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皮膚科的雷射光電治療:各種雷射、脈衝光、電波拉皮、電漿之原理與應用

台大皮膚科  王修含 醫師

(2008年更新版,初版原載於2007年10月「健康世界雜誌」第261期)


科技的進步推動醫療的進展,亦使皮膚科學與美容醫學水準突飛猛進,尤其表現在多樣化的皮膚雷射科技。在利用雷射光電科技處理皮膚問題時,若對這項治療方式有基本的了解,應可協助大家與醫師之間的溝通。


雷射(laser)是「Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation」的縮寫,亦即經過激發放大強度後的光線,因此又稱為「激光」。光線可視為由無數個「光子」(photon)所組成的能量體,構成一般光線的光子為散亂排列的形式,猶如廣場上漫遊的民眾,而構成雷射的光子則具有嚴密的一致性,猶如訓練嚴格的軍隊。所以在相同能量(光通量)的情況下,一般燈泡的光線只會讓人感到明亮、灼熱,但雷射光束則具有相當的破壞性。雷射的光子是由能量系統藉由工作介質(laser medium)所形成,之後這些光子便於光腔(optical cavity)內來回振盪數百次,並產生共振,最後形成高強度的雷射光束,最後穿出共振腔,所以具有一般光線不及的能量特性。



一、皮膚雷射的治療原理


愛因斯坦在1917年即提出了雷射原理的論文,但直到1959年,Theodore Maiman才以紅寶石為工作介質材料,製作出歷史上的第一部雷射機器。自1963年起,紅寶石雷射開始運用於治療皮膚疾病,例如基底細胞癌。之後的二十年,則以氬氣雷射治療血管瘤、以二氧化碳雷射氣化表皮與真皮層的疾病,但其熱傷害常造成肥厚性疤痕與皮膚色素異常,影響病灶的美觀。在1983年,哈佛大學兩位皮膚科醫師R Rox AndersonJohn A Parrish提出「選擇性光熱分解」(selective photothermolysis)理論後,皮膚雷射醫學才展開大幅的發展。


皮膚組織有三種雷射作用的目標,稱為「載色體」(chromophore:黑色素、氧合血紅素,與水分子。每種標的物各有合適的吸收波長,故可選擇相對應雷射來將它們破壞。皮膚的各種構造具有不同的「熱緩解時間」(thermal relaxation time,亦即組織吸收能量昇溫後,在未傳導熱量至鄰近組織的情況下,90%的組織立即降溫至最高溫度一半所需之時間,此時間約與組織直徑平方成正比。標的物暴露於雷射光束的時間稱為「脈衝寬度」(pulse duration。每單位面積接受的雷射能量稱為「能量密度」(fluence)。若以特定波長,能量密度充足的雷射光束,以小於或等於標的物「熱緩解時間」的「脈衝寬度」照射皮膚,則可選擇性地以熱能分解標的物,但不使這些熱能釋放至周圍的組織,減少不必要的傷害,此即「選擇性光熱分解」(selective photothermolysis)的治療原理。



二、皮膚科常用的雷射光電治療方式


皮膚雷射種類繁多,但一般而言,可分類為磨皮雷射、色素雷射、血管雷射等,簡介常見者如下:



(一)磨皮雷射(Resurfacing laser)



磨皮雷射利用紅外線波段,使水分子吸收,產生汽化作用,將軟組織依序由表淺的部位層層去除,適用於除痣、除疤等情況。


1. 二氧化碳雷射(Carbon dioxide laser)


波長高達10600奈米 (nm),為最早用於磨皮的雷射,亦具止血效果,但易造成肥厚性疤痕的副作用,目前已很少單獨運用於皮膚美容用途。



2. 鉺雅克雷射(Er:YAG laser)


波長為2940 nm,可汽化與切割軟組織,但較不會造成周邊組織的熱傷害,可用於去除痣、脂漏性角化症(俗稱「老人斑」)、汗管瘤(好發於下眼皮的膚色丘疹),亦可磨去痘疤、外傷疤痕重建、除皺。



3. 分段式換膚雷射(Fractional resurfacing laser)


對皮膚而言,雷射治療是種利用破壞方式達到再生的治療方式。分段式換膚雷射的原理,是以雷射探頭產生微陣式光學圓椎,同時放出數條微光束(光點大小僅約10 mm)微創皮膚,因此每次探頭照射下,僅有部份皮膚受到破壞,避免大面積同時治療所可能的副作用,如反黑、感染等問題。


目前常見機型為「飛梭」(FraxelTM Laser)與「晶鑽飛梭」(Lux1540 FractionalTM Laser)等眾多機型,波長各異,但原理相似。


「飛梭」雷射的波長為1550 nm,治療時需使用導光藍液塗在治療部位,後來雷射廠商推出所謂的「二代飛梭」,為能量提昇的版本。


「晶鑽飛梭」事實上為脈衝光平台,但利用鉺:玻璃介質(Er:Glass medium),產生波長1540 nm的雷射波長,不需導光藍液即可施作,且利用接觸式冷卻系統減低疼痛感。


它們皆可治療皺紋、痘疤、外傷疤疤、色素斑、肝斑,且可作用於真皮層的膠原蛋白,具有促進真皮再生與重組的效果。事實上,這兩種「飛梭」雷射皆不會產生傳統磨皮雷射術後可見到的「開放性傷口」,術後的結痂是因角質層受雷射光束照射後變性剝離,不是真正的傷口,所以即使是大面積的使用,也不會有感染與傷口照顧的問題,大幅提高治療的方便性。

3. 電漿(plasma)


電漿其實不是雷射,但也有類似磨皮與治療疤痕的效果,詳細內容將於後面的「(六)其它電磁能量治療術」段落介紹。




(二)色素雷射(Pigment laser)


色素雷射的波長可被黑色素(melanin)吸收,進而產生破壞作用,因此可用於除斑、除毛,以及除刺青。


1. 紅寶石雷射(Ruby laser)


波長694 nm(紅光),是目前色素雷射中效果最好的雷射,但亦有其缺點,皮膚在術後會出現浮腫,對東方人的膚色,也可能會出現術後「反黑」,即「發炎後色素沉著」的惱人情況,所幸「反黑」在數月之後,會逐漸淡化。


適用於移除表皮與真皮層的色素性病灶,如太田母斑、貝克氏母斑、顴骨母斑、藍黑色刺青、除毛,效果明顯,可合併磨皮雷射,除去傳統雷射觀念中須利用切除手術方能徹底移除的真皮痣。



2. 紫翠玉雷射(Alexandrite laser)


波長755 nm(紅光),與紅寶石雷射皆為紅光雷射,但因波長較長,所以穿透深度稍深,可移除上述的色素病灶,亦有專用於除毛的機型。



3. 銣雅克雷射(Nd:YAG laser)


具備532 nm(綠光)與1064 nm(紅外線)雙重波長的模式,可依需要調整兩種波長,對淺層色斑可用532 nm,而對深層病灶則使用1064 nm


目前常見的「黑娃娃柔膚雷射(碳粉雷射)」就是利用銣雅克雷射機型的治療方式,但因使用時須在治療部位塗敷碳粉,除了使用不方便,也具有危險性,因為碳粉一旦吸入人體,將沉積於肺部,造成「塵肺症」的可能,因此雷射廠商以相同的光源,調整雷射光波的波型與脈衝寬度,推出不需塗敷碳粉的「淨膚雷射」(又稱為「C6雷射」或「白瓷娃娃雷射」),具有改善暗沉膚色、美白、刺激真皮層膠原蛋白再生、緊緻膚質的效果,對傳統雷射觀念中無法治療的「肝斑」也具有明顯的療效。


在臨床經驗上,亦有改善出油性肌膚、縮小毛孔、去除細毛、治療青春痘的功效,據推測可能是細毛(vellus hair 與皮脂腺受雷射光束破壞產生的效果。傳統的色素雷射運用於有色人種,常有術後「反黑」的問題,但「淨膚雷射」術後反黑的機率減少許多,較適合東方人膚質,但術後可能會造成皮膚表面發紅或輕微紫斑的情況,所幸此為可逆性的變化,一般可於一至三天內消退。



(三)血管雷射(Vascular laser)


1. 氬雷射(Argon laser)


波長為418 nm(藍光)與514 nm(綠光),為最早應用於血管性病灶,如血管瘤、葡萄酒色斑。但常伴隨色素永久性脫失與肥厚性疤痕的副作用,目前已經很少使用。



2. 染料雷射(Dye laser)


波長介於577600 nm(黃光),一般皆以585595 nm來治療。配合冷卻系統,可降低治療時的疼痛感。進行多次治療後,可有效減小血管瘤的病灶,為目前血管性雷射的最佳選擇之一。



3. 長脈衝銣雅克雷射(Nd:YAG laser)


又稱為柔絲光雷射(Gentle YAG laser),利用波長1064 nm的長脈衝寬度雷射,破壞血管性構造,亦可用於除毛與回春。



(四)其它雷射


1. 低能量雷射


如氦氖雷射(Helium Neon laser)(波長632.8 nm)與半導體雷射(Diode laser) (波長780 nm),利用生物刺激作用(biostimulation),可治療分節型白斑、慢性潰瘍、褥瘡、皰疹後神經痛。



2. 準分子雷射(Excimer laser)


利用惰性氣體與鹵素產生波長308 nm的紫外線雷射,可治療白斑、乾癬等皮膚疾病,因具高強度的紫外線能量,不可長時間過量照射,使用時亦須注意加強眼睛的保護,避免產生白內障。



(五)脈衝光(intense pulsed light source)


利用波長4301200 nm的光波,對皮膚造成光熱刺激以進行治療,因此脈衝光並非真正的雷射,而是一種複合波長光能的輸出系統,也因此特性,可用於多種功能,包括除去表淺的色素斑、血管病變、除毛,亦可用於促進真皮層膠原蛋白重組,治療範圍比單一波長的雷射較廣泛,具有改善膚質的效果。目前亦有廠商推出脈衝光平台,藉由更換各式探頭,以脈衝光達到雷射光治療的效果。



(六)其它電磁能量治療術


1. 電波拉皮


傳統拉皮的方法,須利用外科手術切除一部份皮膚,風險較高且不方便。電波拉皮是利用「無線電射頻」(radiofrequency)的能量,以類似微波爐的原理,使真皮層的膠原蛋白受熱收縮,產生再生與重組的效果,進而緊緻膚質,達到拉皮的效果。



2. 晶鑽光波拉皮


利用脈衝光平台產生複合波長的光波,然後以濾鏡擷取850-1350 nm的紅外線波段,導入真皮層產生熱能,與電波拉皮的情況相同,皆使膠原蛋白收縮、再生、重組,但因使用能量方式不同,且利用接觸式冷卻系統,可減低治療時的疼痛感。


3. 磁波光


藉由脈衝光系統產生光波,施打於皮膚表層,並產生熱量,降低皮膚內部的阻抗(impedance),讓所謂的「磁波」(即「無線電射頻」radiofrequency)產生的離子流(ion flow)能作用於皮膚深層(真皮層),但同時又以約攝式5度的冷觸探頭保護表皮細胞,達到「外冷內熱」的效果。此種能量協同作用的技術稱為"Electro-Optical Synergy"(ELOS)。


磁波光可去除表層的色素斑、治療微血管擴張與青春痘,並能刺激膠原蛋白新生,達到收縮毛孔與去除細紋的功效。若改用長脈衝探頭,亦可用於除毛,除了黑色的毛髮外,對於不具色素的白色毛髮亦有效果。



4. 電漿 (plasma)


電漿是宇宙中存在最多的物質,為物質之第四態,但在地球表面較為罕見。事實上,暴風雨中,不同電性雲層相互作用,產生的閃電紫色電弧,即可作為電漿的具體形態意象。


近年來逐漸熱門,所謂的「電漿活膚術」(「電漿再生術」),是利用高頻電氣,激發氮氣分子,使原本電中性的氮氣分子解離為帶有能量的氣體離子與電子,此即為電漿。


電漿對於皮膚的作用,可分為兩個區域,中間會形成「裂解線」(line of cleavage)。較表層的皮膚會受到熱傷害(zone of thermal damage),瞬間形成痂皮,而較深層的真皮層,則為「熱修正區」(zone of thermal modification),纖維母細胞會受到刺激,產生新生的膠原蛋白,據原廠之研究報告,其持續再生的時間可達12個月,因此具有改善細紋、痘疤、疤痕的功能。


在臨床實務上,電漿治療可分為低能量與高能量療程兩類,差異在於熱修正區的深度。


電漿的作用原理,可參考下列網站之動畫:


http://www.rhytec.com/content/ science/plasma-animation.jsp



三、皮膚雷射治療的注意事項


在雷射治療前,若有使用口服維生素A等影響膚質的藥物,應向醫師說明。


在治療前,應清潔皮膚,不可化妝,並可塗抹局部麻醉藥物,減少治療時的疼痛感。


雷射是高強度的能量光束,破壞力強大,須特別注意治療時的安全,尤其是眼睛的保護,因此在治療時,須適時使用適合的眼罩與護目鏡


治療過程中,雷射光束撞擊皮膚時會產生有如橡皮筋彈到或是燙到的輕微的疼痛感。


雷射治療後,若有磨皮等開放性傷口,可塗抹抗生素藥膏即可,或直接貼上人工皮。並可立即冰敷,緩解皮膚疼痛,且須注意防曬,可使用深黑色洋傘或衣物遮陽,並配合使用防曬品。



四、治療無效的常見原因


皮膚科醫師在操作雷射前,會先對病灶進行診斷,以皮膚生理學的專業,評估病灶內以何種「載色體」為主,進而選擇對應的雷射波長,並依據熱緩解時間的數值,調整機器的脈衝寬度。並輔以皮膚病理學的知識,了解這些載色體在病灶內分布的範圍、深度與密度,然後依據皮膚科學臨床經驗,調整機器的能量密度與光點大小,以最佳的參數達到最好的療效。


皮膚雷射治療無效的最常見原因,在於錯誤的波長、不適當的機器參數,與治療次數不足。


醫用雷射是一門相當專門且分工精細的學問,須由受過專業訓練的醫師才可發揮最佳的功能。以皮膚雷射為例,雖然目前的雷射機器設計得相當人性化,工程師已將雷射能量、脈衝時間等參數做了精密的設定,使得操作更加容易,但一般未接受皮膚科學訓練的雷射操作者,在使用雷射治療皮膚病灶時,可能會直接套用雷射廠商設定的參數,忽略皮膚生理學與病理學的思考流程,除了有可能因診斷錯誤,造成無效治療,也無法針對個別情況調整最佳參數,不易達到最好的療效。對於病灶分布較深或密度較高,如真皮痣、刺青、血管瘤,也往往需要多次的治療才有效果。



五、結語


利用各種能量,例如電氣燒灼、超音波、雷射、脈衝光、無線電射頻、電漿,進行醫療行為已是未來的趨勢。一般人面對自身的皮膚問題,除了向合格的皮膚專科醫師求助,若對可能運用的相關光電理療設備有基本的認識,可減少與醫師溝通時的障礙,亦能增進對治療行為的認識。


最後提醒一點,面對日新月異的生醫光電科技,大家不應有科技的迷思最新的不一定是最適合您的,例如以疤痕治療工具而言,最新的電漿不一定比飛梭好,飛梭也不一定比傳統磨皮雷射好,應視個別情況而定。治療前應先充分了解您的狀況,並與醫師討論,才做最後的決定。



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