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強脈沖光的基礎研究和臨床應用

來源:《中華醫學研究雜志》 作者: 2009-8-24

摘要: 【關鍵詞】 強脈沖光 臨床應用 強脈沖光是一種非激光的光源,它是由單脈沖或是多脈沖序列的非相干的、頻譜范圍較寬的高能量密度的光脈沖構成,利用濾光片濾去波長較短的紫外光之后,它的波長范圍在500~1200nm之間, 配合具有不同截止頻率的濾光片,使實際出光波長被血紅蛋白,黑色素,水吸收比率的不同,可以用來治療不同皮......


【關鍵詞】  強脈沖光 臨床應用

強脈沖光是一種非激光的光源,它是由單脈沖或是多脈沖序列的非相干的、頻譜范圍較寬的高能量密度的光脈沖構成,利用濾光片濾去波長較短的紫外光之后,它的波長范圍在500~1200nm之間, 配合具有不同截止頻率的濾光片,使實際出光波長被血紅蛋白,黑色素,水吸收比率的不同,可以用來治療不同皮膚光損傷、光老化病變。自1995年美國加利福尼亞的Bitter博士提出強脈沖光(intense pulsed light,IPL)的Phot-oficial技術治療皮膚自然老化和光老化等皮膚損害取得較為滿意的療效后,經過10余年的研究及發展,該項技術已日趨成熟,成為目前美容界公認的具有較高安全性、有效性的非侵襲性的美容嫩膚技術。

    1   IPL的作用原理

    與激光的作用原理相似,強脈沖光的嫩膚原理是選擇性光熱作用和光化學作用原理,具體到各種皮損有以下幾個方面:(1)皮膚中黑色素作為色基即靶組織對整個可見光區的光譜都有吸收,并隨著光波波長的增大而逐漸減少[1],可將所吸收光能轉化為熱能,產生光熱作用,發生所謂“內爆破效應”或“選擇性熱解作用”,在不破壞正常組織的前提下,使色素基團、色素細胞等破壞、分解,色素碎片從皮膚表面脫落或經吞噬細胞吞噬轉運排出體外;(2)血紅蛋白在強脈沖光可用于治療的范圍內有兩個吸收峰為542和577nm[1],同樣可將吸收的光能轉化為熱能,使血紅蛋白變性、凝固,同時損傷擴張的毛細血管內皮細胞,最終導致血管閉塞退化[2];(3)皮膚中膠原纖維可吸收400~600nm光波,強脈沖光所發出的光波可部分地被膠原纖維吸收,皮膚中黑色素、血紅蛋白及水分吸收的部分熱量也可部分地傳導至真皮層,從而在皮膚深層組織中產生光熱作用和光化學作用[2],使局部發生輕微的炎癥反應,誘導纖維組織產生損傷修復過程,達到纖維的增生。Ross等[3]認為,強脈沖光的熱效應通過某些機制刺激成纖維細胞轉化為纖維細胞,并促進纖維細胞分泌Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原。 Negishi等對治療后患者皮膚行免疫組化研究發現,強脈沖光不僅增加Ⅰ型膠原合成,而且也增加Ⅲ型膠原合成。Raulin等認為,IPL通過選擇性光熱解作用,導致膠原損傷,啟動損傷修復過程使膠原含量增加[4]。

    2   IPL作用的時效性

    臨床上IPL治療皮膚光老化需要多個療程,現在臨床重復治療的間期尚無統一標準,短則間隔2周,長則間隔3~ 4周就要重復治療,如何科學合理的進行面部皮膚的IPL光熱治療,既改善皮膚彈性達到嫩膚目的,又能避免對皮膚角質層頻繁清除所帶來的過度損傷,維護正常皮膚的生理防御功能是值得探討的問題。

    通過對IPL熱效應后膠原蛋白及組織修復過程中各種相關成分的測定可以對治療的間隔和療程做出科學合理的安排。皮膚老化的分子生物學共同特點是皮膚結締組織中的細胞外基質(ECM)異常,尤其是以膠原含量的減少更為突出,而皮膚中主要的結構且最為豐富的ECM成分就是膠原。組織金屬蛋白酶抑制劑(tissue inhibitor of metal-loproteinase,TIMP)是MMP的天然抑制物,是一組能抑制MMP活性的多功能因子。TIMP是阻斷ECM降解,抑制MMP活性的一組分泌糖蛋白,它參與組織結構的建立與維持,可間接影響依賴ECM進行的細胞信號傳遞, TIMP-1可由多種細胞分泌,它可優先抑制MMP-1。基于TIMP的功能,王永賢等[5]通過對采用能量密度分別為20、25、30J/cm2的強脈沖光對培養的人成纖維細胞進行照射,于照射后24h及48h應用ELISA法測定上清液中MMP-1和TIMP-1的表達并與對照組比較,結果:照射24h后25及30J/cm2組上清液中檢測到的MMP-1、TIMP-1含量輕度升高;48h時各能量組MMP-1均升高,但各組間差異無顯著性。TIMP-1隨能量的升高而含量增高。實驗結果表明IPL對組織熱損傷的修復和重塑作用在照射后48h開始啟動并與照射能量成正相關。Negishi[6]在2002年就曾經報道IPL使真皮膠原增加主要在真皮淺層,這可能是由于黑色素細胞位于基底層,它大量吸收IPL的能量,局部溫度明顯升高,使附近的膠原蛋白變性,促使該部位的新膠原蛋白合成。有關膠原纖維增生持續時間的問題,實質上是光子嫩膚術療效維持時間的問題,實驗結果發現,膠原蛋白纖維明顯增生出現在術后15天,術后30天達到高峰,此后增生開始下降,術后90天仍有膠原纖維增生表現,提示光子嫩膚術的療效體現應該在3個月以上。李康英等[4]通過特定的光照參數照射豚鼠皮膚,全定量檢測羥脯氨酸的含量,結合組織學改變,觀察IPL刺激膠原的生物效應以及膠原損傷的修復過程與時效性。實驗中發現IPL照射豚鼠皮膚可引起局部皮膚成纖維細胞增生活躍,膠原纖維增加,從照光后第8天起至第45天,照光區表皮基底層黑色素細胞減少,有大量新生的成纖維細胞,細胞核大,形態飽滿,新膠原形成,膠原纖維逐漸與日俱增,真皮層隨之增厚,排列緊湊致密,但未見真皮血管與血管內皮細胞損傷;至第45天后膠原纖維層趨于穩定 [7]。病理所見論證了IPL刺激成纖維細胞增生,從而合成新的膠原蛋白這一機制。用樣品堿水法定量檢測觀察羥脯氨酸含量,在照光區第1天羥脯氨酸開始升高至第15天達到高峰,而后逐漸下降至第45天其含量仍然高于非照光區(P<0.05),顯示IPL對膠原蛋白的熱分解效應與修復過程仍在進行之中,IPL照射皮膚后引起膠原蛋白生物效應是有一定的時效性。李康英[4]根據實驗定量檢測羥脯氨酸含量的結果,以及結合真皮層膠原纖維損傷與修復的組織變化過程,認為臨床的重復治療設定間隔至少8~12周為1個療程是適宜的。

    3  IPL在各種適應證中的應用

    皮膚光損傷、光老化美容治療的具體適應證主要分為兩類。第一類主要針對的是皮膚結構中表皮的光損傷、光老化疾病,包括血管病變(紅斑痤瘡、毛細血管擴張、激光磨皮手術后的紅斑等);毛囊皮脂腺病變;色素沉著類皮膚疾病等。第二類針對皮膚結構中真皮和皮下組織的光損傷、光老化疾病,包括皺紋和脂肪代謝障礙等。

    3.1  良性血管性皮膚病變  良性血管性皮膚病變主要包括毛細血管擴張、血管瘤、鮮紅斑痣、葡萄酒紅痣、酒糟鼻等。常規治療方法通常為手術治療、注射硬化試劑治療、高劑量的皮質類固醇治療、脈沖染料激光和長脈寬Nd:YAG激光治療等。

    黎寧等[8]選擇60例淺表(皮膚)血管瘤患者,隨機分為治療組和對照組,治療組用535nm、580nm強脈沖光治療皮損,每3周治療1次,3次為1個療程;對照組采用波長為532nm的Q開關Nd:YAG激光治療,每兩周治療1次,3次為1個療程。觀察兩組皮損的治愈率、并發癥等情況,并行統計學處理。結果:治療組皮損3次治愈率明顯高于對照組(P<0.01),患處瘢痕形成及炎癥性色素沉著發生率均低于對照組。結論:強脈沖光治療淺表(皮膚)血管瘤效果滿意。趙紅藝等[9]應用強脈沖光治療儀治療不同程度顏面毛細血管擴張81例,統計其病變程度、治療參數、療效及不良反應,并對結果進行分析。結果81例患者中病變程度分別為輕度27例、中度35例、重度19例。經3~6次治療后,改善程度:優17例、良46例、一般18例、無效0例。治療后反應:輕微37例、中度30例、嚴重14例。認為在面部毛細血管擴張治療中應用強脈沖光技術是安全有效的,該技術是一種具有廣泛應用前景的新技術。劉科峰等[10]用強脈沖光治療兒童血管瘤160例,采用Energist ULTRA可變強脈沖光系統,波長530~950nm,光斑為矩形,光斑面積為50mm×10mm,每列脈沖由4~15個分脈沖組成,其分脈寬為5 ms,延時時間為2~20ms,能量密度為22~38J/cm2。患者取仰臥位,治療部位用耦合劑覆蓋,針對皮損逐個光斑進行治療,每個光斑重疊15%,以血管瘤發白或周圍正常皮膚發紅為度。每次間隔1個月, 在7~10次治療后觀察各部位的治療效果及副作用。治療有效率平均為51.24%;各年齡組療效差異無顯著性,對兒童血管瘤患者早期進行IPL治療是一種安全有效的方法。康萍等[11]采用IPL治療儀治療52例毛細血管擴張患者1~3次,每次間隔3~4周。使用波長為560nm,治療參數為脈寬(雙脈沖)2.6~3.6ms/4.0~5.0ms,脈沖間隔20~50ms,能量密度26~36J/cm2。結果有效率為86.……54%。

    3.2  色素性皮膚疾病  色素性皮膚疾病主要包括雀斑、咖啡斑、色素痣、色素沉著、皮膚顏色不均等皮膚組織中黑色素異常引起的疾病。通常采用1,064 nm Q開關Nd:YAG激光、532 nm倍頻Nd:YAG激光、755 nm翠綠寶石激光、CO2激光等進行治療。因為黑素體(黑色素主要載體)的熱弛豫時間較短(大約在0.5~1μs),脈沖寬度在毫秒數量級的強脈沖光系統理論上并不適用于治療黑色素異常引起的色素性皮膚疾病,但臨床也有相關成功使用的報道。

    雀斑是好發于面部的色素障礙性疾病,有遺傳傾向多見于女性,好發生在兒童期,日光曝曬或X線、紫外線照射可促發或加重,皮損表現為圓形、卵圓形色素,尤其常見于鼻部和雙頰,也可見于耳部、手、背、頸、胳膊、肩部,組織病理表現為表皮、表層黑色素增多,黑色素細胞不增多但較大,采用光子嫩膚技術是采用非相干強脈沖光以低能量密度非剝脫方式進行嫩膚治療,強脈沖光的波長為560~1200nm,可選擇性光熱作用原理,黑色素細胞吸收250~1 200nm中較短波長,氧氣血紅是血吸收412nm以上的波長,吸收峰在418、542、577 nm,因此從IPL發出的光很容易被黑色素細胞吸收,色素細胞受光子照射后發生熱融的化學性變化,含色素的吞噬細胞選擇死亡,導致炎癥的發生和吞噬作用的出現使色濃度下降,治療后的炎癥期色素經皮膚排出體外。IPL在和纖維細胞活化后導致的膠原合成增加,皮膚彈性改變,光澤度增加,因此認為應用IPL治療雀斑是一種很好的方法。效果顯著無不良瘢痕,可以取代以往的治療方法。

    趙華等[12]應用IPL強脈沖光治療雀斑280例,采用560nm、640nm波長2個脈沖或3個脈沖治療1個療程,根據患者皮膚顏色、色斑大小、色斑深淺、色斑部位選擇適當的治療參數,進行操作1個療程為四次,間隔21天為1次。結果:280例患者中,268例患者經1~4次治療后痊愈95%。朱雅琳等[13]對41例雀斑患者采用強脈沖光照射治療,間隔21~30天治療1次,共2~5次,選擇波長560nm,雙脈沖,脈寬3.0~4.0ms,脈沖延擱時間20~30ms,脈沖能量14~20J/cm2,光斑大小為10mm×30mm。結果有效率為56.1%。孫巖[14]采用強脈沖光治療儀波長為560~1200nm濾光片治療181例面部雀斑病變患者,治療4次~5次,每次時間間隔為3周,結果:181例雀斑患者的顯效率為:99.……44%(180/181)。李東妮等[15]采用波長介于515~1 200nm的OPT治療儀治療咖啡斑98例,每次治療間隔3~5周,4次為1個療程,觀察臨床療效及不良反應。結果:98例患者,治愈58例,顯效28例,有效7例,總有效率96.93%。5例復發,復發率5.10%。吳焱秋等[16]采用強脈沖光對37例面部燒傷后色素沉著患者實施治療,波長590~1 200nm,治療5~8次,每次治療間隔20天。結果:所有患者均能耐受,經治療后面部色素基本恢復正常。隨訪3~6個月,面部皮膚色澤如常,患者比較滿意。認為采用強脈沖光治療面部燒傷后色素沉著療效可靠、操作簡單、治療耗時短,不影響日常工作和生活,無嚴重并發癥發生,是一種較理想的治療燒傷后色素沉著的方法,而且應在傷口愈合后早期應用。

    3.3  脫毛  脫毛是強脈沖光在皮膚美容中的最重要的應用之一。和傳統的激光脫毛方法,如694nm脈沖紅寶石激光、755nm翠綠寶石激光一樣,強脈沖光通過毛囊中載色體對光的選擇性吸收來破壞皮膚的毛囊,而不損傷周圍組織。曾東等[17]應用El l i pse Fl ex強脈沖光脫毛儀對365例患者進行治療,采用波長600~950nm,脈寬15~40ms,能量密度15~18J/cm2,光斑面積10mm×48mm。根據毛發顏色深淺、粗細及濃密程度,選擇合適的治療參數,每次治療間隔時間40~60天,治療3~7次。結果:總有效率96.16%。袁建飛等[18]應用強脈沖光對504例患者不同部位進行脫毛,選擇波長為645~1200nm,能量密度20~45J/cm2,光斑面積為34mm×8mm,脈寬為6~18ms,延時10~15ms,根據就診者皮膚分級、毛發密度、色澤及直徑選擇治療參數,治療4~6次,治療后隨訪6~24個月,治療結果:腋窩、上肢、下肢、胸部等部位有效率為100%,唇毛的有效率最低,絡腮胡和前后發際的有效率次之。

    3.4  去除皺紋,嫩膚  使用強脈沖光治療由于皮膚衰老、紫外線照射等引起的皺紋增多、皮膚松弛、粗糙等疾病成為近年來的研究熱點。強脈沖光嫩膚機制被認為是選擇性地導致真皮膠原組織的受熱變性、膠原蛋白縮短、并刺激新膠原的產生,多例研究結果表明該治療方法具有副作用少、恢復時間短、對表皮沒有損傷的優點。Bitter對49例有不同程度的皮膚光損傷患者進行了連續的、全面部的強脈沖光治療,連續治療次數為4次或更多,間隔3周,能量密度30~50J/cm2。結果患者在包括皺紋、皮膚粗糙、不規則色素沉著、毛孔大小以及毛細血管擴張方面都有不同程度的改善,88%的患者對治療效果表示滿意。Negishi等人首次在亞洲人皮膚類型上作了關于強脈沖光光子美容治療的研究,治療結果顯示有66%~91%的患者在色素沉著、毛細血管擴張、皮膚結構等評價指標方面獲得56%~100%的改善。

    4  最新進展

    4.1  ALA-IPL  ALA-IPL(ALA:amino levulinic acid,氨基乙酰丙酸,一種卟啉前體)是一種將強脈沖光應用于光動力療法(photodynamic therapy,PDT)中的新嘗試,Avram對17例平均年齡在52歲,臉部有超過三處光化學角質增生癥狀并伴有其他光老化病癥(皺紋、皮膚粗糙、不規則色素沉著及毛細血管擴張)的患者進行了ALA-IPL治療。作者將ALA應用于患者臉部1h之后,采用強脈沖光進行照射,濾光片截止頻率為560nm,能量密度28~32 J/cm2,雙脈沖,脈寬分別為3.0ms和6.0ms,脈沖延時10ms。1次治療后患者68%的光化學角質增生癥狀消失,55%的毛細血管擴張癥狀、48%的不規則色素沉著癥狀、25%的皮膚粗糙癥狀得到改善,但皺紋的改變不明顯。

    4.2  聯合強脈沖光和射頻技術  是在光子嫩膚基礎上發展起來的新技術,是自1999年光子嫩膚技術發明應用以來,醫用光學皮膚治療領域的創新性突破。其獨創地將“強光/激光+射頻”組合在一起,利用強光預熱目標靶組織(血管、毛囊、色素等),幫助實現射頻對特定靶組織治療的選擇性,克服了光治療對淺色靶組織療效不佳,穿透深度有限,能量不足的缺點,在安全性及療效等方面,提供了新標準,未出現激光、強光常見的臨床不良反應。經研究,射頻和光能聯合作用對靶器官表現出良好作用。統計大量的靶組織器官,發現附加射頻能量之后,使用較低的脈沖能量,可以更安全地作用到靶器官,而不損傷周圍組織[19]。對各個受試者,聯合使用最大范圍為15~20 J/cm3的射頻能量和15~45J/cm2的光能,再加上表皮冷卻,治療初期,僅有短暫的紅斑,數小時后消失,受試者均可忍受治療,不需要麻醉。吳燕虹等[20]觀察研究150例雀斑患者經聯合強脈沖光和射頻治療儀治療, 參數選擇光能:低能量14~25J/cm2,高能量22~38J/cm2,射頻能量則在12~25 J/cm3的范圍,手柄開關控制輸出,每秒脈沖:0.7 Hz,脈寬30ns,結果顯效率為73.3%,有效率為96.……0%。陳向東等[21]用IPL聯合E光(Polaris型)技術對32例應用IPL治療后皺紋和毛孔粗大改善不明顯的患者進行自身對照研究,以探討IPL聯合應用E光的臨床價值。結果32例患者中,聯合治療側面部較對照側面部皮膚更光亮,毛孔和皺紋變細變淺更明顯者18例,兩側對比無明顯差異者14例。

    5  結論

    強脈沖光光子美容技術作為一種新穎的、無損的、有效的治療方法, 在當前人們日益關心非損傷治療皮膚光損傷、光老化以及皮膚美容時,具有接近于甚至超過傳統治療方法的治療效果,而且具有副作用以及并發癥小、治療后恢復時間短的優點,可以總結為以下幾點優勢:(1)全面部治療;(2)可以同時改善多種皮膚問題,如祛除色斑、毛細血管擴張、局部毛發及改善皮膚質地等;(3)無創性,無需休息;(4)不良反應少而輕微。雖然相對于傳統治療方法來說,強脈沖光光子美容技術發展時間比較短,仍然有許多需要改進與完善之處,另外,強脈沖光系統的參數設置相對于傳統治療技術而言更復雜,需要操作人員對患者各種類型的皮膚、各種不同適應證采用何種參數組合具有相當的經驗。隨著強脈沖光光子美容技術經過工程技術人員與醫療人員共同的研究發展和臨床實踐,在繼續發揮該技術各方面優越性的同時不斷改進克服當前其自身存在的缺點,聯合其他激光美容治療技術 ,在將來的無損治療皮膚光損傷、光老化以及皮膚美容技術中扮演重要的角色。

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(編輯:李 木)


作者單位:736200 甘肅敦煌,敦煌市中醫院皮膚美容科


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