半導體激光儀在連續模式下光纖走形間距離對大鼠皮膚緊皺影響的研究①

孫世杰，張 威，李 懿,倪金影

(佳木斯大學附屬第二醫院，黑龍江 佳木斯 154002)

半導體激光儀在連續模式下光纖走形間距離對大鼠皮膚緊皺影響的研究①

孫世杰，張 威，李 懿,倪金影

(佳木斯大學附屬第二醫院，黑龍江 佳木斯 154002)

目的:定量分析半導體激光儀德國D980對大鼠皮膚中膠原纖維及Ⅰ型膠原纖維含量變化的影響,進一步探討半導體激光儀對大鼠皮膚緊膚除皺的影響機制。方法: 德國D980半導體激光儀照射大鼠，對實驗區域進行背部脫毛處理。在同一治療參數下，選擇操作模式為連續模式，調節儀器功率為5w，能量密度為24J/cm2,各光纖走形間間距分別為0.5cm、1.0cm、1.5cm。取激光照射后3個月后的大鼠皮膚采用HE染色法觀察皮膚膠原纖維的變化,ELISA檢測方法定量分析Ⅰ型膠原纖維的含量。結果： 強脈沖光照射3個月后的大鼠HE染色結果顯示膠原纖維含量增加，ELISA數據結果顯示激光照射后Ⅰ型膠原纖維在數量上表達明顯上調與對照組相比有顯著性差異(P<0．01)，A、B、C各組間均有差異(P<0.01)，具有統計學意義(P<0．05)。結論：半導體激光儀可促使皮膚膠原纖維含量增加，進而達到緊膚除皺的效果，在實驗的基礎上為臨床提供理論依據。

半導體激光；溶脂；緊膚；Ⅰ型膠原纖維

皮膚的質量直接決定一個人的容貌，人們對美容的意識也越來越強烈，過去的一些年中人們通常使用機械消磨和化學剝脫的方法來達到改變容貌的目的，可是隨著臨床的應用其負面影響也就暴露了出來，因風險因素較大，因此是一項不完善的技術。1961年梅曼(MaimanTH)制成了世界上的第一臺激光器—紅寶石激光，這之后，一種非常新的光源產生了,它被開發應用的第一個領域就是醫學，并得到了日新月異的發展[1]。強脈沖光(intensepulsedlight,IPL)[2]是以激光照射產生的熱作用原理進而影響皮膚機制的改變,它以其創傷小,恢復快等優點更易被人們所接受,是近幾年來發展迅速并被整形美容醫生廣泛應用于臨床治療皮膚老化的一種新型技術方法。孫少敏，李懷荊[3，4]等學者實驗證明中藥也可有抗氧化作用，但因其療效較漫長而不易被臨床廣泛采用。有學者在動物實驗中發現，在經過IPL照射后能夠改變實驗動物皮膚中膠原蛋白的表達[5]。法國MSergeMordonden(2006年)等證明，采用同一個能量進行治療時，980nm半導體激光比1064nmNd：YAG激光在治療效果上更具優越性[6]。激光美容日益已被廣泛應用，被人們所關注，但有關半導體激光儀對皮膚緊膚除皺的影響的相關研究過少，這個實驗的定量分析是研究半導體激光嫩膚除皺大鼠的機制，進一步明確了半導體激光嫩膚的作用機制。為臨床應用提供了理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及儀器

隨機選取24只SD清潔級別大鼠,雌雄不限,體重為300～400g,12～24個月齡(均由佳木斯大學動物實驗中心提供)。德國生產的D980半導體激光治療儀，波長為980nm，有兩種操作模式分別為連續模式、脈沖模式，可根據臨床需要選擇輸出模式，輸出功率1～25w,，并據實顯示功率(w)治療時間(s)能量密度(J)。脈沖數、脈寬的設定、均根據需要調節。

實驗區域局部腫脹麻醉液配制：2%利多卡因1000mg+腎上腺素1mg+每升生理鹽水含10mL碳酸氫鈉。

1.2 實驗方法

1.2.1 脫毛

在激光照射前一天對實驗大鼠稱量體重，以5%水合氯醛液行腹腔注射麻醉(3mL/kg)，待麻醉好后對待實驗大鼠進行脫毛處理,將大鼠固定在操作臺上，先用眼科小剪刀將大鼠背部長的毛發剪短,然后用8%硫化鈉進行涂抹,以大鼠脊柱為分界線，兩側對稱區域涂抹面積分別為5.0cm×7.0cm大小,3～5min后清除大鼠背部毛發,即時流水反復沖洗。對大鼠預實驗區域用碳素墨水紋身標記，實驗組、對照組標記區域面積分別為5cm×3cm，每0.5cm為一個標記單位。

1.2.2 激光照射

將24只SD大鼠隨機分為3組,每組8只。稱重，5%水合氯醛液行腹腔注射麻醉(3mL/kg)。調節德國半導體激光儀D980治療參數，輸出模式為連續模式，能量密度為24J/cm2，功率為5w，各平行光纖間距分別為0.5cm、1.0cm、1.5cm。實驗區域局部碘伏消毒。預標記實驗區域皮下充分浸潤麻醉，完成后將光纖放置在金屬套管內，通過大鼠皮膚的小切口插入實驗組皮下組織，根據光纖頂端的氦氖紅色光來確定光纖尖端所在層次及所在位置，緩慢而均勻移動微管。術中紅外測溫儀監測體表體溫，體溫不超過42℃術后背部皮膚涂冷凝膠，密切觀察大鼠精神狀態及皮膚情況。對照部分不做處理。

1.3 統計學方法

采用配對t檢驗分析進行統計學處理，統計軟件為SPAA16.0軟件。P<0.05為具有統計學意義。

2 結果

2.1HE染色

激光照射3個月后實驗組與對照組對比可明顯發現脂肪細胞顯著減少，局部區域可見小的血管，膠原纖維數量增加明顯，形態上增粗，纖維排列緊密，走形方向更加整齊有序。各實驗組間對比，A組距離為0.5cm實驗組顯示脂肪細胞減少，纖維數量增加，纖維間間隙減少，但排列紊亂(圖1a)；B組距離為1.0cm實驗組顯示脂肪細胞減少，纖維數量上增加，纖維增粗不明顯(圖1b)；C組距離為1.5cm實驗組顯示在皮膚組織重建過程中脂肪細胞減少，纖維數量明顯增加，纖維間間隙減少，纖維粗大，排列整齊有序(圖1c)。C組在皮膚組織重建過程中纖維數量和走形上的改變明顯高于B組，由此可見連續模式下，光纖走形間距離為1.5cm時，皮膚緊皺效果最佳。見圖1。

圖1 作用3個月,彈力纖維變化情況(HE×100)

2.2I型膠原ELISA分析

見表1。ELISA法測定Ⅰ型纖維含量測定結果顯示3個月后各組Ⅰ型膠原纖維含量數值均明顯高于對照組。且在A、B、C三組中,c組數值明顯高于A組，B組 差異有顯著意義(P<0.01)。

表1 激光組和對照組Ⅰ型膠原纖維含量的比較±s)

3 討論

皮膚老化分為兩種自然老化和光老化，皮膚組織衰退的常見表現為生理功能障礙。皮膚的厚度會隨著年齡的增加而有顯著變化，人表皮20歲時候較厚，然后逐漸變薄，到晚年時，顆粒層可以收縮至消失，棘細胞生存期縮短。表皮細胞核分裂增加，因此增加了黑色素，而導致老人，大多是棕黑色。由于附著在角質層細胞的老化，皮膚表面變硬，失去光澤。真皮在30歲時最厚，之后逐漸變薄，配上漸變后萎縮。皮下脂肪減少，并且由于改變了彈性纖維和膠原纖維發生和皮膚的彈性和張力，進一步導致逐漸喪失，以皮膚松弛和皺紋。組織學改變是細胞外基質(extra-cellularmatrix,ECM)異常,以膠原減少較為突出明顯[7]。治療的主要目的是恢復ECM的正常皮膚老化結構，從而促進增加的膠原含量和纖維含量。通常狀況下皮膚是以Ⅰ、Ⅲ型膠原為主,其中Ⅰ型膠原占皮膚干重的80%～85%,Ⅲ型膠原占15%～20%。因此在皮膚緊皺嫩膚過程中Ⅰ型纖維占主要地位. 光子嫩膚治療皮膚的老化是選擇性光熱效應原理。IPL的波長為520～1200nm, 此范圍內的光可以通過在不同的靶組織的皮膚被吸收，從而導致光熱。因此，在這個過程中對皮膚的激光照射，可以有穿過皮膚和組織汽化表面具有極高的瞬時能量，并且由于激光照射產生的光的熱效應更深層次的組織，并由此形成凝固熱作用區，其結果是皮膚表面變得光滑，細膩。出現纖維組織熱效應的深層原因纖維重組，纖維變得粗大，促使組織收緊，恢復彈性，光子嫩膚膠原蛋白造成的損害，損傷修復過程開始，膠原蛋白含量增加。Bitter[8]、Goldberg[9]、Hernandez-Perez等[10]進行光子嫩膚治療后,通過HE染色發現活檢組織中的膠原含量顯著增加,膠原纖維變得粗大緊密。Negishi等[11]HE染色中也觀察到增加的膠原含量和通過免疫組織化學染色法發現Ⅰ，Ⅲ型膠原含量有所增加，從而使IPL的臨床療效是通過重建和膠原實現增加膠原纖維的含量。但是,Prieto等[12]沒有發現顯著膠原蛋白新生，卻發現蠕形螨的凝固性壞死，螨蟲這種推測是壞死的皮膚質地改變的原因。而在激光照射膠原含量在上述學者觀察到，但沒有應用到定量分析,本試驗選取波長為980nm的德國半導體激光儀作用于大鼠,觀察大鼠皮膚膠原含量的影響,從客觀上進一步明確光子嫩膚的生物學機制。

實驗發現治療后3個月后HE染色結果顯示大鼠皮膚中脂肪細胞明顯減少，膠原纖維有明顯的增加、變粗，纖維緊密。I型膠原ELISA分析結果顯示實驗組I型膠原比對照組顯著增多，各實驗組間存在差異性。其中皮膚內增加的膠原含量，發現在真皮層，最表面的真皮其中顯著增加，并且在一個位置，以減少皮膚老化的膠原蛋白主要是淺表真皮[5]。也有學者研究表明明采用CO2激光進行剝脫性嫩膚時,皮膚的膠原增加最明顯的位置在真皮淺層的Grenz區域[13]，IPL同樣能夠使Grenz區域的膠原含量得到顯著增加.因此可以證明激光可以在一定程度上能夠增加皮膚中膠原含量的增加,進而使皮膚緊縮,實現面部年輕化。在此實驗過程中HE染色結果表明實驗組與對照組對比可發現脂肪細胞明顯減少，纖維增加，緊密粗大。實驗組C組膠原纖維的數量增加、粗大、緊密比A組，B組更為顯著。ELISA結果顯示Ⅰ型膠原纖維含量數值均明顯高于對照組。且在A、B、C三組中,c組數值明顯高于A組，B組 差異有顯著意義(P<0.01)。由此可見激光組與對照組由明顯的差異，實驗組間差異明顯，激光能夠引起皮膚纖維形態和數量上的改變，從根本上使皮膚細嫩。

總之，本研究中觀察到由半導體激光裝置的定量分析可引起大鼠的皮膚增加膠原含量,在連續模式下各平行光纖走形間距離為1.5cm時，皮膚緊膚效果最佳，因此為臨床上使用半導體激光儀提供理論依據。

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The study of effects of Semiconductor lasers in continuous mode optical fiber contorts the distance on rat skin tight knit

SUNShi-jie，ZHANGWei，LIYi，NIJin-ying

(The Second Affiliated Hospital of Jiamusi University, Jiamusi 154002, China)

Objective: To quantitatively analyze the effects of semiconductor lasers on type Ⅰrat collagen fiber content; and to further explore the effects of semiconductor lasers on firming anti-wrinkle. Methods: Germany D980 type semiconductor laser irradiated rats and removed back hair. Under the same treatment parameters, we chose power of 5w, energy density of 24 j/cm2, spacing between each fiber contorts of 0.5cm,1.0cm,1.5cm. The content of collagen fibers of rats skins that were 30 days after laser irradiation were quantitatively analyzed by ELISA Ⅰ test method. Results: As for rats after 3 month' intense pulsed light irradiation, ELISA data showed that Ⅰ type collagen expression was obviously up-regulated significantly after laser irradiation compared with the control group(P<0.01).ThereexisteddifferencesbetweengroupsA,B,andC(P<0.01).Theresultshadstatisticalsignificance(P<0.05). Conclusion: semiconductor laser can make the skin collagen protein content increased, thus to achieve the effect of firming anti-wrinkle, which provides a theoretical basis for clinical in the light of the experimentsl.

semiconductor laser; dissolve fat; firming; Ⅰ type collagen fibers

孫世杰(1989～)女，黑龍江綏芬河人，在讀碩士研究生。

張威(1963～)男，黑龍江哈爾濱人，博士。E-mail:zhangwei@163.com。

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1008-0104(2015)02-0096-03

2014-11-19)