation;
w bezpośrednim tłumaczeniu
oznacza wzmocnienie światła
poprzez wymuszoną emisję
promieniowania.
Streszczenie: Artykuł przedstawia metody
stosowane we współczesnej terapii problemów skórnych i mechanizmy biologicznego
oddziaływania specyficznych źródeł światła
na tkanki. Przedstawiono zastosowanie
laserów nisko- oraz wysokoenergetycznych
w kosmetologii, dermatologii i medycynie
estetycznej.
Słowa kluczowe: terapia laserami niskoenergetycznymi, laserowe usuwanie tatuaży,
depilacja laserowa, laserowe usuwanie zmian
naczyniowych
Summary: Paper presents methods used
in modern therapy of skin problems and
biological mechanism of tissue response
to specific light sources. Describes use of low
level laser and high energy lasers in cosmetology, dermatology and esthetic medicine.
Key words: low level laser therapy, laser
tattoo removal, laser hair removal, laser vascular lesions removal
52
Z
fizycznego punktu widzenia
wiązka laserowa jest strumieniem światła mającym specyficzne właściwości: jest kierunkowa
(kąt rozproszenia wiązki jest bardzo
mały), monochromatyczna (wszystkie
emitowane fale w wiązce mają tę samą
długość) i koherentna, czyli spójna
(wszystkie fale mają taką samą amplitudę oraz stałą w czasie różnicę faz).
Z punktu widzenia medycyny istotnymi wielkościami fizycznymi są moc [W]
oraz energia [J] wiązki laserowej. Te parametry mają istotny wpływ na efekty
oddziaływania na naświetlane tkanki.
Umowny podział przyjęty w medycynie dzieli lasery na niskoenergetyczne
i wysokoenergetyczne. Lasery niskoenergetyczne emitują wiązkę laserową
o mocy do 500 mW, natomiast lasery
z wiązką powyżej tej wartości określa
się jako wysokoenergetyczne.
Terapia laserami niskoenergetycznymi LLLT (Low Level Laser Therapy),
określana również jako biostymulacyjna, powoduje pobudzenie procesów
fizjologicznych w tkance. Stosowane
małe dawki światła nie powinny spowodować wzrostu temperatury tkanek
o więcej niż 1°C.
Terapia laserami wysokoenergetycznymi powoduje uszkodzenia termiczne
podgrzanych struktur w tkankach. Zależnie od wytworzonej w tkance temperatury oraz szybkości dostarczania
energii może to być efekt w postaci
koagulacji lub odparowania (1-3).
Absorpcja energii w tkance związana
jest z obecnością w niej specyficznych
fotoakceptorów, inaczej tzw. chromatoforów. Substancje takie jak woda, he-
moglobina, melanina czy białka mają
specyficzną zdolność pochłaniania
energii światła laserowego o określonej
długości. Dlatego w terapii laserowej
ważne jest, oprócz mocy i energii, jaką
długość fali emituje zastosowany laser.
Woda i tkanki bogate w wodę najlepiej
pochłaniają promieniowanie o długości fali poniżej 500 nm oraz powyżej
1200 nm. Hemoglobina szczególnie dobrze absorbuje światło laserowe w granicach 500-590 nm, a melanina – w bardzo
dużym zakresie widma – 350-1200 nm.
Zakres widma, dla którego promieniowanie świetlne wnika najgłębiej,
określany jest okienkiem terapeutycznym lub optycznym i zawarty jest
w przedziale 650-1200 nm. Jest to zakres czerwieni i bliskiej podczerwieni
(5, 6, 7). Podczerwień wnika do tkanki
głębiej w porównaniu do czerwieni.
Głębokość wnikania wiązki laserowej jest więc zależna od parametrów
fizycznych oraz właściwości tkanki
i obecności w niej specyficznych chromatoforów. Lasery głęboko wnikające
w tkankę (w zakresie okna terapeutycznego) mogą być stosowane w celu
oddziaływania na struktury położone
w skórze właściwej, natomiast promieniowanie o mniejszej długości fali,
ze względu na ograniczone wnikanie,
tylko do oddziaływania na struktury
położone powierzchniowo (6, 8).
W fototerapii stosowane są również
źródła energii, które emitują światło nie
mające cech światła laserowego. Należą
do nich urządzenia emitujące wiązkę
światła spolaryzowanego (wiązka takiego światła składa się z fali lub fal
oscylujących tylko w jednej wybranej
F I Z Y K O T E R A P I A
// 4 / 2 0 1 3
płaszczyźnie), ale nie koherentnego.
Te źródła światła, podobnie jak lasery,
mogą służyć do terapii zarówno nisko-,
jak i wysokoenergetycznej.
Terapia niskoenergetyczna
W kosmetologii, dermatologii i medycynie estetycznej, podobnie jak w rehabilitacji, lasery oraz inne źródła energii
niskoenergetycznej wykorzystywane
są w celu pobudzenia procesów fizjologicznych.
Pomimo wielu publikacji w zakresie
oddziaływania światła niskoenergetycznego na poszczególne struktury trudno
jest jednoznacznie określić mechanizm
działania na poziomie komórki i tkanki. Wiele badań odnosi się do poprawy
wymiany elektrolitycznej pomiędzy
wnętrzem a otoczeniem komórki, wpływu na aktywność enzymatyczną oraz
zmian w strukturze substancji o charakterze ciekłokrystalicznym. W komórce
dochodzi do zdynamizowania procesów metabolicznych oraz proliferacji.
Zmiany na poziomie komórkowym
powodują reakcje na poziomie tkanki.
W tkankach obserwowane jest pobudzenie mikrokrążenia oraz wzrost angiogenezy. Niskoenergetyczne światło
laserowe wpływa na procesy odpornościowe oraz stężenie niektórych hormonów (9). Oddziaływanie terapeutyczne
wynika z reakcji wtórnych, które można
przedstawić jako działanie przeciwbólowe, przeciwzapalne oraz stymulujące
naturalne procesy fizjologiczne (10).
Terapia niskoenergetyczna wpływa również na tworzenie i poprawę
struktury włókien kolagenowych typu
I i III (11). Kolagen typu I, zwany włóknistym, obecny w skórze właściwej,
powoduje, że jest ona odporna na rozciąganie. Natomiast kolagen typu III,
zwany siateczkowym, ogrywa istotną
rolę w procesie gojenia. Pojawia się
przed kolagenem typu I w trakcie zabliźniania się ran (12).
Światło niskoenergetyczne przyspiesza również proliferację oraz zwiększoną aktywność fibroblasów (13). Efekt
stymulacji włókien kolagenowych fibroblastów – działanie przeciwzapalne (wpływ na produkcję cytokin przez
makrofagi) – jest wykorzystywany w te-
rapii blizn i trudno gojących się ran
i owrzodzeń. Badania wykazują, że naświetlanie laserem biostymulacyjnym
korzystnie wpływa na wygląd blizny
pooparzeniowej i pomaga uniknąć
nadmiernego bliznowacenia. Oczywiście efekty leczenia w pewnych ranach
są ograniczone, wtedy nie można liczyć
na całkowite usunięcie. Blizny stają się
bardziej miękkie i elastyczne, dochodzi
do zmniejszenia świądu i bólu, struktura skóry ulega poprawie. W przypadku terapii laserem biostymulacyjnym
znaczenie ma również czas, w którym
rozpoczęto leczenie. Blizny nie starsze
niż 12 miesięcy po serii zabiegów wykazują większą poprawę w porównaniu
z bliznami starszymi (14).
Badania wykazały, że seria zabiegów
niskoenergetycznymi źródłami światła
znacząco zmniejsza liczbę aktywnych
zmian trądzikowych (15). Mechanizm ten prawdopodobnie oparty jest
na działaniu przeciwzapalnym. Ten
sam mechanizm wykorzystywany jest
również jako metoda wspomagająca leczenie stanów zapalnych w podologii.
Przykładem może być leczenie stanów
zapalnych wału okołopaznokciowego
towarzyszących wrastaniu paznokci
oraz trudno gojących się ran w zespole
stopy cukrzycowej.
Terapia wysokoenergetyczna
Zastosowanie wyższych dawek energii
powoduje w tkance działanie destrukcyjne. Za pomocą energii laserowej,
bądź pochodzącej z innych wysokoenergetycznych źródeł światła, strukturę możemy zniszczyć poprzez wywołanie szeregu reakcji fotochemicznych,
skoagulować czy odparować.
Większość terapii z użyciem źródeł
wysokoenergetycznych opartych jest
na mechanizmie działania związanym
z teorią selektywnej fototermolizy.
Do wywołania tego zjawiska w tkance
niezbędne jest użycie takiego lasera lub
innego źródła światła, które emituje falę
dobrze pochłanianą przez naszą strukturę docelową oraz ma gęstość energii
wystarczającą do wytworzenia odpowiedniej temperatury.
Istotą zjawiska SP jest wywołanie urazu termicznego w obszarze określonym
co do lokalizacji i wielkości. Ogrzanie
sąsiednich tkanek jest zmniejszone
do minimum, co ogranicza ryzyko
powstania blizn i innych działań niepożądanych (5, 6). Strukturą docelową
może być melanina zawarta we włosie,
hemoglobina zawarta w naczyniu czy
barwnik tworzący tatuaż.
Obecnie laser i inne źródła światła
wykorzystywane są powszechnie w kosmetologii, dermatologii czy medycynie estetycznej. Wymienione poniżej
metody stały się popularną procedurą
stosowaną w gabinetach:
1. depilacja laserowa,
2. usuwanie przebarwień,
3. korekta blizn i rozstępów skórnych,
4. usuwanie zmian naczyniowych,
5. usuwanie tatuaży,
6. odmładzanie skóry.
Ze względu na ramy artykułu zostaną
omówione tylko niektóre z nich.
Depilacja laserowa
W przypadku depilacji laserowej czynnikiem decydującym o powodzeniu
terapii jest kolor włosa. Efekt termiczny wywołany w strukturze docelowej
zależny jest od stopnia wysycenia specyficznym chromatoforem. W przypadku depilacji laserowej chromatoforem
jest melanina. Efekt depilacji osiąga się
poprzez zniszczenie komórek macierzystych, odpowiedzialnych za wzrost
włosa.
Fizjologicznie włos przechodzi kolejne fazy podczas wzrostu. Faza anagenowa (czyli intensywnego wzrostu
włosa) charakteryzuje się tym, że łodyga oraz inne struktury zawierają największą ilość melaniny. Szansa na całkowite i nieodwracalne uszkodzenie
wszystkich komórek macierzystych
w tej fazie wzrostu jest największa. Jeśli
wszystkie komórki macierzyste zostaną
uszkodzone, włos nie odrośnie. Natomiast jeśli uszkodzenie tych struktur
nie jest całkowite, włos przejdzie w fazę
telogenu (faza spoczynku), wypadnie,
a następnie odrośnie. Jest to związane
z procesem powrotu takiego włosa
do fazy anagenowej, opartego na naturalnym cyklu. Czynnik ten powoduje,
że już po pierwszym zabiegu można
uzyskać tymczasową redukcję owłosie-
53
F I Z Y K O T E R A P I A
r e h a b i l i t a c j a //
nia. Trwały efekt terapii uzyskuje się
dzięki całkowitemu i nieodwracalnemu
zniszczeniu struktur odpowiedzialnych
za wzrost włosa. O trwałym efekcie
można wnioskować około roku po zakończeniu terapii.
Zgodnie z zasadą selektywnej fototermolizy wybiórcze uszkodzenie
struktur docelowych będzie miało
miejsce wtedy, gdy tkanki zaabsorbują
energię w ilości zdolnej do wywołania
uszkodzeń termicznych. Długość zastosowanej fali musi zapewnić selektywne
pochłanianie energii przez struktury
docelowe większe niż tkanek otaczających, a także odpowiednią głębokość
wnikania energii do tkanki. Zakres
długości fal zdolnych osiągnąć cel,
jakim jest mieszek włosowy, mieści
się w przedziale 630-1200 nm. Fale
te są szczególnie dobrze pochłaniane
przez melaninę i mieszczą się w zakresie okna optycznego skóry. Obecnie do depilacji laserowej stosowane
są trzy typy laserów (tab. 1).
W zabiegach depilacji laserowej
czynnikami determinującymi efektywność terapii są kolor włosa oraz okolica
ciała poddawana zabiegowi. Najlepsze
efekty uzyskiwane są w przypadku włosów czarnych. Obserwacje wskazują,
że w niektórych przypadkach zadowalające rezultaty, porównywalne do efektów uzyskiwanych dla włosów czarnych,
można osiągnąć również w przypadku
włosów zawierających mniejszą ilość
melaniny. Jednakże aby osiągnąć taki
efekt, należy przeprowadzić większą
liczbę zabiegów. Jednocześnie należy
podkreślić, że u niektórych osób mających włosy o małej zawartości melaniny
można nie uzyskać znaczącej redukcji
owłosienia.
Niezależnie od koloru włosów u kobiet mających włosy w okolicy typowej dla owłosienia męskiego niekiedy
trudno osiągnąć efekt trwały. Problem
braku takiego efektu może być zwią-
Laserowe usuwanie
zmian naczyniowych
W leczeniu zmian naczyniowych
chromatoforem docelowym jest oksyhemoglobina, dla której maksimum
absorpcji promieniowania przypada
przy długości fali 418 nm, 542 nm,
577 nm. W zakresie długości fal 8001100 nm oksyhemoglobina wykazuje
mniejszy stopień absorpcji w porównaniu z ww. długościami fali. Ze względu
na dobrą przenikalność tego zakresu
fal w głąb skóry, mieszczącą się w zakresie okna terapeutycznego, lasery
znajdują również zastosowanie w terapii zmian naczyniowych. Energia
świetlna jest pochłaniana przez oksyhemoglobinę i zamieniana w ciepło.
Do krzepnięcia krwi wewnątrz naczynia dochodzi w temperaturze powyżej 70°C. Ciepło przenoszone zostaje
na ściany naczynia, wywołując jego
koagulację, co w rezultacie prowadzi
do jego zamknięcia.
1a
1b
2a
Fot. 1a. Pacjentka z objawami hirsutyzmu przed zabiegami depilacji laserowej na twarzy
Fot. 1b. Pacjentka z objawami hirsutyzmu po 6 zabiegach depilacji laserowej na twarzy
Fot. 2a. Pacjentka przed zabiegiem usuwania zmian
naczyniowych typu teleangiektazje na twarzy
2b
3a
3b
Fot. 2b. Pacjentka po 1 zabiegu usuwania zmian naczyniowych typu teleangiektazje na twarzy
Fot. 3a. Tatuaż przed zabiegami laserowego usuwania
Fot. 3b.Tatuaż tydzień po 4 zabiegu laserowego
usuwania
54
Rodzaj lasera
Długość fali
laser diodowy (długi
impuls)
laser aleksandrytowy
(długi impuls)
laser Nd-Yag (długi
impuls)
800 i 810 nm
(zależnie od diody)
755 nm
1064 nm
zany z zaburzeniami hormonalnymi
lub objawami hirsutyzmu, najczęściej
o charakterze idiopatycznym. Lepsze
efekty uzyskiwane są również w przypadku włosów o znacznej grubości
(15-21) (fot. 1a, 1b).
Laser
Długość fali
aleksandrytowy
Nd-Yag KTP
rubinowy
755 nm
1064/532 nm
694 nm
Tab. 2. Lasery pracujące w trybie Q-Switched stosowane do usuwania tatuaży
fot. archiwum autorów
Tab. 1. Typy laserów
F I Z Y K O T E R A P I A
Efekt terapii widoczny jest natychmiastowo w postaci zbielenia naświetlanego miejsca. W przypadku zmian
naczyniowych mamy do czynienia z naczyniami o różnej średnicy, a czas trwania impulsu należy dostosować do tej
średnicy. Drobne naczynia krwionośne wymagają zastosowania impulsów
o krótszym czasie i mniejszych dawek
energii w porównaniu z naczyniami
większego rozmiaru. Obecnie najbardziej popularnym laserem do usuwania zmian naczyniowych płytko położonych jest laser KTP o długości fali
532 nm. Szczególnie dobre efekty obserwuje się w przypadku zmian na twarzy. W terapii zmian naczyniowych położonych głęboko w skórze właściwej
ten typ lasera może okazać się nieskuteczny. W celu usuwania takich zmian
zalecane są lasery Nd-Yag (1064 nm)
czy lasery diodowe (800-810 nm), wykazujące większy stopień penetracji
w głąb tkanki w porównaniu z laserem
KTP (22-24) (fot. 2a, 2b).
Laserowe usuwanie tatuaży
W przypadku usuwania tatuażu strukturą docelową, która ma ulec uszkodzeniu, jest tusz zawarty w komórkach. Ponieważ tatuaże wykonane są w różnych
kolorach, w celu ich usunięcia niezbędna jest długość fali, której energia jest
lepiej pochłaniana przez barwnik niż
okoliczne struktury.
Światło laserowe musi wystarczająco
głęboko penetrować w głąb tkanki, aby
dotrzeć do barwnika znajdującego się
w skórze właściwej. Warunki te muszą
być spełnione zgodnie z zasadą selektywnej fototermolizy. W usuwaniu
tatuaży stosuje się lasery emitujące
impulsy rzędu nanosekund, określane
jako Q-Switched. Lasery nanosekundowe emitują bardzo dużą dawkę energii
w krótkim czasie. W przypadku laserów pracujących w trybie Q-Switched
tempo przekazywania energii jest tak
duże, że powoduje fotomechaniczne
(fotoakustyczne) rozbicie barwnika
na drobniejsze cząstki. Fragmenty
rozdrobnionego barwnika, znajdujące się w głębszych warstwach, mogą
ulec eliminacji na drodze fagocytozy.
Ilość powstałego ciepła jest niewielka,
dlatego użycie lasera Q-Switched nie
powoduje termicznego uszkodzenia
okolicznych tkanek.
Obecnie stosowane są trzy typy
laserów Q-Switched (tab. 2). Energia
emitowana przez te lasery jest szczególnie dobrze pochłaniana przez kolory ciemne – czarne i szare – dlatego
istnieje możliwość usuwania tatuaży
w tym kolorze. Tatuaże w kolorze czerwonym usuwane są przy użyciu lasera
ND-Yag o długości fali 532 nm. Żaden
z podanych typów lasera nie stwarza
natomiast możliwości usuwania tatuaży w kolorach jasnych – białym, pomarańczowym czy żółtym.
Usunięcie tatuaży z dużą ilością
wprowadzonego barwnika i wykonanych szczególnie metodą wypełnienia
wymaga przeprowadzenia największej
liczby zabiegów. W takich wypadkach
końcowy efekt zabiegu można ocenić
2-3 lata po rozpoczęciu terapii. Prawdopodobnie nie w każdym wypadku
możliwe jest całkowite usunięcie tuszu ze skóry. Dostosowanie odstępów pomiędzy zabiegami, zależnie
od przebiegu procesu rozjaśniania,
przynosi zazwyczaj zadowalające
efekty. W pierwszym etapie terapii
można stosować odstępy miesięczne,
natomiast później wydłużać okresy pomiędzy zabiegami do około 6 miesięcy.
Uzyskiwany pomiędzy zabiegami efekt
rozjaśnienia jest wynikiem przebiegającego w tym okresie procesu utylizacji
barwnika przez naturalne procesy fagocytozy (25-28) (fot. 3a, 3b).
r e k l a m a
// 4 / 2 0 1 3
Podsumowanie
Współczesna technologia optyczna
daje olbrzymie możliwości w zakresie
terapii światłem w wypadku problemów
skórnych. Prawidłowy dobór urządzeń,
oparty na wiedzy naukowej i wieloletnich, praktycznych doświadczeniach,
pozwala usuwać lub korygować w nieinwazyjny sposób szereg problemów
dermatologicznych i estetycznych, które dotychczas były uznawane za nierozwiązywalne lub wymagały długotrwałego leczenia, a nawet ingerencji
chirurgicznej.
‰
Piśmiennictwo dostępne u autorów.
55