新竹市 林祺彬皮膚專科診所 - 專業皮膚疾病與醫美微整形中心

台灣醫界 2006,3月,第49卷第3期

學術

皮膚雷射在醫學美容應用上的新發展

王正坤 許釗凱*

前　言

雷射是 LASER 的音譯，全文為「light amplification by stimulated emission of radiation」，意思是「利用受激輻射的機制將光放大後產生的光束」。此光束具有單色性 (monochromaticity)、同調性 (coherence)、定向性 (directionality) 或準直性 (collimation)、以及高強度 (high intensity) 的特性⁽¹⁾，使得它得以應用在許多種不同的治療或是臨床診斷上。每一種雷射介質可激發產生固定的波長，目前大多數的雷射機器都以介質的種類來命名，如：紅寶石雷射、釹-雅各雷射…等等。近四十年來，雷射技術的進步與發展，使得許多皮膚血管疾病及先天性色素疾病可以成功的根除。此外，皮膚雷射與美容也成為近年來醫療市場上的焦點。本文將介紹幾種常見的皮膚雷射及美容以及最新的發展趨勢做系統性的回顧與探討。

發展歷史

雷射的觀念來自於愛因斯坦在 1917 年提出的受激發射 (stimulated emission) 理論⁽²⁾，簡單的說，就是應用特定頻率的入射光波，刺激原子發射出相同頻率的光。美國史丹福大學工程師 Maiman 應用此原理在 1960 年使用氙燈 (xenon flashlamp) 激發紅寶石 (ruby crystal) 產生了波長為 694 nm 的紅光，進而發展出第一台紅寶石雷射。美國 Cincinnati 大學醫院皮膚科醫師 Goldman 於 1963 年發表紅寶石雷射應用在各種皮膚疾病上的文章，這也是第一次將雷射技術應用在人體上。緊接著，氬雷射及二氧化碳雷射於 1964 年問世，分別應用於血管增生疾病及各種表皮和真皮疾病。然而，這兩種雷射都有相當高比例肥厚性疤痕 (hypertrophic scar) 或色素過度沉著 (hyperpigmentation) 的副作用。Anderson 及 Parrish 於 1983 年提出「選擇性光熱分解效應 (selective photothermolysis)」理論⁽³⁾，此理論強調如何以控制的雷射能量來破壞目標物，而不至於對周邊的組織造成熱破壞，此理論成為之後皮膚雷射發展的重要基礎，包括染料雷射 (flashlamp-pumped pulsed dye laser)、超脈衝二氧化碳雷射 (ultra-pulsed carbon dioxide laser) 以及各種 Q-開關 (Q-switched) 雷射，皆應用此理論且被大量推廣。皮膚冷卻系統的發展減少了雷射治療時對於表皮的傷害以及引起的疼痛，並進而得以增加治療的能量強度及效果⁽⁴⁾。脈衝光 (intense pulsed light) 嚴格來說並不是一種雷射⁽⁵⁾，其可以治療多種皮膚病灶，而且術後復原的速度快，所以近年來相當盛行。皮膚雷射最近的發展之一是利用雷射或是光熱源的刺激，促進真皮層的膠原蛋白的新生，來改善皮膚的彈性或是去除細紋以及疤痕等。

原　理

雷射與其他種光線的不同在於以下幾個特點^(1,2)：
1. 單色性：雷射光束是某一種顏色或是一段非常短的窄波。
2. 同調性：在空間上 (或時間上) 任兩位置 (或任兩時刻) 都具有相同或相似的相位關係。
3. 定向性或準直性：雷射光束可以保持細直，所以容易瞄準，不易分散。
4. 高強度：即使經過一大段距離也不會減低太大的能量。

雷射光束具有這些特色，所以光束可以又細又直，同時具有適當及穩定的能量來治療皮膚病灶。哈佛大學威爾曼光-醫學聯合實驗室 (Wellman Laboratories of Photo-medicine) 的學者 Anderson 與 Parrish 在 1983 年提出近代皮膚美容雷射史上重要的觀念—「選擇性光熱分解效應」⁽³⁾，其內容主要有三點：

1. 組織會選擇性地吸收某段波長的雷射光，使得特定的組織會被選擇性地破壞 。在皮膚雷射的領域裡，內在的組織目標物有黑色素、氧合血紅素 (oxyhemoglobin) 以及毛囊；而外在的目標物則以刺青顆粒為代表。黑色素吸收係數大致上與波長成反比，波長愈短，吸收愈好。相反地，水的吸收係數則是與波長約略成正比。氧合血紅素則是在 418, 542, 577 nm 有三個吸收顛峰。

2. 「脈衝寬 (pulse duration)」代表目標組織暴露於雷射光照射的時間；而「熱緩解時間 (thermal relaxation time)」為組織接受雷射能量後，組織溫度降到最高溫度的一半所需的時間，通常和目標組織的大小成正比。為了減少雷射對於周圍組織的熱破壞，「脈衝寬」必須小於目標組織的「熱緩解時間」。

3. 「能量密度 (fluence)」代表雷射作用於皮膚單位表面積的能量，通常用每平方公分多少焦耳 (J/cm2) 來表示。雷射傳遞的「能量密度」必須足夠在指定的時間內破壞目標。

一般而言，光的波長越長，穿透皮膚的能力越強。而光點大小與治療效果也有關。光點愈大則雷射穿透的深度越深，治療效果會比較好，但對於周遭組織的破壞也會比較強。一個有效的雷射治療必須對於皮膚症狀要有正確的診斷，同時要了解病灶的深度以及厚度，才能選擇適當的雷射機種 (波長)。同時配合上適當的光點大小、能量密度以及脈衝寬，才能達到最好的治療效果。

雷射種類

依照各種不同的屬性來對雷射加以分類，可以有三種分類方法⁽²⁾：

1. 雷射介質的種類：依照雷射所使用的活性介質狀態來區分，可將雷射分為氣態 (如二氧化碳雷射)、液態 (如染料雷射)、及固態 (如紅寶石雷射) 等三種。

2. 脈衝寬：依照雷射光束輸出的波式，我們可將其區分為連續波式 (continuous wave mode)、半連續波式 (quasi-continuous wave mode) 與脈衝波式 (pulsed wave)。雷射的脈衝寬越短，能量越集中，對目標物的作用將更具專一性，相對地對於周圍正常組織的破壞會更少。

3. 功能：依照臨床用途對各種雷射加以分類：(1) 色素性雷射，(2) 血管性雷射，(3) 刺青雷射，(4) 除毛雷射，(5) 磨皮/換膚雷射。

1. 色素性雷射 (表1)

早期發展的雷射，包括紅寶石雷射、氬雷射以及二氧化碳雷射等，只有連續波式的輸出模式。由於它們對於組織的破壞比較沒有選擇性，治療較深層的色素性病灶時，容易出現肥厚性疤痕的副作用。Q-開關雷射早在 1960 年代就被發展出來，但是當時對於高能量雷射應用在人體身上依舊有疑慮，而且研究的焦點都放在氬雷射及二氧化碳雷射上，所以 Q-開關雷射遲遲未有進一步的發展⁽⁶⁾。直到二十年前被重新提出來，同時配合「選擇性光熱分解效應」的理論，Q-開關雷射才把色素性雷射帶入另一個境界⁽⁷⁾。Q 指的是雷射介質的能量儲存係數 (quality factor of energy storage)。能量會被貯存於共振器，並於其後的脈衝中放射。簡而言之，Q-開關雷射可以在極短時間發出相當能量，大大地減少色素性雷射術後產生的併發症。

(1) Q-開關紅寶石雷射 (Q-switched ruby laser)
 
紅寶石雷射的波長為 694 nm，此波長可以穿透表皮層並深及上真皮層，並且被黑色素選擇性地吸收。配合 Q-開關的設計，紅寶石雷射可發出 25~40 nsec 的短脈衝。綜合以上的特點，紅寶石雷射可以治療各種真皮以及表皮的色素性病灶，而不會傷害正常組織。目前較常用來治療太田母斑 (Ota's nevus)、顴骨痣 (nevus zygomaticus) 及咖啡牛奶斑 (cafe-au-lait spots) 等⁽⁸⁾。雖然紅寶石雷射也可以用來治療表皮層比較表淺的病灶如雀斑 (freckles) 及日光性小痣 (solar lentigo) 等，但是為了減少對於真皮層的破壞，可以考慮選擇其他波長較短的色素性雷射。

紅寶石雷射治療後常會有組織變灰白色合併有水腫的現象，恢復期需要 1~2 個星期。亞洲人的皮膚具有較高含量的黑色素，因此接受雷射治療後出現色素變化，包括色素減少 (hypopigmentation) 或是色素增加 (hyperpigmentation) 的機會比較大⁽⁹⁾。然而只要病人配合防曬以及美白用品的使用，大多數皆可以恢復正常。至於肥厚性疤痕的副作用則是相當少見。

(2) Q-開關釹-雅各雷射 (Q-switched Nd: YAG laser)

釹-雅各雷射為波長 1,064 nm的紅外線，脈衝寬為 5~7 nsec。由於波長比較長，所以治療的深度比紅寶石雷射更深，而且較不會影響表皮層的正常黑色素，所以適合於比較容易產生黑色素變化的亞洲人。透過磷酸鉀晶體 (potassium diphosphate crystal) 的作用，可以將釹-雅各雷射的波長改為 532 nm 的綠光。由於波長比較短，所以可以對比較表淺的表皮層內黑色素做有效的破壞。因此 532 nm 釹-雅各雷射可以有效的治療雀斑及曬斑(10)。然而，真皮內的氧合血紅素也會吸收 532 nm 的波長，所以上真皮層的微血管會被破壞。治療後的 10~14 天，常會有紫斑 (purpura) 的現象，但之後會逐漸改善。

(3) Q-開關亞歷山大雷射 (Q-switched Alexandrite laser)
 
亞歷山大雷射又稱為紫翠玉雷射，波長為 755 nm，脈衝寬為 50~100 nsec。亞歷山大雷射的波長比紅寶石雷射 (694 nm) 長，所以比較適合治療深層的病灶。雖然波長比 1,064 nm 的釹-雅各雷射短，治療的深度會降低，但是對於黑色素吸收效果比較好，而且治療時的熱效能較低，所以疼痛感也會比較小⁽¹⁰⁾。

2. 血管性雷射

血管性雷射主要是針對血管內的氧合血紅素，其吸收光譜主要在黃色波長。目前比較常使用的血管性雷射有染料雷射及 532 nm 釹-雅各雷射。至於氬雷射常出現肥厚性疤痕及色素過度沉著的現象⁽¹¹⁾，所以目前較少使用。雷射治療後，紅血球會跑出血管外，因此會有紫斑或是瘀傷的現象。

染料雷射 (Flashlamp-pumped pulsed dye laser)

染料雷射是第一個根據「選擇性光熱分解效應」的理論發展出來的血管性雷射。目前染料雷射已被證實可以有效治療酒色斑、蜘蛛樣血管瘤、微血管擴張、化膿性肉芽腫等。對於酒色斑的病人，治療 8~10 次之後，會有超過 80% 的改善。然而在臉上 V2 皮節 (dermatome)，因為皮膚比較厚而且毛囊皮脂腺單位 (pilosebaceous units) 密度比較高，所以需要更多次的治療才可以達到相同的效果⁽¹²⁾。

3. 刺青雷射

治療色素病灶的 Q 開關雷射可以有效治療刺青，而且結疤的危險性低(13)。依據刺青色素吸收光譜的波長，必須使用不同種類的雷射來治療 (表2)。黑色染料會吸收紅色及紅外線的光源，因此可以選擇 Q-開關紅寶石雷射、Q-開關紫翠玉雷射以及 Q-開關 1,064 nm 釹-雅各雷射。藍色和綠色的染料，會吸收 600 nm 至 800 nm 的波長，因此可以選擇 Q-開關紅寶石雷射及 Q-開關紫翠玉雷射。黃色、橘色及紅色的刺青，會吸收綠色的光，必須選擇 532 nm Q-開關釹-雅各雷射。

一般而言，職業性刺青的色素顆粒比較密集，位置在比較深層的地方，而且經常使用多種顏色，所以職業性刺青比較難治療。相反地，業餘性刺青，通常只使用單種顏色而且比較淺，會比較好處理。一般而言，紅寶石雷射由於波長較短，比較容易出現變白的副作用。

刺青雷射會出現的副作用包括肉芽腫性組織反應 (granulomatous tissue reaction) 及全身性過敏，這是一種身體對於染料粒子抗原產生的免疫反應⁽¹³⁾。此外，一些膚色、紅色、白色的化粧性刺青，在使用高能量短脈衝雷射處理後有可能會出現不可逆的變黑反應⁽¹⁴⁾。目前已知的機轉可能是這些刺青具有氧化鐵的成分，在雷射治療後會出現還原反應，變成黑色的氧化亞鐵，產生永久性反應。建議在做此類雷射時必須先做小區域的試驗，以免出現副作用時，需要更多其他治療來挽救。

4. 除毛雷射

除毛雷射應用的吸光物質是位於毛幹、毛球及毛囊母質中的黑色素。目前已經有多種雷射被證實可以有效除毛 (表3)，包括：長脈衝紅寶石雷射、長脈衝紫翠玉雷射、Q-開關和長脈衝 1,064 nm 釹-雅各雷射、長脈衝二極體雷射及脈衝光。依照「選擇性光熱分解效應」理論，脈衝寬必須短於毛囊的熱緩解時間 (10~100 msec) 以減少對週邊組織的傷害。然而，比較新的觀念是提倡「熱破壞時間(thermal damage time)」⁽¹⁵⁾，它被定義為熱擴散和熱破壞毛囊幹細胞所需要的時間，目前推估的時間為 170 至1,000 msec 之間。脈衝寬必須比毛囊的熱緩解時間長的理由是：黑色素在毛囊結構只佔一小部分，所以必須增加脈衝寬才有足夠的熱擴散以破壞整個毛囊結構。

毛髮的生長呈週期性的變化，可以分成三個時期：生長期、退化期及休止期。毛囊黑色素的含量在生長期最高，此時雷射作用的能量才足以破壞毛隆起(hair bulge)內的多潛能細胞 (pluripotential cell) 及毛球。人體毛髮中這三個時期是並存的，因此必須分成多次療程，才能達到最佳的除毛功效。

至於哪一種雷射最適合東方人或是皮膚類型第四至六型者？學理上，長脈衝釹—雅各雷射的波長為 1,064 nm，比其他雷射的波長還要長，儘管黑色素的吸收效果比較差，但是可以穿透到比較深的真皮層，同時可以減少表皮層的破壞，應該比較適合東方人及其他有色人種身上。但是根據賴等人的報告顯示⁽¹⁶⁾，病患在四個月內接受三次雷射治療，並持續追蹤六個月後的比較，長脈衝紫翠玉雷射使毛髮密度降低 76.6%，而長脈衝釹—雅各雷射則只降低 55.2%，但兩者之間並無統計學上的意義。至於國外的研究顯示⁽¹⁷⁾，長脈衝紫翠玉雷射、長脈衝釹—雅各雷射治療及長脈衝二極體雷射，三者之間的效果也沒有統計學上的差異。

5. 磨皮/換膚雷射

磨皮/換膚雷射主要是針對青春痘痘疤、水痘疤痕、外傷疤痕、老人斑 (包括日光性小痣及脂漏性角化) 及臉部皺紋等。在皮膚美容領域裡，此類治療在近兩年的發展相當迅速。

(1) 二氧化碳雷射 (Carbon dioxide laser)
二氧化碳雷射乃一種氣體雷射，所激發的光波長為 10,600 nm，主要的吸收介質為水。由於組織含有大量的水分，所以會被不具選擇性地破壞。二氧化碳雷射同時具有兩種功能，使用聚焦模式時具有切削的功能；而使用離焦的模式則為止血的功能。早期，二氧化碳雷射只具有連續波的輸出模式，對於周邊組織的傷害大，因此大多僅使用於皮膚腫瘤的治療。直到近年來，發展出超脈衝 (ultrapulse) 以及掃瞄式二氧化碳雷射，二氧化碳雷射才正式使用於皮膚美容的領域⁽¹⁸⁾。

(2) 鉺雅克雷射 (Erbium: YAG lasers)

鉺雅克雷射的波長為 2,940 nm，水分對它的吸收的效果比二氧化碳雷射更好，而且對於組織熱傷害比二氧化碳雷射少。然而，由於它對組織熱傷害比較小，止血效果也比較差，治療到真皮層時，常會出現點狀出血的現象⁽¹⁸⁾。

(3) 非表皮性氣化磨皮雷射 (Non-ablative skin resurfacing laser)

此種雷射運用皮膚冷卻系統及「選擇性效應」的觀念，利用 1,000 到 2,000 nm 之間的波長，直接作用在真皮內，減少對於表皮的破壞。冷觸雷射 (CoolTouch* laser，1,320 nm Nd: YAG laser) 就是應用這種原理⁽¹⁹⁾，它會選擇性地破壞乳突真皮層 (papillary dermis) 及上網狀真皮層 (upper reticular dermis) 的膠原纖維，引起膠原重組 (collagen remodeling)，進而刺激纖維母細胞 (fibroblast) 的活性，達到除疤去紋的功效。

(4) 分段光熱分解 (Fractional photothermolysis)

由 Manstein et al 提出「分段光熱分解」理論(20)，利用雷射在皮膚造成散在性極小區域 (直徑為 100 痠) 的破壞，這些極小區域的周邊正常組織可以在短時間內開始進行修補的工作，不僅可以治療表皮的病灶，同時雷射破壞的深度可以引起膠原重組反應。1,550 nm 摻鉺光纖雷射 (erbium-doped fiber laser, Fraxel*) 就是應用這種原理，目前美國 FDA 已經核准使用於換膚雷射，及治療眼睛周圍的縐紋和老化或日光造成的色素病灶。

6. 脈衝光 (Intense pulsed light)

脈衝光形成的原理和一般的雷射不同⁽⁵⁾。它是藉由強力的弧光燈作為發光源，可以在幾毫秒內發出幾十焦耳能量的光線，並且利用水晶濾光片去除對皮膚組織比較沒有功效的短波光線，留下在可見光到紅外線間的光譜。每家廠商製造的脈衝光機器波長寬度會有些許的不同，基本上大多介於 400 到 1,200 nm 之間。嚴格來說，脈衝光並不是一種雷射，因為它並不具有單色性或是單一波長的特性。但也因為如此，脈衝光可以深及各種深度而且可以針對數種吸光物質，所以可以治療包括色素病灶、血管擴張及膠原重組。此外，每次治療可以輸出大面積的方形光塊，比起一般雷射的點狀輸出，治療上省下不少時間。不過，脈衝光的準確性不及一般雷射，所以出現能量不足或是過多現象的機會比較大。

結　語

近年來，皮膚雷射在醫學美容應用上的技術與機器進展相當迅速，幾乎每年都會有新的技術與機種發表與上市。利用雷射的單色性、同調性、定向性或準直性、以及高強度的特性，目前已發展出多種應用在醫學美容上的皮膚雷射，包括1. 色素性雷射，2. 血管性雷射，3. 刺青雷射，4. 除毛雷射，5. 磨皮/換膚雷射。一個成功的雷射治療，不僅醫師要隨時吸取新知，同時也要與病患在術前與術後有充分的溝通與討論。由於目前新聞報導及網路資訊相當發達，皮膚雷射與醫學美容的資訊一般民眾隨時可得，然而往往都是相當片段的。惟有透過充分的溝通才能減少醫師與病人認知上的差距，避免不必要的醫療糾紛。

致謝：謝謝國立成功大學附設醫院皮膚部趙曉秋醫師對本篇文章內容提供建議。