半导体激光仪在连续模式下光纤走形间距离对大鼠皮肤紧皱影响的研究①

孙世杰，张 威，李 懿,倪金影

(佳木斯大学附属第二医院，黑龙江 佳木斯 154002)

半导体激光仪在连续模式下光纤走形间距离对大鼠皮肤紧皱影响的研究①

孙世杰，张 威，李 懿,倪金影

(佳木斯大学附属第二医院，黑龙江 佳木斯 154002)

目的:定量分析半导体激光仪德国D980对大鼠皮肤中胶原纤维及Ⅰ型胶原纤维含量变化的影响,进一步探讨半导体激光仪对大鼠皮肤紧肤除皱的影响机制。方法: 德国D980半导体激光仪照射大鼠，对实验区域进行背部脱毛处理。在同一治疗参数下，选择操作模式为连续模式，调节仪器功率为5w，能量密度为24J/cm2,各光纤走形间间距分别为0.5cm、1.0cm、1.5cm。取激光照射后3个月后的大鼠皮肤采用HE染色法观察皮肤胶原纤维的变化,ELISA检测方法定量分析Ⅰ型胶原纤维的含量。结果： 强脉冲光照射3个月后的大鼠HE染色结果显示胶原纤维含量增加，ELISA数据结果显示激光照射后Ⅰ型胶原纤维在数量上表达明显上调与对照组相比有显著性差异(P<0．01)，A、B、C各组间均有差异(P<0.01)，具有统计学意义(P<0．05)。结论：半导体激光仪可促使皮肤胶原纤维含量增加，进而达到紧肤除皱的效果，在实验的基础上为临床提供理论依据。

半导体激光；溶脂；紧肤；Ⅰ型胶原纤维

皮肤的质量直接决定一个人的容貌，人们对美容的意识也越来越强烈，过去的一些年中人们通常使用机械消磨和化学剥脱的方法来达到改变容貌的目的，可是随着临床的应用其负面影响也就暴露了出来，因风险因素较大，因此是一项不完善的技术。1961年梅曼(MaimanTH)制成了世界上的第一台激光器—红宝石激光，这之后，一种非常新的光源产生了,它被开发应用的第一个领域就是医学，并得到了日新月异的发展[1]。强脉冲光(intensepulsedlight,IPL)[2]是以激光照射产生的热作用原理进而影响皮肤机制的改变,它以其创伤小,恢复快等优点更易被人们所接受,是近几年来发展迅速并被整形美容医生广泛应用于临床治疗皮肤老化的一种新型技术方法。孙少敏，李怀荆[3，4]等学者实验证明中药也可有抗氧化作用，但因其疗效较漫长而不易被临床广泛采用。有学者在动物实验中发现，在经过IPL照射后能够改变实验动物皮肤中胶原蛋白的表达[5]。法国MSergeMordonden(2006年)等证明，采用同一个能量进行治疗时，980nm半导体激光比1064nmNd：YAG激光在治疗效果上更具优越性[6]。激光美容日益已被广泛应用，被人们所关注，但有关半导体激光仪对皮肤紧肤除皱的影响的相关研究过少，这个实验的定量分析是研究半导体激光嫩肤除皱大鼠的机制，进一步明确了半导体激光嫩肤的作用机制。为临床应用提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物及仪器

随机选取24只SD清洁级别大鼠,雌雄不限,体重为300～400g,12～24个月龄(均由佳木斯大学动物实验中心提供)。德国生产的D980半导体激光治疗仪，波长为980nm，有两种操作模式分别为连续模式、脉冲模式，可根据临床需要选择输出模式，输出功率1～25w,，并据实显示功率(w)治疗时间(s)能量密度(J)。脉冲数、脉宽的设定、均根据需要调节。

实验区域局部肿胀麻醉液配制：2%利多卡因1000mg+肾上腺素1mg+每升生理盐水含10mL碳酸氢钠。

1.2 实验方法

1.2.1 脱毛

在激光照射前一天对实验大鼠称量体重，以5%水合氯醛液行腹腔注射麻醉(3mL/kg)，待麻醉好后对待实验大鼠进行脱毛处理,将大鼠固定在操作台上，先用眼科小剪刀将大鼠背部长的毛发剪短,然后用8%硫化钠进行涂抹,以大鼠脊柱为分界线，两侧对称区域涂抹面积分别为5.0cm×7.0cm大小,3～5min后清除大鼠背部毛发,即时流水反复冲洗。对大鼠预实验区域用碳素墨水纹身标记，实验组、对照组标记区域面积分别为5cm×3cm，每0.5cm为一个标记单位。

1.2.2 激光照射

将24只SD大鼠随机分为3组,每组8只。称重，5%水合氯醛液行腹腔注射麻醉(3mL/kg)。调节德国半导体激光仪D980治疗参数，输出模式为连续模式，能量密度为24J/cm2，功率为5w，各平行光纤间距分别为0.5cm、1.0cm、1.5cm。实验区域局部碘伏消毒。预标记实验区域皮下充分浸润麻醉，完成后将光纤放置在金属套管内，通过大鼠皮肤的小切口插入实验组皮下组织，根据光纤顶端的氦氖红色光来确定光纤尖端所在层次及所在位置，缓慢而均匀移动微管。术中红外测温仪监测体表体温，体温不超过42℃术后背部皮肤涂冷凝胶，密切观察大鼠精神状态及皮肤情况。对照部分不做处理。

1.3 统计学方法

采用配对t检验分析进行统计学处理，统计软件为SPAA16.0软件。P<0.05为具有统计学意义。

2 结果

2.1HE染色

激光照射3个月后实验组与对照组对比可明显发现脂肪细胞显著减少，局部区域可见小的血管，胶原纤维数量增加明显，形态上增粗，纤维排列紧密，走形方向更加整齐有序。各实验组间对比，A组距离为0.5cm实验组显示脂肪细胞减少，纤维数量增加，纤维间间隙减少，但排列紊乱(图1a)；B组距离为1.0cm实验组显示脂肪细胞减少，纤维数量上增加，纤维增粗不明显(图1b)；C组距离为1.5cm实验组显示在皮肤组织重建过程中脂肪细胞减少，纤维数量明显增加，纤维间间隙减少，纤维粗大，排列整齐有序(图1c)。C组在皮肤组织重建过程中纤维数量和走形上的改变明显高于B组，由此可见连续模式下，光纤走形间距离为1.5cm时，皮肤紧皱效果最佳。见图1。

图1 作用3个月,弹力纤维变化情况(HE×100)

2.2I型胶原ELISA分析

见表1。ELISA法测定Ⅰ型纤维含量测定结果显示3个月后各组Ⅰ型胶原纤维含量数值均明显高于对照组。且在A、B、C三组中,c组数值明显高于A组，B组 差异有显著意义(P<0.01)。

表1 激光组和对照组Ⅰ型胶原纤维含量的比较±s)

3 讨论

皮肤老化分为两种自然老化和光老化，皮肤组织衰退的常见表现为生理功能障碍。皮肤的厚度会随着年龄的增加而有显著变化，人表皮20岁时候较厚，然后逐渐变薄，到晚年时，颗粒层可以收缩至消失，棘细胞生存期缩短。表皮细胞核分裂增加，因此增加了黑色素，而导致老人，大多是棕黑色。由于附着在角质层细胞的老化，皮肤表面变硬，失去光泽。真皮在30岁时最厚，之后逐渐变薄，配上渐变后萎缩。皮下脂肪减少，并且由于改变了弹性纤维和胶原纤维发生和皮肤的弹性和张力，进一步导致逐渐丧失，以皮肤松弛和皱纹。组织学改变是细胞外基质(extra-cellularmatrix,ECM)异常,以胶原减少较为突出明显[7]。治疗的主要目的是恢复ECM的正常皮肤老化结构，从而促进增加的胶原含量和纤维含量。通常状况下皮肤是以Ⅰ、Ⅲ型胶原为主,其中Ⅰ型胶原占皮肤干重的80%～85%,Ⅲ型胶原占15%～20%。因此在皮肤紧皱嫩肤过程中Ⅰ型纤维占主要地位. 光子嫩肤治疗皮肤的老化是选择性光热效应原理。IPL的波长为520～1200nm, 此范围内的光可以通过在不同的靶组织的皮肤被吸收，从而导致光热。因此，在这个过程中对皮肤的激光照射，可以有穿过皮肤和组织汽化表面具有极高的瞬时能量，并且由于激光照射产生的光的热效应更深层次的组织，并由此形成凝固热作用区，其结果是皮肤表面变得光滑，细腻。出现纤维组织热效应的深层原因纤维重组，纤维变得粗大，促使组织收紧，恢复弹性，光子嫩肤胶原蛋白造成的损害，损伤修复过程开始，胶原蛋白含量增加。Bitter[8]、Goldberg[9]、Hernandez-Perez等[10]进行光子嫩肤治疗后,通过HE染色发现活检组织中的胶原含量显著增加,胶原纤维变得粗大紧密。Negishi等[11]HE染色中也观察到增加的胶原含量和通过免疫组织化学染色法发现Ⅰ，Ⅲ型胶原含量有所增加，从而使IPL的临床疗效是通过重建和胶原实现增加胶原纤维的含量。但是,Prieto等[12]没有发现显著胶原蛋白新生，却发现蠕形螨的凝固性坏死，螨虫这种推测是坏死的皮肤质地改变的原因。而在激光照射胶原含量在上述学者观察到，但没有应用到定量分析,本试验选取波长为980nm的德国半导体激光仪作用于大鼠,观察大鼠皮肤胶原含量的影响,从客观上进一步明确光子嫩肤的生物学机制。

实验发现治疗后3个月后HE染色结果显示大鼠皮肤中脂肪细胞明显减少，胶原纤维有明显的增加、变粗，纤维紧密。I型胶原ELISA分析结果显示实验组I型胶原比对照组显著增多，各实验组间存在差异性。其中皮肤内增加的胶原含量，发现在真皮层，最表面的真皮其中显著增加，并且在一个位置，以减少皮肤老化的胶原蛋白主要是浅表真皮[5]。也有学者研究表明明采用CO2激光进行剥脱性嫩肤时,皮肤的胶原增加最明显的位置在真皮浅层的Grenz区域[13]，IPL同样能够使Grenz区域的胶原含量得到显著增加.因此可以证明激光可以在一定程度上能够增加皮肤中胶原含量的增加,进而使皮肤紧缩,实现面部年轻化。在此实验过程中HE染色结果表明实验组与对照组对比可发现脂肪细胞明显减少，纤维增加，紧密粗大。实验组C组胶原纤维的数量增加、粗大、紧密比A组，B组更为显著。ELISA结果显示Ⅰ型胶原纤维含量数值均明显高于对照组。且在A、B、C三组中,c组数值明显高于A组，B组 差异有显著意义(P<0.01)。由此可见激光组与对照组由明显的差异，实验组间差异明显，激光能够引起皮肤纤维形态和数量上的改变，从根本上使皮肤细嫩。

总之，本研究中观察到由半导体激光装置的定量分析可引起大鼠的皮肤增加胶原含量,在连续模式下各平行光纤走形间距离为1.5cm时，皮肤紧肤效果最佳，因此为临床上使用半导体激光仪提供理论依据。

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The study of effects of Semiconductor lasers in continuous mode optical fiber contorts the distance on rat skin tight knit

SUNShi-jie，ZHANGWei，LIYi，NIJin-ying

(The Second Affiliated Hospital of Jiamusi University, Jiamusi 154002, China)

Objective: To quantitatively analyze the effects of semiconductor lasers on type Ⅰrat collagen fiber content; and to further explore the effects of semiconductor lasers on firming anti-wrinkle. Methods: Germany D980 type semiconductor laser irradiated rats and removed back hair. Under the same treatment parameters, we chose power of 5w, energy density of 24 j/cm2, spacing between each fiber contorts of 0.5cm,1.0cm,1.5cm. The content of collagen fibers of rats skins that were 30 days after laser irradiation were quantitatively analyzed by ELISA Ⅰ test method. Results: As for rats after 3 month' intense pulsed light irradiation, ELISA data showed that Ⅰ type collagen expression was obviously up-regulated significantly after laser irradiation compared with the control group(P<0.01).ThereexisteddifferencesbetweengroupsA,B,andC(P<0.01).Theresultshadstatisticalsignificance(P<0.05). Conclusion: semiconductor laser can make the skin collagen protein content increased, thus to achieve the effect of firming anti-wrinkle, which provides a theoretical basis for clinical in the light of the experimentsl.

semiconductor laser; dissolve fat; firming; Ⅰ type collagen fibers

孙世杰(1989～)女，黑龙江绥芬河人，在读硕士研究生。

张威(1963～)男，黑龙江哈尔滨人，博士。E-mail:zhangwei@163.com。

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B

1008-0104(2015)02-0096-03

2014-11-19)