ỨNG DỤNG LASER TRONG ĐIỀU TRỊ CÁC TỔN THƯƠNG SẮC TỐ

Lịch sử

Việc ứng dụng Laser trong điều trị các tổn thương liên quan đến sắc tố bắt đầu từ năm 1963 khi Leon Goldman và cộng sự nhận thấy laser ruby có xung 0.5 ms được hấp thu đặc hiệu bởi sắc tố da. Phát hiện này còn cho thấy ngưỡng chịu đựng bức xạ laser của lớp biểu bì thấp hơn 10-100 lần đối với laser ruby (Q-switch) và laser ruby (QSRL) với khoảng thời gian phát xung 50ns. Mặc dù được phát hiện khá sớm, nhưng laser QSRL không được ứng dụng nhiều. Thay vào đó, các tổn thương tăng sắc tố được điều trị bằng laser sóng liên tục trong một khoảng thời gian dài với các loại laser như laser argon, laser CO2. Sau đó, laser Q-switch bước sóng 694 nm được phát hiện với khả năng tác động chọn lọc trên sắc tố melanin. Vào cuối thập kỷ 80, Anderson lý giải rằng laser Q-switched Nd:YAG với bước sóng 1064nm, 532nm, 355nm có tác dụng chọn lọc melanin nhưng yếu hơn. Trong khoảng thời gian 20 năm sau đó, laser năng lượng dạng xung và IPL  được sử dụng chủ yếu trong những điều trị có liên quan đến sắc tố trong đó laser dạng xung tập trung vào những sắc tố biểu bì và IPL chiếm ưu thế hơn cho những điều trị sắc tố ở trung bì.

Dịch tễ học

Tổn thương sắc tố gặp ở tất cả các chủng tộc, có cả những vết sắc tố do di truyền, một số do mắc phải. Việc tăng phơi nhiễm với bức xạ khiến tình trạng tổn thương sắc tố càng phổ biến. Với nhu cầu điều trị và phòng ngừa các dấu hiệu lão hóa, có rất nhiều bệnh nhân muốn loại bỏ những đốm sắc tố hoặc thực hiện các phương pháp thẩm mỹ giúp làm sáng màu, đều màu da.

Cơ sở khoa học

Tương tác của laser với mô

Hiệu quả điều trị với laser phụ thuộc vào sự chọn lọc tác động quang nhiệt của laser ở một bước sóng nhất định đối với mô đặc hiệu. Những mô tả của Anderson và Parris cho rằng tác động quang nhiệt của laser hoàn toàn có thể dự đoán được dựa trên đặc tính chọn lọc của mô cũng như chỉ số về bước sóng và xung laser của thiết bị.

Nguyên lý

• Bước sóng laser được hấp thu bởi mô
• Thời gian phát xung ngắn hơn thời gian thải nhiệt của mô
• Năng lượng laser đủ lớn để gây ra tác động trên mô

Nguyên lý tác động chọn lọc năng lượng ánh sáng còn được ứng dụng trong việc điều trị bệnh lý nổi mạch máu dưới da với đối tượng tác động là các sắc tố hấp thu năng lượng ánh sáng như oxy hemoglobin.

Melanin có chứa những hợp chất mang màu có phổ hấp thu khá rộng bao gồm UV-Vis, hồng ngoại gần, khả kiến. Tuy nhiên, bước sóng càng cao, khả năng hấp thu năng lượng của melanin càng giảm. Melanocytes là tế bào chứa trong bào tương các melanosom, là nơi tổng hợp melanin. Sau khi melanin được hình thành trong melanocyte, melanosome có chứa melanin sẽ di chuyển và tập trung đến xung quanh các keratinocytes. Melanosome có đường kính khoảng 1 mm, thời gian phân tán nhiệt 50 và 500 ns. Do đó, laser phát sung siêu ngắn có khả năng điều trị đặc hiệu các trường hợp tăng sắc tố da. Năng lượng sung laser trong thời gian cực ngắn nhanh chóng cung cấp năng lượng cho melanosome (ước tính 10 triệu độ/s) và phá hủy cấu trúc melanin. Sự phá hủy này tạo nên những không bào và lắng tụ sắc tố cũng như vật chất di truyền của tế bào tạo sắc tố ở các tế bào ngoại vi. Sau đó, sự tái tạo sắc tố xảy ra do sự dy chuyển của các melanosome từ các vùng lân cận và phần phụ của da vốn chưa được chiếu xạ.

Khi điều trị với các đốm sắc tố, laser Q-switch tạo ra một đốm tro trắng tại vị trí chiếu xạ, nguyên nhân do nhiệt độ cao gây ra sự bốc hơi nước và tán xạ ánh sáng tại chổ. Kết quả quan sát qua kính hiển vi điện tử, kính hiển vi quang học và kính hiển vị cùng tiểu điểm cho thấy những cấu trúc bóng hơi nước có kích thước khoảng 1–30 mm và sẽ biến mất trong vòng 20 phút sau điều trị. Năng lượng laser cần đủ để phá vỡ cấu trúc melanosome nhằm đạt được hiệu quả làm trắng da. Điều này có nghĩa, nếu những đốm tro trắng mô tả trên không xuất hiện, melanosome vẫn chưa bị phá vỡ.  Những làn da tối màu có ngưỡng làm trắng thấp do lượng melanin ở biểu bì cao. Độ dài bước sóng laser càng lớn, khả năng hấp thu năng lượng laser của melanin càng kém. Năng lượng laser dưới ngưỡng tác động làm tăng quá trình tổng hợp melanin như một tác nhân gây tổn thương nhưng không đủ sức phá vỡ cấu trúc melanin.

Q-switch và năng laser phát xung và nguồn sáng

Tác động phá vỡ melanosome ở lớp biểu bì một cách chọn lọc lần đầu tiên được thực hiện ở laser XeF excimer ở bước sóng 351nm, thời gian phát xung laser 20ns. Mặc dù ánh sáng ở bước sóng 351 nm được hấp thu tốt bởi sắc tố melanin, nhưng do độ dài bước sóng ngắn nên khả năng xuyên sâu chỉ trong khoảng 100 mm do cơ chế tán xạ ánh sáng. Dye laser với bước sóng 435-750 nm, thời gian phát xung 30s có tác dụng chọn lọc phá vỡ sắc tố melanin. Laser rubi Q-switch với bước sóng 694 nm, thời gian phát xung 40ns và laser Q-switch neodymium: YAG với bước sóng 355, 532 và 1064 nm, chiều rộng xung 10-12 ns. Các loại laser với bước sóng ngắn như 351 nm được hấp thu tốt bởi melanin nhưng ở bước sóng dài hơn, khả năng xuyên sâu vào da tốt hơn.

Các loại laser được ứng dụng trong điều trị về sắc tố da như: không chọn lọc tế bào sắc tố, chọn lọc cao tế bào sắc tố, chọn lọc tế bào sắc tố.

Laser không chọn lọc tế bào sắc tố

Laser CO₂ (10,600 nm), erbium-YAG (2,940 nm), Erbium xxx (1,540 nm) và yttrium scandium gallium garnet YSGG (2,790 nm) là các loại laser trị liệu trên da không chọn lọc tế bào sắc tố. Laser không chọn lọc melanin có khả năng loại bỏ melanin do khả năng tác động đến các phân tử nước và tác động bóc tách lớp biểu bì bao gồm cả melanocyte và tế bào keratin. Các thiết bị ban đầu có thể loại bỏ lớp biểu bì tương đối đồng đều, các thiết bị laser vi điểm thế hệ mới gây tổn thương theo chiều thẳng đứng xuyên từ lớp biểu bì đến lớp trung bì, trong khi vùng da còn lại trong hệ vị điểm không bị ảnh hưởng. Phương pháp vi điểm đẩy nhanh tốc độ hồi phục và cải thiện cấu trúc da trên tổng thể kể cả những vùng da không bị tổn thương. Laser vi điểm CO₂ và laser vi điểm erbium:YAG hoạt động với cơ chế tương tự laser CO2 và laser erbium:YAG không vi điểm. Tuy nhiên, laser vi điểm cần thiết được điều trị theo liệu trình để đạt được hiệu quả tối ưu.

Laser YSGG là một thiết bị laser không vi điểm tác động tập trung vào các phân tử nước ở lớp biểu bì và có những tác động không trực tiếp đối với melanin. Các thiết bị tận dụng năng lượng sóng radio để chuyển đổi khí nitrogen vào huyết tương, nhanh chóng làm nóng lớp biểu bì. Tùy theo mức năng lượng mà các lớp sâu khác nhau của da và các vùng liền kề sẽ bị tác động và gây ra hiệu ứng. Trong 24 – 48h, lớp biểu bì sẽ bong tróc ra, kể cả các melanocyte, sắc tố melanin, keratinocyte. Sau đó, quá trình tái cấu trúc da diễn ra, để lại lớp biểu bì mới trẻ trung.

Laser chọn lọc cao melanin

Các kỹ thuật laser cũ sử dụng năng lượng laser liên tục và quasi-CW ánh sáng nhìn thấy bao gồm laser agon (488, 514 nm), laser hơi đồng (511nm), laser krypton (521, 530 nm) có thể sử dụng để loại bỏ các lớp biểu bì bị tổn thương sắc tố. Tuy nhiên, tác động tổn thương nhiệt đến vùng da lân cận khó kiểm soát. Việc cân nhắc giữa lợi ích và nguy cơ đối với laser phát sóng liên tục.

Có 3 loại laser phát sung ngắn, tập trung tác động vào sắc tố được sử dụng phổ biến hiện nay bao gồm: Q-switched ruby (694 nm), Q-switched alexandrite (755 nm), Nd:YAG và KTP (1,064, 532 nm). Các loại laser này được hấp thu đặc hiệu bởi melanin bằng năng lượng laser cường độ cao trong thời gian phát xung cực ngắn (tính bằng nano giây). Khái niệm Q-switched biểu thị sự biến chuyển năng lượng trong thời gian hoạt động của thiết bị. Năng lượng mỗi xung khá lớn (khoảng 109 W) trong khoảng thời gian phát xung cực ngắn thông qua việc sử dụng một màng trập quang, các thiết bị laser có khả năng dự trữ một lượng năng lượng lớn và giải phóng lượng năng lượng lớn theo một chu kỳ xác định.

Các thiết bị QSRL phát ra ánh sáng đỏ với bước sóng 694nm với thời gian phát xung 28–40 ns. Ánh sáng được cung cấp thông qua một gương có khớp nối với kích thước điểm sáng 5-6.5 mm và tần số 2Hz. Laser Q-switched alexandrite phát ra ánh sáng ở phổ hồng ngoại gần ở bước sóng 755 nm, thời gian phát xung 50–100 ns, kích thước điểm sáng 2–4 mm, tần số 10 Hz. Tùy thuộc vào nguồn phát sáng, tia sáng được truyền qua một gương có khớp hoặc sợi cáp bán quang. Laser Q-switched Nd:YAG phát ra bức xạ phổ hồng ngoại ở bước sóng 1,064 nm. Bước sóng có thể giảm đi một nữa khi tăng tần số lên gấp đôi nhờ tinh thể KTP (potassium-titanyl-phosphate) trên đường truyền ánh sáng.

Laser có thời gian phát xung dài (tính bằng mili giây) như laser (KTP) Nd:YAG bước sóng 532 nm laser dye bước sóng 595 nm, được ứng dụng chủ yếu điều trị các tổn thương mạch máu hoặc các trường hợp tăng sắc tố bề mặt. Laser phát xung dài không tác động chọn lọc trên sắc tố melanin