徐 薇 宋文婷 综述，高 琳 审校
(空军军医大学西京皮肤医院 陕西 西安 710032)
强脉冲光技术研究进展与临床应用
徐 薇 宋文婷 综述，高 琳 审校
(空军军医大学西京皮肤医院 陕西 西安 710032)
强脉冲光是光电技术继激光之后的又一次进展，它可以解决色素斑、扩张毛细血管、毛发等多种皮肤问题，还具有无创、无停工期的优势，在临床上得到广泛应用。本文通过回顾强脉冲光的发展进程，总结其现有的临床应用情况，以便深入理解、掌握及更好地应用强脉冲光技术。
强脉冲光；进展；适应证；光子嫩肤
近30年来，光电美容技术因其精确度高、创伤小的特点，在临床上得到广泛应用。强脉冲光(Intense Pulsed Light,IPL)是光电技术继激光之后的又一次进展，它可以同时解决色素斑、扩张毛细血管、毛发等多种皮肤问题，还具有无创、恢复快的优势。1999年美国皮肤学专家Bitter率先发现IPL能明显改善皮肤光老化，随即应用并推广此技术，后来称之为“光子嫩肤”。
1 强脉冲光技术发展历程
1989年，Gustavsson提出非剥脱治疗理念，即通过高强度闪光灯发射强脉冲光来治疗。随后IPL问世，早期设备针对的色基主要是血红蛋白，多应用于血管性疾病的治疗，但IPL的发射不能精确控制，没有保护措施，表皮易发生红斑、灼伤，后期随着技术进展，接触式冷却加入，针对的色基逐渐增加，如黑色素、水等，滤光片种类也不断扩大，因此IPL开始应用于色素性疾病、脱毛、改善皮肤老化等治疗。但光能发射可控性差，光子能量发射后不可避免发生衰减，能量波形呈尖塔状，存在灼伤、色素沉着的风险。随后最佳脉冲技术(Optimal Pulse Technology,OPT)的出现，有效解决了对光能衰减的控制，发射出长城垛口样的均匀能量方波，减少副反应风险。近来的高级OPT(Advanced OPT,AOPT)技术，更是在多脉冲发射基础上，实现每个脉冲的能量及脉宽均可独立调节，可针对皮肤内不同层次、不同体积的色基，实现治疗参数的多样性。
IPL技术的升级多围绕波长、能量、脉宽、冷却这四方面，经历一个从功能简单、发射不可控到功能全面、发射精确可控的过程。根据选择性光热作用原理，不同的色基需要选择相对应的波长，因此针对不同色基的滤光片种类在增加，临床适应证也在不断扩大，并且随着滤光片技术变迁，光子波长范围从最早的800nm(400～1200nm)缩窄到现在的最短达100nm(500～600nm)，即“宽谱”进化到“窄谱”。窄谱光有两种类型，一种是彻底去除光学窗口的“单波”窄谱光子，另一种是保留部分可见光及近红外光的“双波”窄谱光子。通过去除无用的“光学窗口”，将能量集中在色基吸收高的波段，从而提高疗效。IPL设备输出能量对治疗而言，太小没有疗效，太大易损伤皮肤，尤其是脉冲发射持续时间上的能量分配，所以IPL设备的高压电流释放必须有精确控制，并且能有效转化为光能，这是一个很大的技术难题；早期设备提供给发射光源(氙灯等)的电流不稳定，导致发射的每个脉冲能量均不相同，后来技术发展，近几代IPL设备加入电容器，使输出电流平稳，每个脉冲能量趋于一致，脉冲能量输出图呈“方波形”，并且原来的长脉宽单脉冲被分裂成多个短脉宽的子脉冲序列。子脉冲序列及子脉冲间的短时间隔断，使光子能量在靶组织内温和累积，避免单个脉冲峰值功率过高，损伤靶组织。Altshuler等2001年提出“扩展的选择性光热作用原理”，理想的脉宽应大于或等于靶组织热驰豫时间，并小于或等于靶组织热损伤时间，以便达到最佳疗效；除了靶组织体积大小、吸收系数等，治疗参数还取决于能量密度和脉宽。前述理论适用于现有的OPT技术，最新AOPT技术使能量输出更精细可调，实现在多脉冲发射同时，每个脉冲的脉宽和能量可控性调节，应对更复杂的临床病例。不同IPL设备的脉宽范围差别较大，从最短2.0ms到最大100ms。冷却方法主要分为接触式冷却、动态冷喷剂、冷风三种，目前以接触式冷却应用更广泛、便捷。
2 原理
IPL是非相干光，本质上仍属于普通光。它的产生是以一种高强度光源(如氙灯)，经过聚焦和初步滤光后形成一束波长为400～1200nm的强光，再在前方放置一种特制的滤光片(滤光晶体)，将低于某种波长的光滤掉，最后发出的光是一种特殊波段的适合皮肤疾病治疗的强光。
经聚焦和通过滤光片后可产生具有高能量、波长相对集中、脉宽可调的强光，在治疗参数上与激光相似，根据选择性光热作用原理进行治疗。
通过微电脑控制，IPL脉宽连续可调，且每次发射可选择1～3个脉冲，选用脉冲方式释放能量可使靶组织持续升温，让表皮充分散热，以保证安全。基于经典的选择性光热作用原理，脉宽调节根据欲破坏的靶色基体积，尽量选择小于或等于靶色基的热驰豫时间。另外，靶色基分布层次越深，脉宽越大，使热能充分到达靶组织，并破坏色基。临床上使用的滤光片主要有420nm、515nm、560nm、590nm、615nm、640nm、695nm、755nm等。若用560nm的滤光片则输出强光的波段为560～1200nm。治疗时根据患者的皮肤类型和皮肤状态选择合适的滤光片。滤光片数值越高，滤过得到的光子波长越长，表皮黑色素吸收率越低，从而减少不良反应，如持久性红斑、结痂、水疱、色素沉着等。由于人体不同部位的皮肤特点各有区别，需根据预治疗区域的皮肤色基种类及含量来确定最佳滤光片。
近2年来，滤光片(滤光晶体)的改进使滤过的强光波段更为窄小。“单波”窄谱光有500～600nm和550～650nm，“双波”窄谱光有570～600nm &870～1200nm，550～600nm & 800～1200nm，400～600nm &900～1200nm。Goldberg应用“单波”窄谱光和“双波”窄谱光，治疗光损伤的半脸对照研究中发现，色素沉着和血管清除方面，“单波”窄谱光更优，在皮肤质地改善上，两种技术疗效相当[1]。然而窄谱光技术临床治疗时间尚短，需要更多临床研究观察。
3 临床应用
3.1 色素类疾病：Q开关激光是治疗表、真皮色素增加类皮损的首选，临床研究显示，IPL治疗效果并不逊于前者[2-3]。色素增加类皮损治疗靶目标是色素小体，靶色基是黑色素。黑色素吸收合适波长的光后，光能转变成热能，这一过程促使表皮松解、角质细胞分化，同时黑素小体上移至表皮浅层，随坏死角质细胞一起被清除。
选择性光热损伤黑色素的波长范围在351～1064nm，IPL滤光片的波长范围在420～755nm，根据表皮或真皮的色素分布深度，通过滤光片选择短波长或长波长的强光，有效清除色素。而“窄谱”的滤光片使黑色素高效吸收光能，提高疗效。
Moreno Arias的临床研究发现，IPL治疗黑素增加性皮肤病，表皮黑素类皮损清除率高达76％～100％，而真皮黑素类皮损不到25％的清除率[4]。虽然黄褐斑的激光治疗方法多样且疗效不确定，多数研究者认为IPL治疗黄褐斑是一种有效方式[5]，尤其对于表皮型黄褐斑，而难治性黄褐斑目前发现IPL结合低能量Q开关激光疗效更佳[6]。
个别文献报道瑞尔黑变病、蒙古斑、日光性黑子、药疹后色素沉着、斑痣等，IPL治疗效果明显。
3.2 血管类疾病：脉冲染料激光(Pulsed Dye laser,PDL)被认为是治疗血管类疾病的一线治疗。然而PDL激光易产生紫癜反应，持续7～10d才消退。紫癜的产生在于红细胞被PDL激光破坏，血管壁破裂，而IPL通过高温凝固血管，促使血管消融、纤维化，达到治疗目的，因此在避免紫癜并缩短停工期方面，IPL具有一定优势。Tanghetti，Babilas各自的研究发现IPL在血管性疾病的疗效与安全性方面均不亚于激光治疗[7-8]。
IPL作用于3个色基：氧合血红蛋白(HbO2)、去氧血红蛋白(Hb)、高铁血红蛋白(MetHb)，吸收高峰分别为418nm、542nm、577nm。尽管HbO2最大吸收高峰在418nm，此波长只能穿透皮肤浅层，黑色素竞争性吸收明显，577nm波长穿透吸收率虽较前者低，但黑色素竞争性吸收少，色素减退等不良反应少。因此现有的IPL设备使用较长的波长515～590nm，确保光穿透更深同时为HbO2吸收。而单波“窄谱”的滤光片或者双波“窄谱”滤光片使血红蛋白高效吸收光能，提高疗效。
HbO2和Hb在光热作用下最终的转化形式是MetHb。Black预计温度峰值在4ms达到76℃时，MetHb的转化才开始启动[9]；Barton的研究显示MetHb在整个转化过程大约10ms后才形成，且转化的温度条件必须是达到并维持70℃[10]。IPL多个连续脉冲的技术优势在转化过程中得以体现。HbO2通过第一个脉冲转化成Hb，意味着后续脉冲能量的吸收靶色基是Hb。多个连续脉冲也促使能量穿透更深，使血管凝固更充分和MetHb转化更彻底。血管存在管径、流速、深浅、靶色基含量等多种不同，治疗复杂。有效的治疗取决于血管的类型和管径。Fodor对比IPL和掺钕钇铝石榴石激光(Nd︰YAG)治疗血管疗效，发现IPL治疗浅表、细小皮损更有优势[11]。现有的AOPT技术，在多脉冲发射同时，调节每个脉冲的脉宽和能量，可针对不同类型血管实现个性化治疗。
IPL目前的适应证包括毛细血管扩张、蜘蛛痣、红斑性酒渣鼻等，IPL也可治疗婴幼儿血管瘤、血管畸形(如鲜红斑痣)及皮肤异色症等。
3.3 痤疮：文献报道IPL对轻中度痤疮有效，大部分为IPL结合其他治疗方法，或联合光动力治疗痤疮[12-14]。IPL具有无创、便捷优势，可避免长期药物治疗带来的不良反应和抗生素耐药性，而IPL单一治疗痤疮的有效性还存在争议。
IPL治疗痤疮的作用机制如下：光动力效应，痤疮丙酸杆菌产生卟啉(特别是原卟啉Ⅸ)，卟啉作为色基的吸收最大峰值为415～450nm，其余峰值在绿光、黄光、红光谱系；光能被卟啉吸收后，释放自由基杀死丙酸杆菌，激发抗炎细胞因子和免疫调节细胞因子产生，如转化生长因子TGF-β。通过光热解作用，诱发滋养皮脂腺的血管凝固，皮脂腺缩小，油脂分泌减少。
IPL覆盖细菌来源的卟啉和血红蛋白各自的吸收峰值，不失为一种治疗痤疮的有效方法。需要注意的是，痤疮丙酸杆菌减少和痤疮的疗效是暂时的，只能通过长期多次治疗来维持。因为IPL非直接地、局部表浅地抗炎抗细菌，非系统性作用于免疫环节，导致IPL疗效的短暂性、局部性，不同于其他适应证，靶色基是致病主要因素，破坏靶色基可得到持久疗效。目前还没有循证医学支持IPL作为单一治疗痤疮的方法。
3.4 脱毛：IPL作用毛发靶色基--黑色素，达到脱毛效果。然而，怎样选择性破坏毛发色基，而不影响表皮黑色素，这点非常关键。短波长是黑色素最大吸收峰值，却不能穿透深至毛囊，长波长(＞590nm)对富集黑色素的毛囊球部、毛囊杆部、毛根鞘针对性更强，避免破坏表皮黑色素，而处在生长期毛囊含有更多黑色素，对光热解作用反应更强。但毛乳头及位于毛囊隆突的毛囊干细胞不含黑色素，不直接吸收光能，若光能脉宽大于或等于整个毛囊组织的热驰豫时间，又小于或等于组织的热损伤时间，毛干及毛鞘黑色素因吸收光能而产生的热能便可充分扩散到邻近的毛乳头和毛囊隆突，使毛乳头生发部位或毛囊干细胞产生不可逆的损伤，永久脱除毛发。而真皮乳头处微血管也作为靶目标被破坏，达到脱毛效果，这种理论目前还存在争议[15]。
IPL脱毛的不良反应大部分是微小、暂时性的，常见于能量过大、操作不熟练。不良反应包括红斑、灼伤、色素沉着或色素减退、白发、毛囊炎、毛发增生，以及罕见的瘢痕。毛发增生可能由于重复激光造成的损伤和慢性炎症，增加的血流量及炎症因子也可能参与此发生机制，另一种可能机制在于治疗区域周边静止期或退行期(不活跃)毛囊受弱能量光子刺激，毛囊代谢活跃。这一现象在Moreno-Arias及Marayiannis的各自临床研究中均有提及，且不局限于IPL这类方式脱毛[16-17]。
激光脱毛，如翠绿宝石激光、半导体激光、Nd︰YAG激光，其脱毛的安全性、有效性与IPL类似。尽管激光脱毛疗效确切、持久，没有研究发现激光与IPL相较有显着性差异，且IPL脱毛疼痛度更低、不良反应更少。
皮肤暗沉，肤色偏黑，皮肤类型级别高的患者，毛囊吸收光能的同时表皮黑色素吸收光子能量也随之增高，因而患者发生色素沉着的风险增加。更长波长(＞755nm)、更长脉宽、延迟时间50～100ms，及皮肤冷却，可减少热损伤。Ismail 2012年研究对比Nd︰YAG激光和IPL脱除腋毛，50例患者Ⅳ～Ⅵ类型皮肤，结果显示激光脱毛疗效更好，伴随更明显的疼痛及炎症[18]。
目前关于翠绿宝石激光、半导体激光、Nd︰YAG激光的随机对照临床观察的支持数据很多，而IPL脱毛的数据相较不足，临床还需要更多随机对照试验的结果对比。
近年来，美国食品药品监督管理局批准低能量IPL设备进入家用脱毛市场。尽管家用IPL脱毛看似安全有效，临床研究提示家用设备疗效次于医用脱毛设备[19]。
3.5 光老化：真皮的热损伤促使成纤维母细胞活化，形成新生胶原，Ⅰ型和Ⅲ型胶原增多、重排，并且弹力纤维排列更整齐。范围在515～1200nm的波长才能产生以上最大作用，其中较长波长光子被皮肤中的水分吸收，诱发细胞因子介导的新生胶原合成反应，较短波长光子被色斑内的黑色素、扩张毛细血管内的氧合血红蛋白吸收。因皮肤老化而发生改变的因素如细纹、弹性、毛细血管扩张、异常的色素沉着等均得到改善，不良反应少，恢复迅速。
尽管研究结果各不相同，但IPL比传统剥脱嫩肤类激光(如二氧化碳激光、铒激光)，更安全有效，与非剥脱嫩肤类激光(如PDL、近红外激光、半导体激光、YAG激光等)的安全性、有效性类似[20]。虽然缺乏足够的循证医学数据支持，IPL已被认同能改善皮肤质地及肤色。最初IPL用于治疗血管类皮损及皮肤异色症，治疗后发现皮肤皱纹也随之不同程度地改善[21]。
3.6 光动力：光动力治疗即机体在接受光敏剂后，生长旺盛的细胞(肿瘤细胞、异常的内皮细胞、微生物等)摄取和存留光敏剂较多，经特定波长的光有效照射后，在组织中氧的参与下产生光化学反应，产生单态氧和自由基，破坏组织和细胞中的生物大分子，最终引起目标细胞坏死和凋亡，达到治疗目的，而对正常细胞基本无影响。光动力已广泛用于治疗光线性角化病、基底细胞癌、鳞状细胞癌、Bowen 病等皮肤癌前病变和恶性肿瘤，以及尖锐湿疣、痤疮等，并取得满意的疗效。近几年光动力适应证扩大到非肿瘤性疾病如鲜红斑痣、嫩肤、银屑病、扁平苔藓、多毛症、病毒疣、真菌感染、硬化性萎缩性苔藓等，但需要更多临床数据支持。
光动力治疗的要素为光敏剂、光源、氧。其中光源作为光动力治疗的重要组成部分，它的选择会影响光动力治疗的效果。目前，用于临床的光源分为两种: 一种是非相干性光源，包括IPL、发光二极管、太阳光等; 另外一种是相干性光源，主要为激光。非相干性光源强度低、价格低廉，患者接受度更高，应用光动力的治疗效果不亚于激光。
已有多数临床研究发现，与单用强光相比，光动力联合IPL治疗痤疮、光老化的有效率更高，而与其他光源相比，IPL组起效快、疗效更佳、维持时间长[22]。
Schweiger等用光动力联合IPL或蓝光治疗14例化脓性汗腺炎，结果有效、安全[23]，而在同一年Highton等仅用IPL治疗18例患者，临床症状也得到明显改善[24]。痤疮和化脓性汗腺炎发病机理类似，但需要更多研究结果阐明光动力联合IPL或仅用IPL治疗化脓性汗腺炎的机制。
有报道IPL及激光治疗皮肤型结节病，可作为顽固性病例或者药物治疗无效时的二线方案，Hasegawa则利用光动力联合IPL成功治疗1例面部结节病[25]。无论单用IPL治疗或是光动力联合IPL，其机制均可能是通过破坏血管，减少炎症因子产生，发挥抗增生及抗炎作用，促使结节病中的肉芽肿消退，但由于是局部治疗反应，疗效可能是暂时性的。
3.7 妊娠纹：IPL刺激成纤维细胞活化，伴随新生胶原合成、细胞外基质生成，可能改善妊娠纹。Bedewi等利用同步加速器红外显微镜证实IPL通过刺激真皮成纤维细胞来治疗妊娠纹，成纤维细胞受刺激后促进蛋白表达、胶原生成。他们认为IPL对于妊娠纹而言，是一种副作用小、有潜在价值的治疗方式[26]。而Al-Dhalimi比较IPL的650nm及590nm 2种波长治疗妊娠纹，每2周1次，连续5次，最后发现2种波长均有明显疗效，590nm改善红斑效果更突出[27]。但IPL与剥脱性激光相比，疗效有一定差距。El Taieb采用CO2点阵与IPL治疗40例妊娠纹，2种方法均有效，CO2点阵疗效更明显，研究提到IPL对目标妊娠纹长度及宽度有显着改善，而从患者满意度及临床图片评估来看，IPL没有明显疗效[28]。
3.8 甲银屑病：银屑病为慢性炎症性皮肤病，有证据显示银屑病真皮中血管的形态学变化与表皮的增生直接相关。异常的血管成为淋巴细胞选择性迁移的通道，这在银屑病的发生发展中具有重要作用。
IPL通过选择性光热作用，使血管发生凝固，阻断真皮乳头层异常增生的血管对银屑病皮损的“滋养”而发挥治疗银屑病的作用。研究表明，300～600nm波长的激光很难穿透甲板，而550～1200nm波长的IPL能有效的通过甲板到达甲床。Tawfik 等首次采用IPL治疗20例甲银屑病。IPL波段为550～1200nm，治疗间隔2周，患者平均接受8.63次的IPL治疗，甲母质损害的治疗次数比甲床损害的要多。甲床疗效达71.2％，甲母质32.2％，甲下过度角化较早的出现治疗效果，点状凹陷较为顽固。随访1年，有3例半年后复发，出现指、趾甲点状凹陷及甲板碎裂。作者认为，IPL是一种有前景的、有效的治疗甲银屑病的方法，其使用安全、方便，能使甲损害得到较长时间的缓解[29]。
3.9 结缔组织病：对于慢性红斑性皮损如狼疮，IPL和激光能避免长期用药的副作用，耐受性好，因此具有优势，如果疗程性治疗，则得到持续性疗效。如前所述，IPL有短暂的抗炎作用。Troilus等对复发性慢性盘状红斑狼疮进行回顾性研究，患者接受IPL或者PDL治疗，16例患者中14例在瘙痒、红斑、鳞屑、瘢痕及疼痛方面有改善。作者提到IPL及PDL可作为预防盘状红斑狼疮加重的早期、安全的辅助疗法[30]。
硬皮病的发病机制未明，其主要致病性改变之一是微血管功能异常与损伤，微血管病变可以有毛细血管扩张的表现。Dinsdale等采用IPL及PDL治疗硬皮病患者的毛细血管扩张，研究发现两种治疗方法对于浅、深层的血管网均有疗效，多普勒激光成像显示，IPL组仅在4周后对浅层血管的治疗效果逐渐降低，但IPL术后无淤血，疼痛度低[31]。
4 结论
多个临床试验已显示IPL的安全性、解决不同皮肤疾病的兼容性，并且一定情况下IPL治疗效果不逊于激光。
IPL对比激光的最大优势在于其多样性、安全性、性价比高，然而IPL治疗更复杂多样，需要更丰富的临床培训以达到更好疗效。正是IPL的多样性，可以作用多种色基，使同时治疗多种皮肤疾病变为可能，如色素增加性疾病、血管类疾病、痤疮、酒渣鼻等。不仅如此，IPL还用于脱毛、嫩肤、联合光动力治疗皮肤肿瘤、化脓性汗腺炎、皮肤型结节病等。更有甚者，新的适应证如妊娠纹、甲银屑病、结缔组织病已陆续出现，将来会有更多适应证等待被发现。由于IPL治疗是非剥脱性的，当患者不能接受其他更激进治疗带来的不良反应风险时，IPL可作为一个替代方法。尽管更激进治疗的效果更明显，但这意味着恢复期更长。IPL技术不断改进，呈“方波”的多脉冲能量让临床治疗更加安全有效，不良反应更少。
鉴于现有的临床研究结果多样、样本量偏小，不能制定标准化参数，因此笔者期待针对各种适应证的更大样本量、更长随访时间的随机对照试验出现。
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Review on the Development and Clinic Application of Intense Pulsed Light
XU Wei,SONG Wen-ting,GAO Lin
(Department of Dermatology,Xijing Hospital,the Air Force Medical University,Xi’ an 710032,Shaanxi,China)
Intense pulsed light(IPL) is another progress after laser to photoelectric technology. It can be used to treat pigmentation,telangiectasis and hair,etc. In addition,it has no invasion with no downtime. Thus,IPL is widely applied in clinical treatment. The purpose of this article is to look back the history of IPL development,follow the advanced technology,and review clinical use of IPL to achieve better application.
intense pulsed light; development; indication; photorejuvenation
R730
A
1008-6455(2017)11-0143-05
高琳，博士，多个学会/协会委员；个性化的非手术抗衰老治疗为其主要研究方向，擅长运用激光治疗各种皮肤问题如鲜红斑痣、痤疮、黄褐斑、瘢痕等，熟练各种新型激光仪器的操作；E-mail: gaolin@fmmu.edu.cn
2017-03-14
2017-11-09
编辑/张惠娟
