皮肤科激光器发展现状及不同靶色基激光临床应用进展

2021-11-29曾小芳相文忠

中国医疗美容 2021年3期

曾小芳，相文忠

(杭州市第三人民医院皮肤科，浙江大学医学院附属杭州市皮肤病医院，浙江杭州 310009)

随着高选择性激光器涌现并不断推陈出新，可对这些医用激光器从激光介质、脉冲宽度、输出方式、表皮损伤情况、靶色基等不同角度进行认识[1]。常见的激光介质类型有气态、准分子、液态染料、固态晶体、半导体、光纤等；激光脉冲宽度意指发射至结束的持续时间，根据脉冲宽度分类可分为毫秒、微秒、纳秒级激光器，现今皮秒、飞秒级激光器陆续面世。激光释放能量的输出方式可将其分为连续波、半连续波、脉冲激光器等。其中连续波是指以稳定连续的光束释放能量，而脉冲激光的能量以脉冲形式释放。根据脉冲宽度不同，脉冲激光可分为长脉冲激光(脉冲宽度为毫秒)和短脉冲激光(脉冲宽度为纳秒)。其中长脉冲激光有长脉冲翠绿宝石激光、长脉冲掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）激光，短脉冲激光器包括各种调Q激光器。半连续激光虽也以脉冲形式释放能量但脉冲之间的间隔无法调整，铜蒸气激光属于此类激光。根据表皮损伤情况可分剥脱性和非剥脱性激光。常见的剥脱性激光有CO2激光和铒激光（Er：YAG），而非剥脱性激光包括Nd：YAG激光、红宝石激光、绿宝石激光和脉冲染料激光等。根据作用的靶色基不同，可分为以水分、血红蛋白、黑色素为靶色基的激光器。本文将从激光介质、表皮损伤情况、作用不同的靶色基角度对激光器分类作一综述。

1 根据使用的激光介质种类来分类

1.1 固态激光器

主体材料为玻璃或晶体材料，离子作为杂质被引入到玻璃或晶体的主体材料中。稀土元素如铈、铒、铽等是最常用的掺杂剂。蓝宝石（Al2O3），掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG），掺钕玻璃（Nd:Glass）等为激光介质的主体材料。它的常见波长包括694、755、1064、2940nm等波长。其中最常用的是Nd:YAG激光器，第一台固态激光器是红宝石激光器，其他常见的有翠绿宝石755nm、掺铒石榴石（Er:YAG）2940nm激光器等。

1.2 气态激光器

通过激光介质内部的气体释放电流以产生激光，是第一个将电能转换为光能的激光器。此类激光器包括488～514、510、568、578、10600nm等波长。最常见的激光器有氦-氖（He-Ne）、氩离子、CO2、铜蒸汽激光器等。其中He-Ne激光器是最早出现也是最常见的气态激光器，主要输出可见红光，属于小功率、连续型气态激光器。气态激光器和固态激光器发展最早，这两种激光器输出功率大而稳定，使用耗材少、效率高。

1.3 准分子激光器（名称源自激发和二聚体）：

该激光器将氯和氟之类的反应性气体与氩气、氪气和氙气之类的惰性气体混合。当受到电刺激时，会产生假分子或二聚体，而当被激射时，会产生308nm的紫外光。其特点是波长短，功率高，属于脉冲激光器。

1.4 染料激光器

在溶液或悬浮液中使用有机染料（如若丹明6G）作为激光介质，输出波长介于红外线和紫外线之间。脉冲染料激光产生波长为585或595 nm的可见光脉冲。此类激光通常可用于更宽的波长范围，由于荧光跃迁最大的特点是连续可调，这使它们适合用作脉冲激光器[2]。其优点是输出功率大、光学性质好，缺点是需不断更换染料、保养复杂、效率较低。

1.5 半导体激光器

也称为二极管激光器，它的波长包括532、800、810、940和980nm。虽然半导体的激光器也处于固态，但由于固态激光器通常是光泵浦而半导体激光器是电泵浦，并且涉及不同的物理过程，因此半导体激光器区别于固态激光器。半导体激光器价格低廉，能量转换效率高，对环境要求低，使用寿命长,发展较快[3]。

1.6 光纤激光器

与固态激光相似又有所区别，介质是包层光纤波导结构，内部掺杂剂包括镱、铒、钬和铥，绝大部分泵浦方式为二极管泵浦，少部分为串联泵浦[4]。随着超短脉冲概念的提出，光纤激光技术获得极大发展，特别是在脉冲持续时间和脉冲重复频率方面。输出平均功率的增加、模式锁定机制的多样性、介质的多样性以及高适应性的设计开启了光纤激光器的潜在用途。医用光纤激光器不再处于发展的初级阶段，正逐渐开发可用于美容医学，如皮肤再生或表面修复[5]。光纤激光器具有光束质量高、性能优越、功率效率高、拥有成本低等优点。

2 根据表皮损伤情况进行分类

2.1 剥脱性激光

剥脱性激光治疗通过高能量密度的激光作用于皮肤中的水，通过气化目标组织达到去除表皮和真皮浅层的目的。这个过程可以促进胶原蛋白的形成，并导致皮肤收缩和紧致，可用于光老化和瘢痕的治疗，也对雀斑、脂溢性角化等浅表性色素沉着有一定疗效。该类激光主要包括CO2激光和Er：YAG激光[6]。与Er：YA激光相比CO2激光拥有更强的穿透力，可将更多的热量传递至皮肤浅层，紧致效果更好，但同时红斑消退期延长，色素沉着和瘢痕增生的风险增加。在单独使用CO2激光器与Er：YAG激光技术之后，组合式CO2／Er：YAG激光器随之产生。研究表明，一台组合式双波长CO2／Er：YAG激光与单用CO2激光治疗相比可减少副作用[7]。

2.2 非剥脱性激光

非剥脱激光由于不损伤皮肤屏障，发生不良反应的风险较剥脱性激光小，近10年来得到快速发展。此类激光的靶色基不仅仅指水分，还包括血红蛋白和黑素颗粒。它是以逆转表皮色素的变性、血管扩张以及真皮基质成分的结构性损伤为目的[6]，根据患者的具体需要进行个性化治疗。其中以水为靶色基的非剥脱性激光包括1320nm Nd:YAG，1450nm半导体和1540nm铒玻璃激光器；以血红蛋白为靶色基的有脉冲染料激光；以黑色素为靶色基的有红宝石激光、绿宝石激光、Nd：YAG激光等[8]。

3 作用于不同靶色基的激光

3.1 以水分为靶色基的激光器

3.1.1 1320nm Nd：YAG 激光器

该激光可避免损伤表皮，是第一个进入商业市场的非剥脱激光器。皮肤中的水吸收1320nm波长的激光，从而在不破坏黑色素和血红蛋白的情况下产生均匀的能量分布[9]。因此该激光对I-IV型皮肤均有效，不会造成色素变化。此外可提高成纤维细胞的活力，刺激胶原蛋白和弹性蛋白原的产生，并缩小皮脂腺减少皮脂生成，可安全有效地治疗痤疮和瘢痕。但若要提高临床效果，还需与其他设备如强脉冲光和手术技术联合使用。

3.1.2 1450nm 半导体激光器：

与非剥脱性的1320nm Nd：YAG激光器相比，1450nm激光器作为新型治疗仪对于治疗轻中度瘢痕性痤疮有较好的反应，且被美国食品药品监督管理局批准用于炎症性痤疮。该激光直接作用于真皮上层的皮脂腺和胶原纤维，同时保留表皮，缩短了患者的停工期。同时聚焦在皮肤上的水，使得真皮上层被加热可达到治疗性损伤的目的[10]，疗效可观。

（3）充电站的工作方式以及充电设施使用情况。私家车主一般均会选择直流快充，目前大多数充电站也都已配备直流快充功能。而充电站的工作时间以及当前充电桩是否已经满载都是在进行路径规划时必须考虑的问题。在充电车位已满的情况下，可以选择等待空车位的出现或是提前预约车位。这将增加额外的出行时间或是费用。

3.1.3 1540nm 与1550nm 铒玻璃激光器及1550nm 铒玻璃激光器与1927nm 铥光纤激光器的组合

1540nm 和1550nm 铒玻璃激光器和1927nm 铥光纤激光器具有剥脱和非剥脱能力的分光激光器，可安全有效地治疗表皮色素沉着、光老化、黄褐斑、皱纹、萎缩性、手术性和痤疮相关的瘢痕以及其他缺陷[11]。该激光器以真皮中的水为靶组织，将其加热以控制组织的热损伤，大大减少了术后不良反应。

3.1.4 Er：YAG 激光器

2940nm 波长的光非常接近水的峰值吸收范围，因此吸收系数是CO2激光器的16 倍。这种更大的吸收系数使进入表皮的渗透深度减少了10 倍。基于这种优点，可对皮肤进行更精确的消融，而对周围组织的损伤更少。与CO2激光器相比，CO2 激光器略在组织缩紧方面更胜一筹,而Er：YAG 激光的副作用较小，术后水肿少，皮肤结痂的时间也较少[12]。

3.1.5 CO2激光器

10600nm 波长被组织水强烈吸收。当脉冲时间少于1ms，光束在100-200μm 时，激光会快速气化组织，每个脉冲可深达组织20 到30μm。由于连续波CO2激光器和短脉冲CO2激光器副作用发生率高，超脉冲或扫描CO2激光器得到发展[11]。超脉冲CO2激光器脉冲时间为1ms 或更短，医生可以手动使用直径为3mm 的脉冲，也可以激活计算机图形发生器；扫描CO2激光器是计算机控制下使用连续波CO2 激光扫描，确保没有任何一个区域接受重复治疗。

3.1.6 点阵激光

3.2 以血红蛋白为靶色基的激光器

3.2.1 脉冲染料激光（PDL）

若丹明染料溶解在溶剂中并由闪光灯泵浦发射激光并通过光纤传递到组织。目前PDL 发射的波长为585-600nm，脉冲宽度为0.45-40ms，光斑的直径可在3-12mm 之间变化。它可能是目前用于治疗浅表血管病变最特殊的激光，其优势在于它可以有效治疗多种类型的血管病变[15]，例如毛细血管扩张，血管瘤和酒渣鼻等，PDL 是鲜红斑痣的首选处理方法。

3.2.2 磷酸钛氧钾（KTP）激光器

Nd：YAG 激光通过KTP 晶体获得倍频效果，以发出532nm 波长，属于准连续激光器。脉冲持续时间范围从1-150ms，能量通量高达240J/cm2，并且光斑直径最大为5mm。它产生具有小光斑尺寸的能量脉冲，可用于治疗较小的血管，例如面部毛细血管扩张[16]。KTP 激光的优点是目标血管不会破裂，从而减少紫癜。此外，与其他激光器相比，它更小且更易于携带。缺点是肤色较深的患者通常会长期出现色素沉着，出现水疱或结痂。

3.2.3 长脉冲Nd：YAG 激光器

活性介质是掺有1-3%钕离子的YAG 晶体。Nd：YAG 长脉冲的脉冲持续时间可达300ms，能量密度可达900J/cm2，光斑尺寸范围为3-10mm，发射波长为1064nm。由于具有较长波长和脉冲持续时间，该激光可作用于较深且阻力较大的血管[17]。但与PDL 相比，使用这种激光时须更加小心，因为出现瘢痕和水疱的可能性更高。

3.2.4 长脉冲翠绿宝石激光器

发射的波长为755nm，脉冲持续时间3-40ms。光斑尺寸6-18mm，最大能量输出为100J/cm2。它主要用于激光脱毛和色素沉着病变的治疗。尽管在该波长吸收的主要生色团是黑色素，但血红蛋白也有一个很小但很明显的吸收峰。穿透深度达到2-5mm。这些特性使该激光器可用于各种更深，更耐受的血管病变。

3.2.5 半导体激光器

200-1400μm 的较小斑点尺寸可用于治疗较小的毛细血管扩张。由于与KTP 激光器类似的原因，532nm二极管对于Fitzpatrick I-III 型皮肤具有优势。较长波长的二极管激光器用于去除毛发，但也可用于深层血管病变。

3.3 以色素为靶色基的激光器

Q开关激光器作为一种脉冲激光器，包含类似快门的装置，通过打开设备以产生单个高峰值功率的强激光脉冲来释放能量。缩短激光的脉宽，可使更多的光能聚集在靶组织处，避免损伤周围正常组织[18]。不管是传统纳秒级的激光器还是皮秒、超皮秒激光器都属于调Q激光。由于脉宽短，激光能被黑素颗粒较好吸收，因此此类激光适用于色素曾素性皮肤病的治疗。

3.3.1 传统调Q 激光

包括调Q 红宝石694nm 激光、调Q 翠绿宝石755nm激光、调Q Nd：YAG 1064nm 激光和倍频调Q Nd：YAG 532nm 四种激光。调Q 模式下的脉宽为纳秒级(10-9 s)。基于选择性光热作用原理，此类激光对黑素的吸收性好且穿透力强，可用来治疗各种内源性或外源性的色素性疾病[19]。其中694nm 的波长不利于被血红蛋白吸收，因此引起紫癜或出血的风险相对较其他激光要小；755nm 和1064nm 波长穿透更深，不仅适用于表皮色素增加性疾病，同时能够更加有效地治疗真皮色素性皮损。大光斑低能量调Q 开关1064nm 激光对于治疗黄褐斑疗效确切，副作用小，安全性高[20]。但由于黑素和血红蛋白都吸收1064nm 的光，因此水疱和紫癜时有发生。倍频调Q Nd：YAG 532nm 激光不仅适用于治疗表皮色素增生性疾病，对于红色文身亦有较好效果，但治疗红色文身次数要多与黑色文身。

3.3.2 皮秒激光

皮秒激光具有皮秒级脉宽(10-12 s)，根据脉宽不同可分为超皮秒（1-400ps），皮秒（400-700ps），亚皮秒（700-1000ps）。目前国内获得CFDA 认证的有蜂巢皮秒Picosure 和超皮秒Picoway，前者波长为755nm，脉宽为500-750ps；后者波长为532nm 和1064nm，最短脉宽达到300ps。与传统纳秒激光不同，皮秒激光主要作用机制不是选择性光热作用而是光机械作用，由于脉宽短，产生的高峰值功率波作用在靶组织时产生强烈的机械波，瞬间使细胞气化，色素颗粒成粉尘状态，同时减少炎症后色素沉着发生的风险[21]，皮秒激光除了对色素性疾病有较好的疗效外，在皮肤光老化、痤疮、瘢痕等方面也显示出较好的效果[22]。