8009
17.03.2016
Авторы статьи: Автор: Краюшкин Павел Владимирович, врач-биохимик, медицинский директор компании Premium Aesthetics (Москва)
Содержание
На сегодняшний день фракционный фототермолиз является ключевым методом аппаратной косметологии, когда речь идет о коррекции возрастных изменений и фотостарения, выравнивании микрорельефа кожи, удалении рубцов и стрий.
Кроме клинически доказанной эффективности, к плюсам метода относятся: возможность использовать его при любом фототипе кожи и на любом ее участке, безопасность, короткий реабилитационный период и минимальный риск побочных эффектов.
С момента изобретения фракционного фототермолиза прошло уже более 10 лет. С тех пор появилось множество различных фракционных лазеров, а сам метод претерпел значительные изменения. Впрочем, его суть осталась прежней — лазерное излучение, разбитое на микролучи («фракции»), создает в коже точечные повреждения.
Представляется краткий обзор существующих лазерных методов, основанных на принципе фракционного фототермолиза, а также ключевые характеристики фракционных лазеров.
В 2004 г. американские ученые из лаборатории фотомедицины Гарвардского университета Ричард Рокс Андерсон и Дитер Манштейн представили концепцию фракционного фототермолиза [1]. В том же году на рынке появился первый фракционный лазер.
Новый метод разрабатывался как альтернатива лазерной шлифовке (традиционной абляции) — травматичного воздействия, при котором полностью удаляется верхний слой кожи. Фракционный фототермолиз является более щадящим методом, поскольку лазерное излучение оказывает воздействие не на всю обрабатываемую область, а формирует в ней точечные зоны термического повреждения — так называемые микрозоны фототермолиза или микротермальные лечебные зоны (МЛЗ), окруженные интактной тканью.
МЛЗ обычно выглядят как узкие конусы, которые уходят в дерму на глубину до 1400 мкм. Размеры микрозон зависят от толщины лазерного луча, энергии и длины волны.
В процессе фракционного фототермолиза лазерное излучение поглощается водой. Поэтому термическое повреждение будет затрагивать в первую очередь живые клетки эпидермиса и дермы, содержащие ее в большом количестве, тогда как роговой слой, в котором воды мало, повреждается в последнюю очередь.
Чем ближе длина волны лазерного излучения к главному пику абсорбции, характерному для молекулы воды (3000 нм), тем интенсивнее термическое повреждение ткани и выше вероятность вапоризации (испарения) рогового слоя. В зависимости от длины волны лазерного излучения и степени повреждения ткани выделяют 2 типа фракционного фототермолиза.
1. Неаблятивный тип. Лазерное излучение с длиной волны от 1400 до 2000 нм; приводит к коагуляции эпидермиса и дермы за счет их нагревания до 45–90 °С. При этом роговой слой остается неповрежденным, то есть барьерные свойства кожи сохранены.
2. Аблятивный тип (фракционная абляция). Лазерное излучение с длиной волны более 2000 нм; вызывает мгновенный разогрев воды, содержащейся в тканях, до температуры 150 °С и выше. В результате происходит вапоризация эпидермиса (с разрушением рогового слоя) и дермы.
Длины волн лазерного излучения, использующиеся для аблятивного воздействия, обладают высоким коэффициентом поглощения в воде: для СО2-лазеров он в 100 раз больше, чем для неаблятивных устройств, а для Er:YAG — в 1000 раз. Также выраженность фракционного фототермолиза зависит от энергии излучения и характеристик микролучей.
Процесс восстановления при фракционном фототермолизе протекает гораздо быстрее, чем при традиционной лазерной шлифовке, поскольку в прилегающих к микротермальным лечебным зонам здоровых участках содержатся эпидермальные стволовые клетки и фибробласты. Сразу после образования МЛЗ происходит их активация, развивается процесс асептического воспаления, что в итоге приводит к синтезу новых структур эпидермиса и дермы, а также к их реорганизации [3].
Разбиение лазерного луча на множество микролучей, от которого зависит формирование МЛЗ и их распределение по обрабатываемой области, реализуется с помощью специальных устройств — сканеров.
Существуют так называемые стамп-системы, в которых лазерный луч разделяется системой микропризм на большое количество микролучей и образует на коже своеобразный отпечаток (штамп) из МЛЗ. Количество микропризм имеет фиксированное значение в каждом конкретном устройстве.
Распределение отпечатков производится непосредственно врачом-косметологом, что помогает проводить прицельную обработку проблемных участков, но создает проблему неравномерности воздействия: в одних местах отпечатки накладываются, в других — располагаются на удалении, а некоторые зоны остаются необработанными.
В случае наложения отпечатков могут образовываться участки интерференции (взаимного усиления); такие микрозоны имеют больший диаметр по сравнению с одинарными, поэтому их восстановление протекает более длительно и менее предсказуемо.
При использовании стамп-сканеров требуются системы охлаждения, поскольку одновременное формирование множества МЛЗ может приводить к перегреву прилежащих тканей и появлению ожогов. Подобная защита реализована в сканере CoolScan модуля ResurFX аппарата M22 (Lumenis, США).
В отличие от фиксированного количества микрозон, производимого стамп-сканерами, формирование МЛЗ «в движении» позволяет распределять их в зависимости от скорости перемещения рукоятки.
При каждом проходе формируется полоска с равномерным количеством МЛЗ по всей ее длине. Повторение пассов с использованием специальной техники проведения процедуры позволяет добиться высокого процента покрытия при отсутствии перегревания тканей. При этом на всех обрабатываемых участках количество МЛЗ будет одинаковым при одинаковом количестве проходов.
Данная технология носит название Continuous Motion Delivery System и используется во всех лазерах Fraxel. Она позволяет выполнять быструю обработку обширных областей, а также проводить точный контроль агрессивности процедур.
Классический пример неаблятивного фракционного лазера — Fraxel re:store. Он представляет собой эрбиевый оптоволоконный лазер с длиной волны 1550 нм.
Данное излучение имеет небольшой коэффициент абсорбции водой (около 10 см⁻¹), что позволяет ему проникать в ткани на глубину до 1,4 мм, то есть до сетчатого слоя дермы. На уровне рогового слоя, содержащего очень мало воды, практически никаких изменений не происходит, зато в живых клетках эпидермиса температура повышается до 90 °С.
По мере проникновения вглубь энергия излучения снижается, поэтому нагрев тканей в нижней дермальной части МЛЗ составляет 45–50 °С. Ширина МЛЗ в зависимости от параметров воздействия может составлять 70–350 мкм, а их плотность достигает 11 000 МЛЗ/см². Все они имеют коническую форму и расположены перпендикулярно поверхности кожи.
Тепло из области лазер-индуцированного нагрева передается и окружающим тканям, происходит формирование зон сублетального теплового шока, в которых сохраняется целостность и функция клеток.
В ответ на термический стресс в ближайшие 1–3 часа после облучения в зонах сублетального нагрева происходит выброс белков теплового шока (HSP‑47, HSP‑70, HSP‑90). Они препятствуют развитию апоптоза и запускают индукцию факторов роста (например, TGF‑β), интерлейкинов и других сигнальных молекул.
Эти соединения активируют процессы пролиферации в эпидермисе и дерме, стимулируют протеолиз и привлекают иммунные клетки (преимущественно макрофаги) в зону повреждения [3, 5]. Макрофаги поглощают часть коагулированных структур в области МЛЗ, а другая их часть постепенно эвакуируется на поверхность эпидермиса, формируя микроэпидермальные некротические обломки (МЭНО), содержащие меланин, фрагменты разрушенного коллагена и эластина.
Восстановление эпидермиса после неаблятивного фракционного фототермолиза протекает быстро: за счет активной пролиферации и миграции стволовых клеток уже через сутки базальный слой полностью восстанавливается. Тогда же начинается постепенное отшелушивание МЭНО, которое завершается примерно на седьмой день; эпидермис приобретает нормальную структуру без элементов дискератоза и спонгиоза [1, 2, 6].
Отмечается улучшение цвета и тона кожи за счет равномерного распределения меланина в новообразованных клетках эпидермиса. Восстановление дермы протекает медленнее: мигрирующие фибробласты начинают синтезировать коллагеназу и другие протеолитические ферменты, разрушающие коагулированные структуры.
На седьмой день в неповрежденных зонах под МЛЗ отмечается повышенная экспрессия коллагена III типа, что указывает на ремоделирование не только в зонах МЛЗ, но и в окружающих здоровых тканях [2]. Процессы перестройки коллагенового каркаса дермы продолжаются 2–3 месяца и приводят к уменьшению глубины морщин и снижению количества расширенных пор.
Абсолютные: эпилепсия, беременность, онкологические заболевания, псориаз, склонность к образованию келоидных рубцов.
Относительные: воспалительные процессы в зоне обработки, атопический дерматит в стадии обострения, проведение химических и других видов пилингов менее чем за 2 недели до процедуры, аллергическая реакция на анестетики (требуется подбор обезболивающих средств).
Эффективность и безопасность неаблятивного фракционного фототермолиза зависят от особенностей самих МЛЗ (глубина и диаметр) и особенностей их распределения (суммарная плотность, процент покрытия, уровень лечения).
Глубина МЛЗ напрямую зависит от энергии микролуча. Чем она выше, тем глубже термическое повреждение. Важно подбирать глубину воздействия в зависимости от расположения целевых тканей.
Для эпидермальных проблем (гиперпигментации, нарушения текстуры кожи) достаточно поверхностных МЛЗ и невысокой энергии. Хроно- и фотостарение кожи требуют создания МЛЗ на уровне сетчатого слоя дермы. Наибольшие уровни энергии необходимы для коррекции гипертрофических рубцов.
Подбор энергии зависит не только от показаний, но и от анатомической области: чем тоньше кожа, тем меньшие значения энергии используются. Например, на верхнем веке даже при коррекции гипертрофических рубцов рекомендуемая энергия не должна превышать 10 мДж.
Диаметр МЛЗ также зависит от энергии микролуча и определяет интенсивность заживления. Чем больше диаметр МЛЗ, тем медленнее происходят процессы восстановления.
При увеличении диаметра свыше 500 мкм период реабилитации становится сопоставим с лазерной шлифовкой, поэтому не рекомендуется превышать данное значение [7]. Диаметр МЛЗ зависит и от геометрических параметров микролучей, и от температуры кожи в месте повреждения [8].
При использовании Fraxel перемещение рукоятки лазера от одной границы зоны воздействия до противоположной называется пассом (проходом). Общее количество МЛЗ в каждом квадратном сантиметре, формируемое за один пасс, называется плотностью МЛЗ за пасс, а общее количество МЛЗ за всю процедуру — суммарной плотностью МЛЗ.
Суммарная плотность МЛЗ — ключевой параметр эффективности процедур, поскольку от него напрямую зависит процент поверхности кожи, подвергшейся разрушению. Пациенты легче переносят процедуры с большим количеством пассов и меньшей плотностью МЛЗ в каждом, однако время обработки при этом увеличивается.
У фракционных лазеров, работающих в режиме «стамп», суммарная плотность МЛЗ обычно достигается за один пасс, при этом в ряде систем этот параметр можно напрямую изменять.
Процент покрытия — один из основных параметров воздействия, от которого зависят эффективность и безопасность процедур. Он связан с диаметром и суммарной плотностью МЛЗ и представляет собой отношение площади поверхности микрозон воздействия к площади, на которой они распределены.
Подбор процента покрытия осуществляется с учетом фототипа кожи, способности к регенерации и пожеланий пациента: более выраженный результат при более длительной реабилитации или, наоборот, более короткий восстановительный период при менее выраженном эффекте. Для процедур средней агрессивности процент покрытия обычно составляет около 20 %.
Параметры воздействия взаимосвязаны, и изменение одного из них приводит к изменению остальных. В старых лазерных системах контроль осуществлялся в основном вручную, современные устройства используют различные программы для контроля воздействия.
Для подбора оптимального диаметра микролучей применяются автоматические системы оптимизации, позволяющие формировать МЛЗ максимальной глубины при минимальной энергии. Используются программы слежения за равномерным нанесением повреждений, например оптическая трекинговая система IOTS в лазерах Fraxel, которая обеспечивает одинаковое количество МЛЗ во всех зонах независимо от скорости перемещения рукоятки, перерассчитывая соотношения энергии и процента покрытия. Это позволяет прогнозировать результат и снижать риски до минимума.
Чтобы получить максимальный эффект от процедуры, необходимо подбирать параметры излучения в зависимости от индивидуальных потребностей клиента.
Излучение с длинами волн 1440 и 1550 нм (эрбиевые оптоволоконные лазеры и эрбиевые лазеры на стекле) имеет максимальную проникающую способность. Поэтому его используют при глубоких дефектах кожи — рубцовых изменениях, морщинах, стриях и расширенных порах.
Излучение с длиной волны 1927 нм (тулиевый лазер) проникает на глубину до 200 мкм и воздействует только на эпидермис. Его применяют для решения поверхностных проблем — при нарушении пигментации, актиническом кератозе, неравномерном цвете кожи.
Щадящее воздействие позволяет использовать высокий процент покрытия, что уменьшает количество необходимых процедур. Обычно для глубокого и поверхностного неаблятивного фракционного фототермолиза требуются разные аппараты, однако существуют комбинированные системы, например Fraxel re:store DUAL, оснащенный эрбиевым лазером для глубокого ремоделирования дермы и тулиевым (Tm:fiber) — для обновления эпидермиса.
Аблятивный фракционный фототермолиз характеризуется формированием МЛЗ с повреждением рогового слоя. Аппараты для подобных процедур по своей природе не отличаются от классических устройств, применяемых для лазерной шлифовки: обычно используются СО2‑лазер (10600 нм) и Er:YAG‑лазер (2940 нм).
Разница заключается в том, что лазерный луч воздействует не на всю поверхность, а на микрофракции, что обеспечивается специальными сканирующими устройствами или роботизированными системами управления лучом.
Лазерное излучение с длинами волн 2940 и 10600 нм, используемое для аблятивного воздействия, имеет очень высокий коэффициент поглощения в воде. Такие микролучи вызывают мгновенный разогрев воды в клетках до 150 °С и выше, что приводит к их быстрому разрушению и вапоризации тканей. При этом роговой слой разрушается под давлением вскипающей воды в зоне проникновения микролуча.
При аблятивном фракционном фототермолизе вапоризация на уровне дермы сопровождается мгновенной контракцией участка абляции; этот эффект более выражен для СО2‑лазеров. Вокруг «колодца» абляции формируется зона коагуляции, обеспечивающая хороший гемостаз и относительно чистое обрабатываемое поле. СО2‑лазеры, в отличие от Er:YAG, лучше прогревают ткани вокруг зон абляции, что важно для стимуляции неоколлагеногенеза.
Процессы заживления при аблятивном фракционном воздействии протекают дольше, чем при неаблятивном, однако эффективность подобных процедур в несколько раз выше. Это объясняется двумя основными факторами.
Высокая агрессивность воздействия — более интенсивный ответ. Поскольку излучение с длинами волн 10600 и 2940 нм поглощается молекулами воды гораздо активнее, чем излучение эрбиевого лазера 1550 нм, ответ на него более выражен: происходит выброс большего количества белков теплового шока и других сигнальных молекул, а процессы пролиферации и дифференцировки стволовых клеток, а также протеолиз разрушенных структур протекают значительно интенсивнее.
Устранение тканей — выраженный лифтинг. При аблятивном фракционном фототермолизе происходит не только разрушение, но и испарение микроучастков тканей: образуются пустые пространства, которые стягиваются оставшимися участками кожи. При использовании СО2‑лазеров также происходит контракция коллагена при его денатурации. Эти явления обеспечивают выраженный лифтинг даже после одной процедуры.
Абсолютные: беременность, эпилепсия, злокачественные новообразования в обрабатываемой области, V–VI фототип кожи, псориаз, склонность к образованию келоидных и гипертрофических рубцов, склонность к формированию поствоспалительной гиперпигментации, нарушения свертываемости крови или прием антикоагулянтов, аутоиммунные или иммунодепрессивные состояния.
Относительные: наличие воспалительных изменений в зоне обработки, прием фотосенсибилизирующих препаратов, прием изотретиноина в течение 6 месяцев, проведение химического пилинга или дермабразии в последние 3 месяца, проведение косметических инъекций в обрабатываемую область за 1 месяц до предполагаемой процедуры.
При аблятивном фракционном фототермолизе, так же как и при неаблятивном, скорость заживления каждой МЛЗ зависит от ее диаметра, что особенно важно при абляции на большую глубину. Идеальным аблятивным фракционным лазером считается аппарат, обеспечивающий минимально возможный диаметр МЛЗ при максимальной глубине. Для наиболее продвинутых СО2‑лазеров этот диаметр составляет не более 200 мкм.
Глубина МЛЗ напрямую зависит от энергии воздействия и подбирается исходя из показаний. При удалении пигментаций, выравнивании цвета кожи и коррекции мелких морщин обычно достаточно абляции на уровне эпидермиса (100–200 мкм).
При коррекции средних и глубоких морщин, а также рубцов (например, постакне) энергия выбирается в зависимости от степени изменения рельефа кожи. Чем выраженнее морщины, тем большая энергия используется, однако ее уровень и глубина абляции ограничиваются анатомическими особенностями, прежде всего толщиной дермы.
При проведении процедур фракционной дермальной абляции глубина формируемых МЛЗ обычно не превышает 1000 мкм. Более глубокое воздействие требуется при коррекции гипертрофических рубцов: например, при использовании аппарата Ultrapulse (Lumenis) в режиме SCAAR FX можно формировать МЛЗ глубиной до 4000 мкм.
Процент покрытия, как и при неаблятивном воздействии, является одним из основных параметров эффективности и безопасности. Он зависит от диаметра и количества МЛЗ. Увеличение процента покрытия приводит к более выраженному повреждению тканей и, как следствие, к более длительному периоду реабилитации.
Чем больше продолжительность импульса, тем больше энергии идет не на абляцию, а на разогрев окружающих тканей. Если длительность импульса превышает 1 мс, преобладающим процессом становится термическое повреждение, а не абляция [10]. Это характерно для множества аппаратов, работающих в непрерывном режиме (Continuous Wave, CW).
При медленной экспозиции луча тепло успевает распространиться в окружающее пространство и расходуется на избыточный разогрев. Это приводит к формированию большой зоны коагуляции вокруг «колодца» абляции, увеличивая время регенерации, а также может вызывать эффект обугливания.
Для получения «чистой» абляции необходимо уменьшить продолжительность импульса. Считается, что максимально безопасное и в то же время эффективное воздействие обеспечивают импульсы с длительностью до 1 мс; режим работы аппаратов, генерирующих короткие мощные импульсы, получил название «суперимпульсный». Он реализован в СО2‑лазере AcuPulse (Lumenis, США). Та же компания разработала аппарат UltraPulse, работающий в еще более кратковременном «ультраимпульсном» режиме — до 0,2 мс.
При выборе СО2‑лазера для процедур фракционной абляции следует в первую очередь обращать внимание на наличие суперимпульсного либо ультраимпульсного режима. Возможность использования этих режимов позволяет снизить вероятность осложнений, например поствоспалительной гиперпигментации и образования рубцов.
Важное значение имеет также качество изготовления и надежность световода и сканирующей системы. В выборе аблятивного лазера играет роль больше факторов, чем в выборе неаблятивного.
Поскольку в классическом исполнении СО2‑лазеры применяются для послойной абляции и иссечения мягких тканей, многие клиники выбирают такой аппарат, который можно использовать не только в косметологии в качестве фракционного лазера, но и в гинекологии, дерматологии, хирургии, отоларингологии и других областях медицины как лазерный скальпель.
Для фракционного СО2‑лазера, используемого в косметологии, интересна возможность работы на разной глубине. Это реализовано, например, в лазере AcuPulse (Lumenis).
В последние годы аблятивный фракционный фототермолиз используется как способ повышения проницаемости кожи для различных активных компонентов. Этот вариант более агрессивен, чем неаблятивное воздействие, и применяется преимущественно при серьезных заболеваниях и терапии кожных новообразований [12].
Также исследуется возможность введения вакцин с помощью подобных процедур [13]. При этом показано, что и неаблятивное фракционное лазерное воздействие может повышать проницаемость кожи для компонентов косметических средств.
Было продемонстрировано, что обработка излучением 1440 нм лазера Clear + Brilliant (Solta Medical, США) усиливает локальное проникновение L‑аскорбиновой кислоты в кожу в 2,7 раза по сравнению с интактным контролем, а излучение 1927 нм (рукоятка Clear + Brilliant Perméa) повышало этот показатель в 5 раз [14].
Поскольку излучение с длиной волны 1927 нм поглощается водой более интенсивно, чем 1440 нм, при его воздействии формируются более поверхностные и обширные повреждения. Более высокий коэффициент абсорбции 1927 нм приводит к феномену частичной вапоризации воды рогового слоя [15].
Это вызывает образование извилистых микропор, которые проходят через роговой слой. Через них к живым слоям клеток легко проникают небольшие молекулы, тогда как для микроорганизмов и крупных веществ эти структуры остаются непроницаемыми [14].
В аппаратной косметологии отмечается общемировая тенденция передачи части функций человека системам с элементами роботизированного управления. Предполагается, что это уменьшит влияние человеческого фактора и повысит эффективность и безопасность процедур.
В отношении фракционного фототермолиза часть работы специалистов могут взять на себя системы автоматического перемещения лазерного излучателя. Вторая тенденция — миниатюризация и многофункциональность, что обусловливает возможность появления компактных лазеров с системой «all‑in‑one».
Ожидается появление новых неаблятивных лазеров с разными длинами волн (до 2000 нм), а усовершенствования в области оптоволоконных и диодных лазеров могут привести к созданию комбинированных аппаратов, одновременно генерирующих излучение разного диапазона.
Абстракт. Принцип фракционного фототермолиза был предложен в 2004 г. как замена агрессивной лазерной шлифовке кожи. С тех пор появилось множество вариантов использования данной технологии. На сегодняшний день активно применяются различные неаблятивные и аблятивные фракционные лазеры.
Для выполнения эффективных и безопасных процедур очень важно понимать значение таких параметров обработки, как минимальный диаметр микрозон, глубина и процент покрытия. В статье рассмотрены основные механизмы повреждения и восстановления тканей при разных вариантах фракционного фототермолиза, а также приведены данные по особенностям работы аппаратов.
Ключевые слова: фракционный фототермолиз, неаблятивный фракционный фототермолиз, аблятивный фракционный фототермолиз, абляция, Fraxel, UltraPulse, AcuPulse, ResurXF, Clear + Brilliant.
