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激光治疗儿童皮肤血管瘤的新进展 李宁 光学 2011021521 信息光电子科技学院 激光医学是当今发展迅速的医学领域之一，出现了各种激光治疗血管瘤的方法，由于其疗效显著，副作用小，已成为治疗部分儿童皮肤血管瘤的常用方法。1 激光的特性激光与普通的光相比有很大不同 ,它是物质受激辐射发光而产生的束状强光。激光的亮度高 ,能量密度大 ,是当今世界上最亮的源。强激光的亮度可达太阳光亮度的千万亿倍。当这种光能变成热能时 ,可以瞬间产生几千度至几万度的高温。激光是束状的近似平行光 ,它只射向一个方向 ,发散角很小 ,射程远 ,经透镜聚焦可以形成极细小的光点。激光的高亮度、 单色性、 方向性及相干性使激光能量在时间、 空间、 光谱上高度集中。激光的这些特点使得激光束能够把很高的能量聚焦到很小的光斑 ,非常适合精密的切割和气化手术。2激光的效应2 . 1 热效应 强激光照射生物组织时 ,瞬间可产生几百度甚至上千度高温 ,其热效应可使生物组织的蛋白质变性凝固 ,甚至组织炭化或气化 1 。2 . 2 机械效应 由激光照射产生的机械作用可分为两部分 ,即激光本身的辐射压力对生物组织产生的压强 ,即光压 ,称作一次压强 ,因为激光能量密度高 ,因而会产生很大辐射压力 ,激光产生的压强可达 104105帕斯卡;生物组织吸收强激光造成的热膨胀和相变以及超声波、 冲击波、 电致伸缩等引起的压强 ,叫二次压强。在临床上 ,利用激光引起的压强作用可治疗多种疾病如眼科中的压力打孔等。2 . 3 光效应 由于生物组织对照射激光的吸收反射和传热 ,色系组织 (特别是黑色 )对激光有选择性的吸收作用 ,因此引起的破坏作用更大 ,利用这一效应 ,可在需破坏的组织上先进行组织染色 ,然后再进行激光组织照射 ,即可获得更佳效果。2. 4 电磁场效应 激光是一种电磁波 ,因此激光产生电场、 磁5104W / cm2时 ,产生的电场强度可达 4 1010V /m,在此强电场作用下 ,生物组织会产生电离 ,使该处的组织细胞受到破坏。2. 5 光化学效应 是指物质的分子吸收了外来光子的能量后激发的化学反应。激光作为一种能量高度集中、 单色性极好的光源 ,它还可以发生一些普通光不能引起的光化学效应。光致化学反应大致可分为光致分解、 光致氧化、 光致聚合及光致敏化4种主要类型 2 。2 . 6生物刺激效应 当低功率激光 ( l ow lever laser)照射生物组织时 ,不对生物组织直接造成不可逆性的损伤 ,而是产生某种与超声波、 针灸、 艾灸等机械的和热的物理因子所获得的生物刺激相类似的效应 ,称为激光生物刺激效应。利用激光的特性 ,以及它与生物组织相互作用过程中的特异规律 ,可以用于研究、 诊断和治疗疾病。例如 ,自 20世纪 70年代起 ,医生就已经利用激光干涉术、 激光透照术和激光偏振技术等 ,来测量血液、 尿液和人体其他组织的成分、 微量元素的含量 ,以及识别和分辨细胞是否病变或癌变;用强激光束 ,可对病灶施行凝固、 汽化和切割等术 ,与传统的解剖刀比 ,激光刀多不出血或少出血;用弱激光照射人体组织 ,可达到理疗照射治疗或光针灸治疗的作用 ,与传统理疗中的光疗比 ,激光的疗效显著提高 ,且适应证更加广泛。3 激光在皮肤病学方面的应用基础 Anderson3等提出的选择性光热解理论是许多激光美容医学方面发展的理论基础，激光能量会有选择地被某些特定的组织成分吸收，并通过热作用将这一类特定的组织成分加以破坏，同时对其周围的组织仅造成很小的伤害。31 激光波长 激光波长应能作用到目标组织并充分有效地被目标组织吸收。对于相同波长的激光，不同皮肤组织的吸收能力也是不同的。当激光只被目标组织吸收时，就不会对目标组织周围的皮肤组织产生伤害。一定波长下，激光在组织中的穿透深度与激光的波长成正比，因此病变部位越深，尤其真皮深部病变，则要选择越长的激光波长。32 激光脉冲宽度 激光脉冲宽度应小于或者等于目标组织的热弛豫时间。被目标组织吸收的激光光能会转变为热能，并且会立即开始扩散。通常情况下，激光照射时问应该短于或者等于目标组织的热弛豫时间(TRT)。TRT是目标组织的温度由最高下降到一半的时间，并且它同目标组织的热损伤时间(TDT)取代。Woo等4提出了血管TDT的概念，激光能量被含氧血红蛋白吸收传递至血管壁临界区域的时问。这一时间较之TRT要长得多，这是临床上长脉宽或者超长脉宽激光治疗血管性皮损的基础。33 能量密度 能量密度应能够使目标组织达到足以使其被破坏的温度。要对目标组织造成损伤必须要有足够的能量密度。这样当激光仅被目标组织吸收很少时，或者目标组织含有很少的色素时，或者目标组织位于皮肤深层时，就需要比较高的激光能量密度5。能量密度的选择主要是基于血管颜色，其次是血管大小、深度和光斑大小等因素。34光斑大小 光斑大小不仅影响治疗的速度和效率，也影响激光疗效。一般认为较大的光斑较之小光斑穿透要深些。小光斑针对浅表小型血管有效，而大光斑可针对较深、较粗的大血管。35表皮保护 除皮肤病变中的色素以外，表皮中的黑色素也强烈吸收激光光能。这样，当使用波长位于黑色素的强吸收谱线范围的激光来处理深色皮肤时，对表皮造成损伤的危险会更大6。为了减少这种危险，现在的激光医疗系统普遍采用皮肤冷却的方法。目前常用的表皮保护技术包括：涂抹冷凝胶、冰袋外敷、喷射冷却剂的动态冷却技术(DCD)、蓝宝石接触冷却、冷空气冷却等，冷却效果不一。对参数的了解及其处理，对血管性皮损疗效非常关键，目前主要依赖于操作人员对血管大小、深度、颜色和压力的判断，主观性较强。今后。光声学探头以及其它一些测量工具将有助于加强对参数客观性选择7。4 皮肤血管瘤血管瘤是婴幼儿最常见的皮肤良性肿瘤。通常出生时即有或出生后不久发生 ,生长迅速 ,增殖期持续 612个月 , 1岁左右增至最大。一般 1岁以内增长最快 ,之后缓慢增长 , 510岁停止生长 8。通常将血管瘤分为鲜红斑痣、 草莓状血管瘤、 海绵状血管瘤和混合性血管瘤 ,也可根据瘤体累及部位深浅的不同分为浅表血管瘤、 深部血管瘤以及混合血管瘤。60%的血管瘤发生于头颈部 ,不仅影响美观 ,还可出现多种并发症 ,如溃疡、 出血、 感染等。特殊部位的血管瘤 (如眼睑、 气管等处 )能压迫周围器官 ,甚至危及生命。大部分草莓状血管瘤可缓慢地自行消退 ,消退速度和程度因人而异 ,在 3岁时大约 30%可以消退 , 5岁时大约50%消退 , 7岁时大约 70%可以消退。眼睑、 腮腺、 鼻尖等部位的血管瘤可能持续不退或只能部分消退。即使自行消退的血管瘤仍有 40%在消退后留有瘢痕、 萎缩、 色素改变、 毛细血管扩张等并发症 9。因此 ,对于增殖期的血管瘤应该早期治疗 ,以控制它的生长 ,促进消退 10。血管瘤的传统治疗方法很多 ,包括口服糖皮质激素 ,局部注射平阳霉素、 激素 ,冷冻 ,动脉栓塞 ,外科切除等 ,但由于均存在不同程度的不良反应,限制了这些方法的广泛应用。近 20年来 ,随着激光医学的快速发展 ,出现了各种可用于治疗血管瘤的激光,由于其疗效显著 ,不良反应小 ,激光已经成为治疗皮肤血管瘤的首选方法。目前用于治疗皮肤血管瘤的激光有 532nm倍频 Nd: Y AG(掺钕钇铝石榴石 )激光、 脉冲染料激光、 1 064 n m Nd: YAG激光、 光动力疗法以及强脉冲光系统等。5 治疗原理激光治疗血管瘤的靶色基为血液中的氧合血红蛋白，氧合血红蛋白吸收光能产生热量，热量传导至周围的血管壁，造成血管的损伤。氧合血红蛋白有3个吸收峰：418 n m、542 n m、577 n m。其中418 n m是最大的吸收峰，但处于这个波长的激光穿透力很差，难以到达真皮的血管，同时表皮的黑素颗粒对它有很强的吸收，容易造成表皮的损伤，因此，临床上使用的治疗血管瘤的激光通常都靠近后两个吸收峰542 n m和577 n m)11。6 血管瘤和血管畸形的诊断和分类 合理的分类和正确的诊断是获得良好疗效的基础。在我国，基本沿用Virehow分类，将血管瘤分为毛细血管瘤、海绵状血管瘤、蔓状血管瘤和混合性血管瘤12。1988年，Muliken等13提出了生物学分类方法，依据病史、临床表现和血管内皮细胞的生物学特性，将传统意义上的血管瘤划分为血管瘤与血管畸形两大类。1995年Warier和Suen14结合临床实际工作和大量的I临床病理学研究完善了Mullike和lowack分类，将血管畸形分为：静脉、小静脉、毛细血管、淋巴管、动静脉和混合畸形，将Muilike分类中的PWS归入毛细血管后微静脉畸形，将动静脉畸形纳入毛细血管畸形类型。另外，位于某些特殊解剖学部位的血管瘤可压迫周围器官，甚至引起死亡，故也需早期干预治疗15。所以，治疗时机选择的原则应该是：早期发现、早期处理。即当血管瘤一被发现就应该马上治疗16。7 激光在儿童皮肤血管瘸方面的应用7.1 脉冲染料激光(PDL) 左亚刚等17使用585 n m PDL治疗鲜红斑痣，治疗8次后，总有效率为8418。近来出现的595 hill和600 n m PDL，光斑达到1012 mm，脉宽达到1540 ms，可用于真皮深部血管瘤和面部毛细血管扩张的治疗19。Mariwalla等20应用波长595 n m，脉宽15 ms，能量1112 Jcm2，并有动态冷却装置，治疗l岁以下的鲜红斑痣患儿，证明595 n m PDL比以往使用的585 n m PDL具有更高的治愈率21。杨春俊等22采用595 n m可调脉宽染料激光治疗皮肤血管瘤76例，其中鲜红斑痣和草莓状血管瘤疗效好，有效率分别达832和8667。7.2 KTP激光KTP激光是一种双频的钇铝柘榴石激光 ,能够发射波长 532 n m的绿光 , 532 n m非常接近血红蛋白的吸收峰值 ,因此非常适合用于治疗浅表的血管瘤。其具有很大的可变脉宽 ,从 1100 ms,能够满足长脉宽的需要 ,能够慢慢的加热血管而不使血管壁破裂。最近有一项比较研究 23 ,一组用 KTP激光以 10 mm光斑大小 ,另一组用 PDL来治疗面部毛细血管扩张和面部弥漫性的红斑。结果显示 ,大部分受试者 KTP组治疗显著优于 PDL组。Spendel等 24 用低于 0 . 7 mm, 532 n m倍频 Nd: Y AG激光治疗蜘蛛痣 ,取得了很好的效果 ,能量低于 16 J / cm2,不良反应少。最常见的不良反应为红斑、 水肿、 结痂等。与其他长波长的血管类激光相比 , 532 n m的 Nd: Y AG激光穿透力较差 ,对较深部位的血管疗效差 ,更加适用于表浅的血管性损害 ,如面部的毛细血管扩张、 蜘蛛痣等 25 。另外 , KTP激光也经常会引起水肿和结痂。特别是用小光斑治疗鼻部的毛细血管扩张时 ,会引起萎缩性的疤痕 ,这已经被很多文献所证实。而且用 KTP激光治疗深色皮肤类型的病人 (不管是种族还是阳光诱导的 ) ,由于皮肤的黑色素也是它的治疗靶点 ,病人会有烫伤的危险。跟 IPL激光设备一样 ,对于 型皮肤 , KTP激光也可以用于治疗皮肤的小痣。7.3 红外线辐射激光 红外线或者波长接近红外线的激光被用来治疗血管瘤 ,包括 alexandrite激光 ( 755 n m) ,二极管 ( 800940 n m) ,Nd: YAG激光 (1 064 n m)。这些波长的激光已经成功的被用来治疗网状青斑和成熟的葡萄酒色痣 ,因为深部的大血管里含有血红蛋白还原的血红素 ,所以对于治疗这类疾病是一个很大的挑战。氧合血红蛋白和还原血红蛋白有很宽的吸收特性曲线 ,它的峰值接近红外光区 (7001 200 n m)。Kono 26 等证明 ,用755 n m的 alexandrite激光 ,能够显著改善肥厚型的葡萄酒色痣。 Nd: YAG激光 (1 064 n m)能够穿透 46 mm的深度 ,而且能够治疗更深部位的血管瘤 27-28。Yangetal 29等发现 ,Nd: YAG激光 (1 064 nm)能够有效的清除葡萄酒色痣 ,因为 Nd: Y AG激光 ( 1 064 nm)的穿透深度比较大 ,所以在治疗结节性葡萄酒色痣时应非常小心 ,以减少产生凹陷性疤痕的风险。血红蛋白对 Nd: Y AG激光 ( 1 064 nm)和近红外线辐射的二极管的光吸收相似。Nd: YAG激光 (1 064 nm)的优点是更深的穿透深度和黑色素更低的吸收系数 27 。因为黑色素的吸收系数比较低 ,对表皮附属器官的损害较小 ,对黑色皮肤的病人治疗安全性更高。同时可使炎症后色素沉着发生的几率减少到最低 29。加用表皮冷却装置提供额外的保护 ,表皮冷却装置可以减少因黑色素吸收引起的损害。有好几种方法可以完成这种制冷 ,一种有力的装置是在激光之前的数毫秒内喷射制冷剂来冷却皮肤 ,另一种装置是在激光之前 ,让皮肤接触冷的蓝宝石玻璃或金属板来冷却表皮 ,同时吹出的制冷气体也能用来保护皮肤。理想的表皮冷却保护既能保护表皮 ,又不会使表皮过冷。任何热损伤 ,不管是过热还是过冷 ,都会引起不必要的炎症后色素沉着。Chia等 30使用Nd: Y AG激光治疗血管瘤 ,取得良好疗效 ,研究发现此法对机体的创伤小 ,一般不会出现瘢痕。Groot等 31 用高能量长脉冲的 Nd: YAG激光治疗各种类型的深部血管瘤结果显示 ,一次治疗后 19%的患者损害完全清除 ,80%的患者皮损消退 50%以上 ,术后不良反应轻微而且短暂。Nd: Y AG(1 064 nm)激光治疗葡萄酒色痣是安全有效的 ,但是在治疗血管瘤时最好不要用大能量 ,以免对机体造成大的损伤 32。 Angiero等 33用二极管 (800940 nm)激光结合光凝固技术 ,治疗 136例血管瘤病人 ,其中 134例病人病情完全缓解 , 2例无效 ,临床随访中未见不良反应。7.4 强脉冲光(IPL) IPL可改善皱纹，改善包括纹理、不规则色沉和毛细血管扩张在内的所有光老化现象34。对于管径较小和较浅的血管性病变用较短波长(570 am滤光片)和较小的脉宽治疗即可，而对于管径较大和较深的血管性病变则要用较长的波长(590 n m滤光片)和较大的脉宽35。7.5 755 n m激光 755 n m激光治疗血管性病变机制在于激光可被血液中的氧合血红蛋白选择性吸收，产生热量从而使血管凝固或破坏36。7.6 光动力学疗法(PDT) 顾瑛等37曾报道PDT选择性治疗鲜红斑痣的基础研究和临床，结果表明PDT对真皮浅层毛细血管网有高度的选择性破坏作用，临床疗效高且副反应小。7.7 多波长激光由于血管性皮肤疾病多数在面部, 会使患者产生严重的心理创伤,患者对治疗的要求十分高, 不仅要求病灶消除, 还要求达到美容效果 (无瘢痕化) ,即治疗以实现正常皮肤色泽和质地为目标 38 。因此减少术中术后的副作用是临床医生面临的问题。Cynergy血管病变工作站配有先进的 Multi p lex (多波长顺序发射)技术,可以在同一系统下按指定顺序发射两种不同波长的激光(一种为高强度脉冲染料激光,另一种是波长为1 064 n m的 Nd : YAG 激光 )。 595 n m 染料激光和1 064 n m长脉冲激光已分别在血管性疾病治疗上取得了巨大的进步, 但仍发现因激光能量过大或激光波长过短而至瘢痕产生或穿透深度不够难以达到理想的疗效。而双波长激光中脉冲染料激光将氧基血红素转变成为高铁血红素使得靶组织对 Nd : YAG激光的吸收率增加了 3 5倍,使 1 064 n m的激光可以在低能量密度下达到疗效,从而减少副作用的发生, 增加安全性, 减少瘢痕产生, 提高疗效 39。通过多波长传输技术将PDL和 Nd: YAG激光治疗结合起来, 与单波长治疗相比,能够取得更好的结果。相比之下, PDL、 长脉冲1 064 n m Nd : YAG激光和 KTP可调脉宽 532 n m波长治疗通常需要 2 3次治疗, 才能取得相似疗效和低副作用率 40。7.8 先确认纳米粒子的位置后再用激光照射 美国韦克福利特斯大学的研究人员在利用激光治疗肿瘤方面取得了新进展。他们用核磁共振成像仪成功地确定了碳纳米管进入肿瘤组织后的位置，并用激光照射和加热它们，从而破坏了肿瘤组织。 用激光加热和摧毁肿瘤组织并非新技术，激光诱发热治疗法（LITT）已为人们所用。不过激光诱发热治疗法存在着一个问题，由于能够吸收激光能量的纳米粒子被注入病人的身体后，人们无法跟踪它们的足迹，因此难以准确地知道纳米粒子是否进到肿瘤组织中。如果纳米粒子进入正常组织并被激光加热，则可能造成不必要的伤害。 为避免激光诱发热治疗法的弊端，韦克福利特斯大学研究人员采用含铁多壁碳纳米管（iron-containing Multi-Walled Carbon Nanotubes，缩写为 MWCNTs）取代常用的纳米粒子，并利用核磁共振成像仪跟踪含铁多壁碳纳米管。在对带有实验鼠肿瘤的生物组织完成的实验中，研究人员借助核磁共振成像仪确定了含铁多壁碳纳米管的位置。8 激光治疗缺陷及应用前景 血管瘤是婴幼儿最常见的良性肿瘤, 虽然有较多的治疗方法,但多数为有创伤的、 非特异性的治疗, 都不是针对血管瘤病理机制的治疗,治疗后不能对增生期的病灶实现细胞增殖的阻抑,还易导致皮肤表面的色素异常甚至瘢痕等产生, 因此都不应该作为首选的方法。激光早期干预能有效地控制血管的增生, 促进消退, 缩短疗程, 副作用少或无, 达到医学美容效果。但仍存在着治疗次数较多、 治疗时疼痛、 术后色素改变及少数瘢痕形成等问题,有待进一步解决。 随着激光技术的不断成熟和完善 , 新的激光品种陆续被引入 , 如准分子激光器、 自由电子激光器以及 CO2、 EL: YAG、 HF和 X光波段的激光器等 , 其目的是提高疗效、 开拓激光治疗适应证和减少不良反应。未来在医学上用于治疗的激光器将向大功率、 小型化、智能化方向发展。随着半导体激光器波长范围的扩展、 功率的提高 , 它将逐渐取代气体、 固体激光器 , 在医学上获得广泛的应用。多波长激光的组合使用可产生优于单一波长的医疗效果。随着电子计算机技术的发展 , 把医用激光器与电子计算机、 光纤、 图像分析、 摄像录像、 荧光光谱和超声技术等新技术及其新进展的成果相结合 , 使激光的诊断和治疗水平不断提高。激光在医疗领域中日趋广泛的应用 , 显示出了它强大的生命。参考文献： 1 杨继庆,刘鲁伟,文 峻,等. 激光生物组织热作用的影响因素 J .激光杂志, 2005, 26 (5) : 94 2 Tanzi EL, Lup t on JR, Alster TS . 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