Lasery i inne źródła światła w terapii problemów skórnych 

Praca recenzowana

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

Skonstruowanie w 1960 roku pierwszego na świecie lasera przez Theodora Maimana stworzyło nowe możliwości, nie tylko w fi zyce i technice, ale również w medycynie. Słowo ?laser? to angielski akronim Light Amplifi cation by Stimulated Emission of Radiation; w bezpośrednim tłumaczeniu oznacza wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania. 

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 fi zycznymi 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 fi zjologicznych 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 specyfi cznych fotoakceptorów, inaczej tzw. chromatoforów. Substancje takie jak woda, hemoglobina, 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 specyfi cznych 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 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 fi zjologiczne (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 fi broblasów (13). Efekt stymulacji włókien kolagenowych fi - broblastów ? działanie przeciwzapalne (wpływ na produkcję cytokin przez makrofagi) ? jest wykorzystywany w teterapii 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 określonymco 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 specyfi cznym 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 owłosienia. 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. 

Tab. 1. Typy laserów

Tab. 2. Lasery pracujące w trybie Q-Switched stosowane do usuwania tatuaży

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 związwiązany 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).

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 800- 1100 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. 

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
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

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).

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.