Application of modern Q-Switched lasers for the correction of complex cosmetic facial skin defects


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/pharmateca.2021.8.59-66

N.A. Shanina, A.V. Patrushev, I. G. Kurganskaya, K.S. Grigoriev

S.M. Kirov Military Medical Academy, St. Petersburg, Russia
The article presents a comprehensive literature review on the possibilities of laser therapy in the treatment of post-traumatic scars and traumatic tattoos. The main physical effects and mechanisms underlying the therapeutic action of laser radiation are disclosed. Indications for use, time of therapy initiation, techniques and side effects of ablative and non-ablative laser systems, pulsed dye lasers are discussed. The emphasis is made on modern Q-Switched lasers as an effective tool for the treatment of complex cosmetic facial defects. Two clinical cases of successful treatment of patients with postoperative scars and traumatic tattoo are presented. For the correction of scar tissue, the ablative fractional mode of the Q-Switched laser was used. Traumatic tattoo treatment was carried out using a combined technique with the formation of micro-holes to relieve gas pressure and remove the decay products of pigment microparticles at the first stage; at the second stage, a photoacoustic procedure for tattoo removal with a Q-Switched Nd: YAG laser using a hybrid nanosecond high-power pulse was carried out.

Введение

К сложным косметическим дефектам кожи лица можно отнести посттравматические рубцы, включая послеоперационные и ожоговые, а также травматические татуировки. Вышеуказанные патологические изменения зачастую приводят к серьезным визуальным недостаткам, сопровождающимся тревогой, депрессией и социальной дезадаптацией [1, 2]. Пациенты с ожоговыми рубцами сообщают, что избегают общественных мест, чувствуют себя непривлекательными и сексуально нежелательными из-за своей проблемы, скрывают рубцы даже от людей, находящихся в близких с ними отношениях [3].

Серьезным осложнением при наличии рубцов в области лица будет развитие контрактур височно-нижнечелюстного сустава и эктропиона век [4]. До 87% пациентов с ожоговыми рубцами, особенно гипертрофическими, сообщают о наличии выраженного зуда, нарушающего сон и повседневную деятельность. Исследования показали, что это может быть опосредовано воспалительными факторами, а также повышением количества в ткани рубца субстанции P, действующей на нервные окончания [5].

Механизмы образования травматической татуировки включают взрывы пороха и бытового газа, которые часто происходят при неправильном обращении с фейерверками или нарушении техники эксплуатации соответствующих устройств, дорожно-транспортные происшествия, минно-взрывные ранения в условиях войны и террористических актов. Частицы пороха и инородные тела в коже не опасны для жизни. Они, тем не менее, представляют собой неотложную ситуацию, потому что только при своевременном и квалифицированном лечении последствия для пациента могут быть критически минимизированы. Важно помнить о необходимости удаления частиц грязи в остром периоде (на открытой ране). После заживления и полной эпителизации сделать это не представляется возможным. Дополнительная опасность травматической татуировки состоит в возможности образования гранулемы инородного тела, гипертрофических и келоидных рубцов [6].

Традиционные методы лечения рубцов включают силиконовый гель, компрессионную одежду, инъекции кортикостероидов, массаж и хирургические манипуляции, однако все они в большинстве случаев оказываются недостаточно эффективными [7–10]. Применявшиеся методы лечения травматической татуировки – дермабразия и хирургическое иссечение – не позволяют удалять нежелательную пигментацию без рубцов и выраженной дисхромии кожи [11, 12]. Современные лазерные технологии в варианте монотерапии или комбинации с другими методами демонстрируют высокий потенциал для лечения как рубцовых изменений, так и травматической татуировки.

В связи с этим мы проанализировали возможности применения и эффективность различных лазерных систем в плане коррекции рубцовых изменений и удаления травматических татуировок по данным зарубежной литературы. Поиск осуществляли в базах данных PubMed и Google Shcolar с использованием набора ключевых слов «laser and scars» и «laser and traumatic tattoo» за период с 2000 по 2021 г.

Применение лазерных технологий в лечении посттравматических рубцов

Многочисленные исследования показали уменьшение зуда, толщины рубца, эритемы, нейропатической боли и необходимости хирургического иссечения, а также улучшение пигментации рубца, податливости, текстуры, термочувствительности, контрактуры, функции и общего качества жизни благодаря лазерному лечению [13–15].

Рубцы с разной степенью зрелости могут улучшаться даже после первой процедуры применения лазера. Работа при этом может быть направлена на поверхностные слои (эпидермис, дермо-эпидермальное соединение) для сглаживания кожи или на глубокие с целью уменьшить натяжение и вызвать ремоделирование дермы с аномальным коллагеном. Часто врачи могут адаптировать терапию, воздействуя на эпидермис, дерму или комбинацию обоих слоев кожи в зависимости от характеристик рубца [16].

Классификация рубцов по дисхромии (эритема, гипер-/гипопигментация) и толщине рубца или атрофии служит способом упростить методы определения наиболее подходящих лазеров в зависимости от индивидуальных характеристик рубца [17]. Они подразделяются на абляционные и неабляционные (работающие полным лучом), фракционные (абляционные и неабляционные), а также сосудистые в зависимости от целевого механизма действия [18].

Абляционные и неабляционные лазеры

Абляционные лазеры приводят к повреждению (испарению) поверхностных слоев кожи с последующим ремоделированием коллагена. Импульсные СО2-лазеры были первыми высокоэффективными абляционными лазерами, но при этом очень часто отмечалось развитие побочных эффектов в виде мокнутия, образования корок и дискомфорта от жжения. Долгосрочными осложнениями были изменения окраски кожи, рубцы и инфекции [19]. Появление эрбиевых лазеров, работающих на длине волны 2940 нм, частично решило проблему безопасности из-за минимальной зоны термического повреждения тканей, что привело к ускорению заживления ран, однако их эффективность оказалась ниже, чем у предшественников [20].

Неабляционные лазеры были разработаны для защиты эпидермиса и избирательного повреждения дермы. При этом электромагнитное излучение лазера должно иметь достаточно большую глубину оптического проникновения [21]. Применение данных установок привело к выигрышу в плане реабилитации по сравнению с абляционными лазерами, но и проигрышу в эффективности. И абляционные, и неабляционные лазеры в классическом варианте применения вызывают однородное тепловое повреждение на заданной глубине (работа полным лучом) [18].

Фракционные лазеры

Концепция фракционного фототермолиза впервые описана в 2004 г. как способ сбалансировать эффективность абляционных лазеров и безопасность неабляционных лазеров. Фракционные лазеры поддерживают селективность фототермолиза, избирательно воздействуя на определенные молекулы, поглощающие энергию заданной длиной волны, и создавая в коже микроскопические отверстия (колонки). Глубина микроскопических колонок колеблется от 0,2 до 4,0 мм.

Плотность лазерных лучей определяет количество термальных колонок в пределах обрабатываемой площади, а все промежуточные области состоят из неповрежденной кожи [18]. Окружающая непораженная кожа становится источником жизнеспособности, способствуя неоколлагеногенезу и ремоделированию тканей. Это уменьшает толщину и улучшает податливость гипертрофических рубцов, обеспечивая расширение объема движений в задействованных суставах [14].

При гистологическом исследовании рубцы, обработанные фракционными лазерами, демонстрируют почти полное восстановление нормальной структуры эпидермиса (эпидермальных отростков) и дермы (коллагеновых волокон), а также уменьшение воспаления и ангиогенеза через 6 месяцев после лечения [22].

Существует две разновидности фракционных лазеров – неабляционные и абляционные. Неабляционные фракционные лазеры (НАФЛ) делают колонны коагулированной ткани, состоящей из денатурированного коллагена, оставляя нетронутым эпидермис. Температура ткани в зоне воздействия повышается до 50–70°С.

С другой стороны, абляционные фракционные лазеры (АФЛ) создают столбы испаренной ткани с окружающим струпом и коагулированной тканью. Температура кожи в зоне воздействия повышается выше 100°С. НАФЛ имеют длину волны от 1540 до 1550 нм и материал активной среды эрбиевое стекло (Er: Glass). АФЛ в качестве активной среды могут использовать углекислый газ (СО2-лазер с длиной волны 10600 нм) или легированный эрбием иттрий-алюминиевый гранат (Er: YAG-лазер с длиной волны 2940 нм) [13].

НАФЛ показали хорошую эффективность при лечении рубцов с признаками дисхромии [23]. Хороший профиль безопасности позволяет использовать НАФЛ на всех участках тела с минимальным временем послеоперационного восстановления. Традиционно НАФЛ применяется в лечении гипертрофических рубцов от легкой до умеренной степени тяжести, в первую очередь затрагивающих эпидермис и сосочковую часть дермы. Тяжелые гипертрофические рубцы с вовлечением ретикулярной дермы и подкожно-жировой клетчатки часто требуют применения АФЛ [24].

АФЛ сочетают короткую длительность импульса с высокой энергией для повышения эффективности за счет использования тепла и образования микроколонок в коже. Высокие температуры вызывают большую, чем НАЛФ, степень ремоделирования дермы [25]. Белки теплового шока, металлопротеиназы и воспалительные цитокины участвуют в процессе быстрого заживления в течение 48 часов после абляции, чтобы заполнить испаренные столбики эпидермальными клетками и восстановить целостность кожи [26]. Образование нового коллагена приводит к уменьшению коллагена типа I и увеличению коллагена типа III [27]. Добавление коллагена III типа изменяет архитектуру дермы за счет увеличения гибкости, уменьшения толщины и улучшения молекулярной функции [27, 28]. Это приводит к значительному улучшению свойств рубцовой ткани [29–32].

Было показано, что АФЛ улучшают многочисленные характеристики ожоговых рубцов. В крупном исследовании Kawecki et al. [33], использовавшем Ванкуверскую шкалу рубцов [34] в качестве объективной меры, 31% пациентов имели разрешение эритемы с результирующим нормальным тоном кожи, 61% – преобразование гипертрофических рубцов в нормотрофические и 40% – полное размягчение рубцов после фракционной абляционной лазерной терапии.

Также применение АФЛ восстанавливает объем движений в суставах из-за устранения рубцовых контрактур [35] и даже может улучшать биодоступность лекарственных средств в ходе наружной терапии. Так Waibel et al. с положительным эффектом применили наружно суспензию триамцинолона непосредственно после абляционной лазерной обработки для улучшения доставки лекарственного средства в более глубокие слои кожи. Данный прием может усиливать противовоспалительное действие кортикостероидов при лечении гипертрофических рубцов [36].

Сосудистые лазеры

Для лечения рубцов в основном используются импульсные лазеры на красителях (PDL – pulsed dye laser), которые генерируют тепловую энергию с использованием длин волн около 595 нм. Такое излучение селективно действуют на микрососуды, вызывая их коагуляцию, что в конечном итоге приводит к уменьшению воспаления и отека. К дополнительным эффектам относятся уменьшение зуда, пигментации, гипертрофии и нейропатической боли в зоне образования рубца [37]. Избирательное разрушение кровеносных сосудов приводит к гипоксии тканей и катаболизму коллагена. Коллаген ремоделируется с уменьшением суммарного объема, что приводит к выравниванию кожи [38]. PDL проникает в кожу на меньшую глубину в сравнении с АФЛ. В связи с этим PDL используется в лечении незрелых тонких гипертрофических рубцов толщиной менее 1 см, сосудистой эритемы, участков с минимальным натяжением. Данные лазеры не изменяют структуру рубца и не приводят к ремоделированию коллагена, как АФЛ [17].

Оптимальное время для лазерной терапии

До недавнего времени считалось, что лазеры следует использовать только после достижения полного созревания рубца. Последние данные свидетельствуют: раннее начало применения НАФЛ или АФЛ уже через месяц после ожога или хирургической травмы может уменьшать симптомы, контрактуры, повышать подвижность рубца и улучшать процесс реабилитации [17, 39]. Тем не менее пока точно неясно, когда лучше всего начать лазерную терапию. Большинство стратегий зависит от характеристик созревания рубца. Количество процедур может варьироваться от 1 до 9 с интервалом от 4 недель до 3 месяцев [40]. В ряде исследований после хирургического лечения PDL, НАФЛ и АФЛ применялись в день снятия швов или спустя несколько недель с хорошими результатами и без развития побочных эффектов [41–43]. В связи с этим начало лазерной терапии как можно раньше после хирургического иссечения следует считать оправданным подходом [13].

Побочные эффекты лазерного лечения рубцов

Побочные эффекты лазерного лечения можно разделить на три группы: незначительные, умеренные и тяжелые [44]. Незначительные побочные эффекты варьируются от боли, эритемы и отека до инфекции, экхимозов и волдырей. Умеренные осложнения включают гипер- и гипопигментацию, в то время как серьезным побочным эффектом следует считать образование новых рубцов. Частота этих нежелательных явлений не зависит от возраста рубца на момент лечения или общей площади повреждений [45].

Применение Q-switched-лазеров

Лазерные системы, работающие по неабляционному принципу, могут использоваться в разных диапазонах длительности импульса. Q-switсhed – это режим, при котором длительность импульса измеряется в пико- или наносекундном диапазоне. В данном случае время взаимодействия лазерного луча и ткани обеспечивает механизм работы по типу фотоакустического удара, что приводит к дроблению ткани-мишени до мельчайших частиц (молекулярного уровня). Данный вид лазерного воздействия применяется при работе с татуировками и гиперпигментациями [39]. Поскольку некоторые рубцы имеют признаки дисхромии, работа в Q-switсhed-режиме позволяет убирать нежелательную пигментацию и существенно улучшать внешний вид дефекта.

Одной из последних технических новинок является использование неабляционного лазера, например Nd: YAG c длиной волны 1064 нм, в фракционном абляционном режиме за счет возможности генерации пакетного наносекундного импульса большой энергии (до 10 Дж). В данном случае отверстия в коже сопровождаются радиальными разрывами тканей. Данный эффект может приводить к дополнительному повреждению плотных коллагеновых волокон (образование микрорассечений). Применение вышеуказанного режима пока не исследовалось на предмет клинической эффективности, но несомненно представляет большой практический интерес.

В связи с этим представляем клинический случай успешного комплексного лечения послеоперационных рубцов в области лица.

Пациентка В. 50 лет обратилась в послеоперационном периоде (30 дней) с жалобами на образование эктропиона обеих нижних век вследствие формирования патологических послеоперационных рубцов.

Диагноз – «эктропион обеих нижних век. Экхимоз нижних век, распространяющийся на область щек. Рубцовая деформация кожи нижних век».

Локальный статус: процесс носит распространенный характер, наблюдается эктропион обеих нижних век, более выраженный справа, как следствие образования патологической рубцовой ткани. На коже нижнего левого века имеется округлый послеоперационный шрам диаметром 1 см. Отмечается экхимоз обеих нижних век, распространяющийся на область щек (рис. 1).

62-1.png (318 KB)

Протокол лечения: работа выполнялась с применением лазерной системы Fotona StarWalker MaQX. Процедура выполнялась в два этапа: один проход неодимовым Q-switch-лазером во фракционном режиме для работы с рубцовой тканью, позволивший сделать в коже микроотверстия (9*9/9 px/mm); второй этап: разрушение пигмента в Q-switch-режиме. Параметры лазерной системы, использованные для работы по заданной проблеме: 1064, MaQX – 1, FS20A, 1,0 Hz, 3,5 mJ/px; NdYAG 1064 Nm/KTP 532 Nm; MaQX-1, 0,7 дж/см, 0,5 Гц, количество проходов –1, выполнено две процедуры с интервалом в месяц.

Перед процедурой проводилась подготовка с применением крема Эмла и в процессе использовался аппарат Zimmer Cryo для охлаждения. Длительность реабилитационного периода продолжалась до полного восстановления, после процедуры отмечалась гиперемия, отечность держались в течении 5 дней (рис. 2).

Пациентка помимо высокоинтенсивной лазерной терапии получала следующие дополнительные препараты:

1. Дипроспан 1 мл в зону рубцовой ткани каждого века № 2 с интервалом 1 месяц;

2. Ультразвуковое введение ферменкола – 2 курса (№ 15) с интервалом 1 месяц;

3. Аутогемотерапия (Ахмеров) № 10;

4. Бепантен;

5. SPF-50.

Применение лазерных технологий для лечения травматической татуировки

Q-switсhed-лазеры (QS-лазеры) – наиболее подходящие системы для выведения очень мелких гранул краски и других чужеродных частиц. QS-лазеры (рубиновый, александритовый и Nd: YAG) излучают импульсы большой мощности с очень короткой длительностью (нано- или пикосекундный диапазон). Быстрое тепловое расширение вызывает фрагментацию и как следствие – образование акустических волн, которые распространяются в окружающие ткани. Фотомеханический и фотоакустический эффекты способствуют лазерному механизму удаления татуировок. Частицы татуировки удаляются фагоцитарными клетками и выводятся через лимфатическую систему и трансэпидермальные отверстия (при использовании фракционного режима). QS Nd: YAG также подходит для лечения травматических татуировок у пациентов с более темной кожей [47, 48].

Оригинальное техническое решение по «объединению» характеристик пико- и наносекундного импульса предложила компания Fotona. Была разработана новая технология формирования импульса ASP (Adaptive Structured Pulse) с лазерным генератором TMD (Transverse Mode Discrimination), позволившая получать наносекундный пакет, состоящий из высокоэнергетических пикосекундных импульсов, с недостижимой ранее энергией в 10 дж (гибридный импульс MaQX).

В дополнение решена и другая проблема, возникавшая при удалении татуировки, а именно образование газового пузыря под эпидермисом после первого прохода очага поражения.

В результате последующие Q-switched-импульсы не достигают глубоко расположенного пигмента и как следствие – теряется эффективность, возрастает риск осложнений, увеличивается количество процедур, удлиняется курс лечения. С целью устранения данного негативного эффекта предложено при первом проходе использовать аблятивную фракционную манипулу (FS20A) для «просверливания» микроотверстий, через которые происходит сброс давления газа, а также выделение продуктов распада микрочастиц (запатентованная технология FracTatTM). Таким образом, одна процедура выполняется в два этапа. Первый этап – делается один проход аблятивным фракционным неодимовым Q-switched-лазером, второй – выполняются проходы Q-switched-лазером, использующим гигантский структурированный наносекундный импульс (полным лучом, манипула R28).

Представлен клинический случай лечения травматической татуировки лица по вышеописанному протоколу.

Пациент 37 лет обратился с жалобой на приобретенный в результате травмы дефект в виде множественного точечного изменения кожи лица (рис. 3).

63-1.png (616 KB)

Диагноз – «множественные поверхностные инородные тела кожи лица, импрегнация кожи лица».

Анамнез: пациент поступил на лечение через 6 месяцев после получения травмы. Пострадал при взрыве петарды.

Локальный статус: поражение носит распространенный характер, татуировка располагается на коже лица, ушных раковинах. Представлена искусственными пятнами серо-голубого цвета, занимающими около 25% поверхности кожи лица (рис. 4).

Инструменты: коррекцию выполняли на аппарате StarWalker MaQX гибридным импульсом в два этапа.

Первый этап: один проход неодимовым Q-switch-лазером во фракционном режиме, позволивший сделать в коже микроотверстия (9*9/9 px/mm) для предотвращения образования газового пузыря.

Второй этап: разрушение пигмента в Q-switch-режиме.

Ход работы:

Было проведено две процедуры, осуществленные в два этапа.

1-я процедура: параметры: 1064, MaQX – 1, FS20A, 2,0 Hz, 9 mJ/px; 1064, MaQX – 1, R28, 3,0 Hz, 2,7 J/cm, 2,5 mm.

2-я процедура: параметры: 1064, MaQX – 1, FS20A, 2,0 Hz, 10 mJ/px; 1064, MaQX – 1, R28, 3,0 Hz, 3,5 J/cm, 2,5 mm.

Перерыв между процедурами составил 1 месяц. После каждой процедуры пациенту однократно вводили раствор преднизолона (30 мг, внутримышечно), наружно применяли примочки с раствором хлоргексидина и кремом бепантен. После заживления использовали крем с фотопротектором SPF 50.

Реабилитация после первой и второй процедур составила 3 дня. Через 6 месяцев отмечен положительный эффект от проведенного лечения в виде 85%-ного удаления пигмента из кожи. Нежелательных реакций в ходе лечения и периоде наблюдения не зафиксировано. В данном случае прогноз для пациента благоприятный, при необходимости возможно проведение еще одной процедуры для достижения 100%-ного результата.

64-1.png (280 KB)

Заключение

Лечение рубцов представляет серьезную проблему, при этом лазерные технологии могут быть достаточно эффективными как в монотерапии, так и при сочетании с лекарственными средствами или физиотерапевтическими процедурами. Выбор лазера и параметров излучения зависит от многих причин: цвета, типа, толщины и локализации рубца, а также особенностей соматического статуса пациента. При лечении гипертрофических рубцов неабляционные фракционные лазеры менее эффективны, чем абляционные. Импульсные лазеры на красителях хорошо подходят для коррекции эритематозных рубцов. Q-switсhed-лазеры применяются в лечении рубцов с признаками дисхромии, но также имеют потенциал в плане ремоделирования ткани в случае использования во фракционном режиме.

Пока нет единого мнения, когда начинать процедуры лазерной коррекции: сразу после эпителизации раны или в стадии зрелого рубца? По всей видимости, первый вариант предпочтительный и показывает лучшие результаты, которые выражаются в уменьшении васкуляризации и толщины рубца. Лазерная терапия при лечении рубцов имеет хороший профиль безопасности. Незначительные побочные явления, включая боль, эритему, отек, инфекцию и экхимозы, ожидаемы и хорошо поддаются коррекции. Более тяжелые осложнения в виде гипер- и гипопигментации, а также образования новых рубцов встречаются гораздо реже.

Лечение травматических татуировок часто приводит к рубцам и неполному удалению пигмента. Единственный по-настоящему эффективный и безопасный метод – это применение Q-switсhed-лазера. Современный лазер Q-switсhed Nd: YAG с длиной волны 1064 нм и гибридным импульсом большой мощности является одним из самых универсальных и интересных лазеров в дерматологической практике. Длина волны 1064 нм хорошо поглощается меланином, частицами черных татуировок, в меньшей степени – гемоглобином. Кроме того, данная длина волны эффективно воздействует на пигментные хромофоры и позволяет избегать развития гипертрофических рубцов из-за отсутствия изменений нижележащих коллагеновых и эластических волокон. Таким образом, Q-switсhed Nd: YAG лазер идеально подходит для удаления профессиональных и травматических татуировок, о чем и свидетельствует представленный нами клинический случай.

Вклад авторов. Концепция и дизайн исследования – И.Г. Курганская. Сбор и обработка материала – К.С. Григо-рьев. Написание текста – Н.А. Шанина. Редактирование – А.В. Патрушев.


About the Autors


Corresponding author: Natalia A. Shanina, Cand. Sci. (Med.), Head of the Laser Department of the Clinic for Skin and Venereal Diseases, 
S.M. Kirov Military Medical Academy, St. Petersburg, Russia; Shanina_n@mail.ru
Address: 6 Academician Lebedev St., St. Petersburg 194044, Russian Federation


Similar Articles


Бионика Медиа