Lasers in dermatology. Recommendations of the Polish Dermatological Society. Part 1. Lasers in dermatosurgery

Introduction

Introduction of lasers and intense light sources enabled the effective use of light in dermatosurgery and the development of methods based on selective photothermolysis and fractional skin damage [1, 2]. The most common dermatosurgery procedure with the use of lasers is removal of skin lesions with a CO2 laser. Incorrect preparation of the patient or poorly collected medical history increase the risk of side effects in the form of discolorations and scars.
The aim of this paper is to present the current knowledge on the use of lasers in dermatology, with particular emphasis (in part I) on their use in dermatosurgery. This publication is intended to help dermatologists choose the most appropriate laser method depending on the indication. This is the first part of Recommendations of the Polish Dermatological Society regarding the use of lasers in dermatology.

Physical properties
Light is electromagnetic radiation in the range from ultraviolet through visible to infrared (fig. 1). In dermatology, lamps emitting a wide spectrum of light are used, lamps with a narrower, but non-monochromatic spectrum of radiation (e.g., intense pulse light – IPL, UVA lamps), monochrome lamps (e.g., excimer lamp, LED lamps) and laser light – monochrome. For the biological effect of light, its properties presented in table 1 are of fundamental importance. The use of a laser allows to achieve high energy density (fluence), which is a condition for precise and selective destruction of selected structures.
Light falling on the skin is scattered, reflected and absorbed (fig. 2), and the depth of its penetration depends on the wavelength (fig. 1), spot size and fluency [3]. Short ultraviolet rays act directly on the epidermis, while UVA and blue light reach the papillary layer of the dermis. Depth of penetration increases with increasing wavelength up to the near infrared. A further increase in wavelength reduces penetration sharply and, in the distal infrared region, light is trapped in the epidermis. For laser light, penetration depth increases with diameter of the spot (laser beam), reaching a plateau between 5 and 10 mm in diameter. These differences may be of high clinical significance, and e.g. for green light with a wavelength of 532 nm, with a small spot (1–3 mm), only the papillary layer can be effectively reached, and with large spots (5–12 mm), vessels in the subcutaneous tissue can be effectively coagulated [4]. Indirect exposure to light can be deepened by a cascade of biological effects (e.g., treatment of psoriasis with UVB) and the dissipation of thermal or mechanical energy.

Photo-biomodulation
Photo-biomodulation has been well known in dermatology for many years, as ultraviolet (UV) phototherapy belongs to this group. Ultraviolet in doses used in phototherapy does not cause immediate damage to skin structures, but interacts with proteins, nucleic acids and cells, and this action is multidirectional. At the moment of applying the light does not cause any effects visible to the naked eye. Photo-biomodulation is experiencing a renaissance with the introduction of high-power LED lamps, allowing the use of monochromatic light on large surfaces in effective doses. It is used not only in the treatment of inflammatory diseases, but also in accelerating wound healing or treating skin aging. Primary phenomena of interaction of light energy with the tissue smoothly transform into secondary phenomena related to chemical transformations (e.g., free radicals), energetic transformations (heat energy release), cellular transformations (inflammatory cell apoptosis), etc.

Destruction and damage
As the energy of radiation increases, the way it interacts with tissues changes. At low energies, stimulation of biological processes dominates, while at higher energies their inhibition begins to dominate. Both of these phenomena are part of photo-biomodulation. By increasing the energy further, a tissue is destroyed. Introduction of lasers made it possible to focus high energies and obtain local tissue destruction. In practice, the phenomena of photo-biomodulation and destruction may coexist (fig. 3). Destruction may be non-selective, that is affect all structures exposed to light, or selective – limited to a part of the tissue, appendages, groups of cells, and even cell organelles. The latter process is related to the different absorption of different light wavelengths by chromophores present in the skin, including mainly melanin and heme contained in hemoglobin. This phenomenon has been called a selective photothermolysis. For it to occur, a number of criteria must be met (figs. 4, 5). First of all – wavelength of the light beam must be much more strongly absorbed by the chromophore than by surrounding structures. The light must also have a sufficiently high fluence and a sufficiently short pulse duration. The latter parameters must be adapted to the size (heat capacity) of the chromophore or the target containing it, and its cooling time, i.e., thermal relaxation, and have to take into account the difference between the thermal relaxation time of the chromophore and of surrounding tissues. If a pulse duration of a certain fluence is too long or there is no effective thermal damage, the damage will be non-selective and will affect tissue off-target. Very short pulse durations in nano- and picoseconds are used for very small targets. With reduction of the impulse duration, thermal damage (photothermolysis) is smaller and the mechanical damage associated with photomechanical phenomena begins to dominate [5].
Although water can hardly be called a chromophore, in practice it behaves like one. As it is the basic component of the skin, in order to effectively heat, coagulate or evaporate hydrated tissues (dermis and epidermis), light with high affinity for water is applied, using phenomena characteristic of selective photothermolysis. Other chromophores temporarily or permanently present in the skin include, but are not limited to, cytochrome c, opsonins, bilirubin, hemosiderin, beta carotene, sebum and adipose lipids (table 2).
Tissue destruction may be selective due to fractional laser use (fig. 3 E). In this case, destruction occurs only within columns of a given diameter and depth (the so-called micro thermal zones – MTZ), and the tissue separating them remains undamaged. This facilitates and speeds up regeneration processes, even in the event of deep skin damage that would normally lead to healing with scar formation. Devices operating in this mechanism use a scanner that scatters a beam of light on the skin according to a given pattern, or they have a diffractive lens that divides one wide beam of light into a series of smaller ones in a manner similar to the strainer in a watering can.

Classification of lasers and other light sources
Lasers can be classified according to various criteria. In addition to the previously discussed division into photo-biomodulating devices and devices causing destruction, the classification of lasers according to the wavelength is commonly used. This type of classification is not practical because of huge differences related to other light parameters, including in particular: pulse duration, spot size, fluency or the use of scanners or fractional lenses. For this reason, classification of lasers with regard to the pulse duration is more important (table 3).
In the Guidelines, we adopted the classification of devices depending on the most frequently performed procedures. This section deals with surgical lasers.

Safety
The use of lasers and other light sources is restricted by health and safety regulations, and devices themselves must comply with the authorization requirements for medical tools and devices. It is essential for the patient and operator to understand and apply safety rules for each device. The most common adverse events and prevention measures are summarized in table 4.
Laser therapy and light treatment, like other medical treatments and procedures, must be considered as a process. Even the best-performed procedure with the use of the best device may turn out to be insufficient or dangerous without prior diagnostic procedures, proper qualification, patient preparation, proper peri-and post-operative treatment and possible support treatment.

The process of photo-biomodulation and destruction
The energy of the electromagnetic wave can interact with cells and the extracellular matrix through stimulation or inhibition. If the radiation energy is high enough, some parts (selective destruction) or the whole skin (non-selective destruction) may be destroyed or damaged. Processes of biomodulation and destruction often coexist with each other:
a) photo-biomodulation (F) with no destruction;
b) if an overdose of delivered energy occurs during the procedure aimed at photo-biomodulation, local destruction may occur (D);
c) non-selective destruction of all exposed structures; photo-biomodulation phenomena occur on the periphery of destruction;
d) selective destruction using the phenomenon of selective photothermolysis; light of an appropriate wavelength is absorbed mainly by the chromophore (Ch) and destruction takes place within it; peripherally from the destruction zone and on the path of light to the chromophore, photo-biomodulation phenomena may occur;
e) fractional skin destruction: skin destruction has the character of columns of destruction, separated by undamaged zones, where photo-biomodulation can take place.
To effectively fill a leaky bucket with water, you need to have a sufficient amount of water (fluency) and pour it faster (pulse duration) than the water flows out from the bucket (thermal relaxation). Alternatively, a series of smaller pulses may be used quickly applied one after another.

Application of lasers in dermatosurgery
Due to the technological progress, treatments with the use of lasers are more and more often an alternative to traditional treatment methods in dermatosurgery. Due to the fact that in most cases, when performing this procedure, we are not able to obtain tissue material for histopathological examination, it should be emphasized that laser therapy is primarily used to remove benign skin lesions. In oncological dermatosurgery, it is only an auxiliary or next-line treatment, or it can be used in combination therapies. An example of combined techniques is the use of photodynamic therapy (PDT) after biopsy and CO2 laser. The use of combination therapy allows for, among others, removal of superficial basal cell carcinomas and Bowen’s disease.
A surgical laser is a laser that cuts or destroys tissue by vaporizing, ablating, or coagulating it. Its operation and applications overlap in many respects with electrocoagulation. Unlike electrocoagulation, there is no contact between the device and the tissue. Depending on the parameters used, especially irradiance (W/cm2), this knife is either “sharper” (higher irradiance) or behaves like a tissue coagulation device (lower irradiance). Typically, these devices emit a narrow beam with a constant diameter (size of the spot). Therefore, only power (W) is regulated in practice. An experienced operator can change the spot size and irradiation by changing the distance of the probe tip from the skin surface, taking advantage of the divergent nature of a laser beam focused by the lens. In dermatosurgery, mainly the 10600 nm CO2 laser and, to a much lesser extent, the Er:YAG (Erb-Yag) 2940 nm laser are used.

CO2 laser
CO2 laser with a wavelength of 10,600 nm is the basic dermatosurgical laser, often replacing the scalpel. Treatments with its use can be minimally invasive. It is possible to remove multiple lesions during one treatment and it is possible to treat lesions in difficult locations. This laser can work in a continuous and pulsed mode, and water contained in tissues is the target chromophore. In the case of continuous work, skin surface is brought to the temperature of 120–200°C. The effect of this action is to induce a controlled and limited thermal damage to the skin by evaporation, coagulation, ablation and carbonization of the tissue surface. Despite shallow penetration of laser radiation, up to 20 µm, coagulation occurs even to a depth of 0.5 to 1 mm due to thermal conductivity of tissues. The zone of thermal damage depends on duration of exposure to laser radiation. With a continuous movement of the laser beam over the lesion being removed, this allows precise control of depth of evaporated tissue. Depending on the size of the lesion to be removed, the procedure is performed continuously in the case of elevated lesions with keratinized surfaces and benign pedunculated tumors.
The ultrapulse mode allows control of depth of tissue removal after each passage of the radiation beam. Performing treatments with this method allows:
– effective removal of pathological tissue with minimal damage to the surrounding area, causing minor damage to deeper cells,
– precise removal of pathological tissue,
– minimal bleeding and good visibility of the treatment site.
CO2 laser, when cutting or vaporizing skin lesions, coagulates small blood and lymph vessels. However, it is not suitable for the coagulation of larger vessels. This fact has to be taken into account when planning a surgical procedure.

Er:YAG laser
Er:YAG laser (Erbium:YAG) 2940 nm is an alternative to the CO2 laser. Most devices using this length of light have a narrower application because it is more difficult to vaporize tissue and remove larger and deeper lesions with them.
Surgical lasers are suitable for the evaporation or ablation of epidermal lesions, regardless of their color. They are used in the treatment of, among others: lentil spots, seborrheic warts, viral warts, and actinic keratosis. These types of lesions can usually be removed without leaving any permanent traces, although depending on the location and nature of the lesion, temporary or long-term complications in the form of discoloration or post-inflammatory erythema may occur. When treating lesions located in the dermis, especially when their size exceeds 1 mm, scar formation is inevitable, although scars are often smaller or similar to those resulting from application of alternative surgical methods (scalpel, electrocoagulation, cryotherapy). When treating deeper lesions, for greater precision and visibility of the surgical field, irradiation is used to evaporate or remove higher positioned lesions, so to avoid creation of carbonization and coagulation zones, that contribute to delayed healing, discoloration and excessive scarring.

Indications for laser therapy in dermatosurgery
Indications for the use of surgical lasers are extensive. The most common ones are listed in table 5. For some of these indications, laser remains one of the first-choice methods, for others it is an alternative treatment. Indications in the field of treatment of hyperpigmentation and vascular changes, scar treatment and aesthetic medicine will be discussed in more detail in separate sections of these Recommendations. Similarly, a discussion of the operation of the CO2 and Er:YAG laser in fractional mode will be discussed in the sections on scar therapy, photorejuvenation and inflammatory diseases.

Seborrheic warts
Seborrheic warts are one of the most common benign skin tumors originating from the epidermis. Laser therapy is an alternative to curettage, cryotherapy and electrocoagulation and in many cases may be the method of choice. Surgical lasers are used in laser therapy. In addition to surgical lasers – CO2 and Er:YAG – non-selectively destroying the epidermis, surgical lasers or lasers with a greater preference for malanine, with a long pulse duration (e.g. PDL (pulsed dyed laser), KTP (Potassium-Titanyl-phosphate laser) 532 nm, alexandrite, LED) and nano and picosecond lasers for flat lesions.
The first laser used to remove seborrheic warts was the CO2 laser. In 1994, Fitzpatrick et al. used the CO2 laser to remove 690 seborrheic warts, achieving complete resolution of skin lesions in all cases, leaving minimal, flat scars [6]. Gurel et al. compared effectiveness of the Er:Yag laser with cryosurgery and showed that the use of laser allows for complete removal of lesions during one procedure, and the risk of post-inflammatory discoloration is significantly lower compared to cryosurgery [7]. On the other hand, a study comparing the effectiveness of an Er:Yag laser to a CO2 laser showed a similar effectiveness [8].

Benign papillomas
Since in most cases the diagnosis of benign nature of lesions is certain on the basis of their clinical presentation, both ablation and tangential section of the lesion is possible. For larger lesions, tangential section is preferred due to the smaller thermal damage to the base of the lesion.

Viral warts
Viral warts are skin lesions caused by HPV, located on both the smooth skin and mucous membranes. Laser therapy is one of the options in their treatment. In addition to surgical lasers, also vascular lasers are used: PDL, Nd:Yag 1064 nm and 532 nm. The CO2 laser has been used for the longest time in this indication. It can remove viral warts by two mechanisms. First, when the laser beam is focused it can be used as a scalpel for hemostatic excision of a wart. Scattered beam evaporates or ablates the HPV-infected epidermal layer.
CO2 laser treatment may be the first choice for periungual viral warts. Lim and Goh observed elimination of 80% of lesions already after the first treatment. However, it should be emphasized that such treatment is associated with possible adverse effects, such as: damage to the nail matrix, scarring, distal onycholysis and thickening of the nail plate [9].
When treating viral warts located on smooth skin with a CO2 laser, the following side effects can be observed: scarring, hypopigmentation, pain at the site of the procedure [10].
Lasers in which the target chromophore is oxyhemoglobin can also be used to treat viral warts. Both the PDL laser and the Nd:Yag laser cause coagulation of blood vessels within the viral papilla and necrosis of their walls, and thus destruction of the papilla [11].
Compared to the PDL laser, the Nd:Yag laser penetrates deeper into tissues and is therefore more effective in the treatment of hyperkeratotic lesions.

Basal cell carcinoma
Many international recommendations contain guidelines regarding the use of CO2 laser in the treatment of superficial basal cell carcinoma (sBCC), but only single reports on its effectiveness are found in available literature. Zane et al. compared effectiveness of sBCC treatment with CO2 laser, cryosurgery and surgical excision. On the basis of the conducted study, no significant differences were found in terms of effectiveness of the treatment and cosmetic effect between the application of the CO2 laser and cryosurgery. Wound healing was faster in patients treated with the CO2 laser. However, this study showed that surgical treatment was more effective than other above-mentioned methods. Authors of this report emphasize that in the case of sBCC, surgery should be the first-line treatment, while CO2 laser or cryosurgery is the second-line treatment [12].

Contraindications and precautions
As surgical laser has an affinity for water and not for melanin, it can be used in all phototypes without the need for parameter correction. Similarly, skin hyperpigmentation (”tan”) is not a contraindication to the procedure. However, treatments should be avoided immediately before sun exposure or within about 2 weeks after strong UV exposure to reduce the risk of postinflammatory hyperpigmentation (PIH). As with all surgical procedures, in order to avoid PIH, UV protection should be recommended until the post-inflammatory erythema subsides, which may take a long time from several weeks to several months. In addition, the benefit-to-risk ratio should be considered in the presence of other relative contraindications and limitations to the procedure. These include: infections (bacterial and viral) at the site, diseases (e.g., uncontrolled diabetes, chronic radiotermit) and medications that hinder healing, a tendency to develop keloids, surgery in areas with a higher risk of scarring and keloids, the risk of Koebner phenomenon (e.g., spreading psoriasis). Contraindications to laser therapy do not differ from other methods of dermatosurgical treatment.
Light from surgical lasers damages the front part of the eyeball and is absorbed by the cornea, leading to its destruction. The risk of damaging the retina is minimal. For all lasers, proper protection of eyes of the patient and everyone present in the room should be used during the procedure. There are no known cases of phototoxicity and photo-allergy to surgical lasers.

Anesthesia and decontamination
Local anesthesia is used, usually infiltration anesthesia. Alternatively, anesthetic ointments or creams can be used, and regional anesthesia for selected locations [25]. Ethyl chloride is not used due to its flammability. Similarly, non-flammable disinfectants should be used.

Setting of operation parameters
Selection of the CO2 laser operating parameters depends on the operating mode (continuous or pulsed). In addition, it strongly depends on the degree of tissue hydration, which varies depending on the type of lesion and the area of the procedure performed. In the continuous mode, laser power is the basic regulated parameter. In practice, with a constant diameter of the light beam, power affects the irradiance. With the increase in irradiance, a deeper penetration and greater effectiveness of lesion removal are achieved, which is especially applicable in the case of pedunculated lesions. However, when using continuous evaporation or coagulation of lesions, the setting of irradiance depends on the speed of the beam moving across the skin surface. Moving the laser head away from the skin disperses the uncollimated beam and reduces the intensity of lesion removal. In the pulsed mode, we can control the depth of tissue removal to a greater extent after each passage of the laser beam. No standard settings can be provided for this operating mode, because they depend on the pulse duration, frequency and fluence, and these parameters vary for different devices.

Post-treatment recommendations
Erosions or ulcers form after a laser treatment, with various degrees of thermal damage to the base. Healing time depends on the extent and depth of this damage and ranges from several days to several weeks. Lesions should be decontaminated and covered with dressings. Disinfection alone, without dressings, is possible in the case of very fine and superficial erosions. UV protection is discussed in the Contraindications section.

Conclusions

Treatments with the use of laser are characterized by a high safety profile, provided that they are performed by a qualified doctor who uses an individually adapted type of laser and its settings. When performing procedures with the use of lasers, a proper preparation of the patient and a detailed medical history are very important. Regardless of the general principles presented in this report, a therapeutic method should always be individually selected for each patient.

Acknowledgments

We would like to offer special thanks to Monika Dźwigała MD of the Dermatology Department of CMKP/CSK MSWiA and Monika Turska MD PhD of NZOZ Med. – Laser Oddział Dermatologiczny for their contribution to this work/article. Figures and tables by Prof. Bartłomiej Kwiek, MD, Ph.D.

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest.

References

Wprowadzenie

Wprowadzenie laserów i intensywnych źródeł światła umożliwiło skuteczne użycie światła w dermatochirurgii i rozwój metod opartych na selektywnej fototermolizie i frakcyjnym uszkodzeniu skóry [1, 2]. Najczęstszym zabiegiem z zakresu dermatochirurgii z zastosowaniem laserów jest usuwanie zmian skórnych za pomocą lasera CO2. Nieprawidłowe przygotowanie pacjenta lub źle zebrany wywiad zwiększają ryzyko wystąpienia działań niepożądanych w postaci przebarwień, odbarwień oraz blizn. Celem tej pracy jest przedstawienie aktualnej wiedzy na temat zastosowania laserów w dermatologii ze szczególnym uwzględnieniem (w części I) ich wykorzystania w dermatochirurgii. Artykuł ma na celu ułatwienie dermatologom wyboru najbardziej odpowiedniej metody laserowej w zależności od wskazania. Jest to pierwsza część rekomendacji Polskiego Towarzystwa Dermatologicznego dotyczących zastosowania laserów w dermatochirurgii.


W³aœciwoœci fizyczne
Światłem nazywamy promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie od ultrafioletu poprzez światło widzialne do podczerwonego (ryc. 1). W dermatologii wykorzystuje się lampy emitujące szerokie spektrum światła, lampy o węższym, ale niemonochromatycznym spektrum promieniowania (np. intense pulse light – IPL, lampy UVA), lampy monochromatyczne (np. lampa ekscymerowa, lampy LED) i światło lasera – monochromatyczne. Dla efektu biologicznego światła podstawowe znaczenie mają jego właściwości przedstawione w tabeli 1. Zastosowanie lasera pozwala na osiągnięcie wysokiej gęstości energii (fluencji), co jest warunkiem precyzyjnej i selektywnej destrukcji wybranych struktur.
Światło padające na skórę ulega rozproszeniu, odbiciu i absorbcji (ryc. 2), a głębokość jego przenikania zależy od długości fali (ryc. 1), wielkości plamki i fluencji [3] . Krótki ultrafiolet działa bezpośrednio na naskórek, a UVA i światło niebieskie dochodzi do warstwy brodawkowatej skóry właściwej. Głębokość penetracji wzrasta wraz ze wzrostem długości fali aż do bliskiej podczerwieni. Dalszy wzrost długości fali zmniejsza gwałtownie przenikanie i w obrębie dalszej podczerwieni światło zatrzymuje się w naskórku. Dla światła laserowego głębokość wnikania wzrasta wraz ze średnicą plamki (wiązki lasera), osiągając plateau przy średnicy pomiędzy 5 a 10 mm. Różnice te mogą być bardzo istotne klinicznie i np. dla światła zielonego o długości fali 532 nm przy małej plamce (1–3 mm) można skutecznie docierać jedynie do warstwy brodawkowatej, a przy dużych plamkach (5–12 mm) można skutecznie koagulować naczynia w tkance podskórnej [4]. Pośrednie działanie światła może być głębsze przez kaskadę efektów biologicznych (np. leczenie łuszczycy z wykorzystaniem UVB) i rozpraszanie energii cieplnej lub mechanicznej.

Fotobiomodulacja
Fotobiomodulacja jest dobrze znana w dermatologii od wielu lat, gdyż do tej grupy należy fototerapia z wykorzystaniem ultrafioletu (UV). Ultrafiolet w dawkach stosowanych w światłolecznictwie nie wywołuje natychmiastowego uszkodzenia struktur skóry, tylko oddziałuje z białkami, kwasami nukleinowymi i komórkami, a jego działanie ma wielokierunkowy przebieg. Działanie to w momencie aplikacji światła nie wywołuje widocznych efektów. Fotobiomodulacja przeżywa swój renesans w związku z wprowadzeniem lamp LED o dużej mocy, co pozwala na użycie światła monochromatycznego na duże powierzchnie w efektywnych dawkach i jest wykorzystywana nie tylko w leczeniu chorób zapalnych, lecz także w przyspieszeniu gojenia ran i leczeniu starzenia się skóry. Pierwotne zjawiska oddziaływania energii światła z tkanką przechodzą płynnie we wtórne zjawiska związane z przekształceniami chemicznymi (np. wolne rodniki), energetycznymi (uwalnianie energii cieplnej), komórkowymi (apoptoza komórek zapalnych) itp.

Destrukcja i uszkodzenie
Wraz ze wzrostem energii promieniowania zmienia się sposób jej oddziaływania z tkanką. Przy niskich energiach przeważa stymulacja procesów biologicznych, przy wyższych zaczyna dominować ich hamowanie. Oba te zjawiska są częścią fotobiomodulacji. Dalsze zwiększanie energii powoduje zniszczenie tkanki. Wprowadzenie laserów pozwoliło na zogniskowanie wysokich energii i uzyskanie miejscowego niszczenia tkanek. W praktyce zjawiska fotobiomodulacji i destrukcji mogą współistnieć (ryc. 3). Destrukcja może mieć charakter nieselektywny, tj. dotyczyć wszystkich struktur, na jakie pada światło, lub wybiórczy, tj. ograniczony do części tkanki, przydatków, grup komórek, a nawet organelli komórkowych. Ten drugi proces związany jest z różną absorbcją różnych długości światła przez obecne w skórze chromofory, w tym głównie przez melaninę i hem zawarty w hemoglobinie. Zjawisko to zostało nazwane selektywną fototermolizą. Aby do niego doszło, musi być spełniony szereg kryteriów (ryc. 4, 5). Przede wszystkim długość fali strumienia światła musi być zdecydowanie mocniej absorbowana przez chromofor niż przez otaczające struktury. Światło musi mieć też odpowiednio dużą fluencję i odpowiednio krótki czas impulsu. Te ostatnie parametry muszą być dostosowane do wielkości (pojemności cieplnej) chromoforu lub zawierającego go celu oraz od czasu jego chłodzenia, czyli relaksacji termicznej, oraz uwzględniać różnicę między czasem relaksacji termicznej chromoforu i otaczających tkanek. Jeżeli czas impulsu o określonej fluencji będzie zbyt długi albo nie dojdzie do skutecznego uszkodzenia termicznego, uszkodzenie będzie nieselektywne i obejmie tkankę poza celem. Dla bardzo małych celów wykorzystuje się bardzo krótkie czasy trwania impulsu liczone w nano- i pikosekundach. Wraz ze skracaniem czasu impulsu uszkodzenia termiczne (fototermoliza) są coraz mniejsze, a zaczynają przeważać uszkodzenia mechaniczne związane ze zjawiskami fotomechanicznymi [5]. Mimo że wodę trudno nazwać chromoforem, w praktyce zachowuje się ona w taki sposób. Ponieważ jest to podstawowy składnik skóry, aby skutecznie ogrzać, skoagulować lub odparować uwodnione tkanki (skóra właściwa i naskórek) używa się światła o dużym powinowactwie do wody, wykorzystując zjawiska charakterystyczne dla selektywnej fototermolizy. Do innych chromoforów czasowo lub stale obecnych w skórze należą między innymi: cytochrom c, opsoniny, bilirubina, hemosyderyna, betakaroten, lipidy łoju i tkanki tłuszczowej (tab. 2).
Destrukcja tkanki może mieć charakter wybiórczy w związku z frakcyjnym użyciem lasera (ryc. 3 E). W tym przypadku do zniszczenia dochodzi jedynie w obrębie kolumn o zadanej średnicy i głębokości (tzw. micro thermal zones – MTZ), a tkanka je oddzielająca pozostaje niezniszczona. Ułatwia to i przyspiesza procesy regeneracji nawet w przypadku głębokiego uszkodzenia skóry, które normalnie prowadziłoby do gojenia z wytworzeniem blizny. Urządzenia działające w tym mechanizmie wykorzystują skaner rozrzucający promień światła na skórze według zadanego wzoru albo posiadają soczewkę dyfrakcyjną, która dzieli jeden szeroki strumień światła na szereg mniejszych w sposób przypominający działanie sitka w konewce.

Podzia³ laserów i innych Ÿróde³ œwiat³a
Lasery można podzielić według różnych kryteriów. Poza omówionym wcześniej podziałem na urządzenia fotobiomodulujące i wykorzystujące destrukcję powszechnie używa się podziału laserów ze względu na długość fali. Taki podział jest mało praktyczny z powodu ogromnych różnic związanych z innymi parametrami światła, w tym szczególnie: czasem trwania impulsu, wielkością plamki, fluencją i wykorzystaniem skanerów bądź soczewek frakcyjnych. Z tego względu podział laserów ze względu na czas trwania impulsu jest bardziej istotny (tab. 3).
W opracowanych wytycznych przyjęliśmy klasyfikację urządzeń w zależności od najczęściej wykonywanych nimi zabiegów. Ta część dotyczy laserów chirurgicznych.

Bezpieczeñstwo
Użycie laserów i innych źródeł światła jest ograniczone przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy, a same urządzenia muszą spełniać wymogi rejestracji dla narzędzi i urządzeń medycznych. Kluczowe dla pacjenta i operatora jest poznanie i stosowanie zasad bezpieczeństwa w przypadku każdego z urządzeń. Najczęstsze zdarzenia niepożądane i sposoby zapobiegania zostały przedstawione w tabeli 4.
Laseroterapia i leczenie światłem, podobnie jak inne zabiegi i procedury medyczne, musi być traktowane jako proces. Nawet najlepiej wykonany zabieg z użyciem najlepszego urządzenia może okazać się niewystarczający lub niebezpieczny bez ustalenia rozpoznania, właściwej kwalifikacji, przygotowania pacjenta, właściwego postępowania około- i pozabiegowego oraz ewentualnego stosowania leczenia towarzyszącego.

Procesy fotobiomodulacji i destrukcji
Energia fali elektromagnetycznej może oddziaływać z komórkami i macierzą zewnątrzkomórkową poprzez pobudzanie lub hamowanie. Jeżeli energia promieniowania jest odpowiednio duża, może dochodzić do zniszczenia lub uszkodzenia części (destrukcja selektywna) lub całej skóry (destrukcja nieselektywna). Procesy biomodulacji i destrukcji często współistnieją ze sobą:
a) fotobiomodulacja (F) bez destrukcji;
b) jeżeli dojdzie do przedawkowania dostarczonej energii w trakcie zabiegu mającego na celu fotobiomodulację, to może dojść do miejscowej destrukcji (D);
c) nieselektywna destrukcja wszystkich naświetlonych struktur; na obrzeżach destrukcji dochodzi do zjawisk fotobiomodulacji;
d) selektywna destrukcja wykorzystująca zjawisko selektywnej fototermolizy; światło o odpowiedniej długości jest pochłaniane głównie przez chromofor (Ch) i w jego obrębie dochodzi do destrukcji; obwodowo od strefy destrukcji i na drodze światła do chromoforu może dochodzić do zjawisk fotobiomodulacji;
e) frakcyjna destrukcja skóry: zniszczenie skóry ma charakter kolumn destrukcji, rozdzielonych strefami nieuszkodzonymi, gdzie może dochodzić do fotobiomodulacji. Aby skutecznie napełnić dziurawe wiadro wodą, należy mieć dostatecznie dużą ilość wody (fluencja) i nalać ją szybciej (czas trwania impulsu) niż woda wylewa się z wiadra (relaksacja termiczna). Alternatywnie można użyć serii mniejszych impulsów odpowiednio szybko zaaplikowanych po sobie.

Zastosowanie laserów w dermatochirurgii
Ze względu na postęp technologiczny zabiegi z wykorzystaniem laserów coraz częściej stanowią alternatywę dla tradycyjnych metod zabiegowych stosowanych w dermatochirurgii. Z uwagi na fakt, że w większości przypadków, wykonując ten zabieg, nie jesteśmy w stanie uzyskać materiału tkankowego do badania histopatologicznego, należy podkreślić, że laseroterapia jest stosowana przede wszystkim do usuwania łagodnych zmian skórnych. W dermatochirurgii onkologicznej ma jedynie znaczenie pomocnicze lub jest leczeniem kolejnego wyboru albo może być stosowana w terapiach łączonych. Przykładem technik łączonych jest wykorzystanie terapii fotodynamicznej (photodynamic therapy – PDT) po wykonanej biopsji i leczeniu laserem CO2. Stosowanie leczenia skojarzonego pozwala m.in. na usuwanie powierzchownych raków podstawnokomórkowych i choroby Bowena. Laser chirurgiczny to laser, który służy do cięcia lub zniszczenia tkanki przez jej odparowanie, ablację lub koagulację. W wielu aspektach jego działanie i zastosowania pokrywają się z elektrokoagulacją. W odróżnieniu od elektrokoagulacji nie występuje kontakt urządzenia z tkanką. W zależności od zastosowanych parametrów, w tym szczególnie irradiancji (W/cm2), nóż ten jest „ostrzejszy” (wyższa irradiancja) lub zachowuje się jak urządzenie do koagulacji tkanek (niższa irradiancja). Zwykle urządzenia te emitują wąską wiązkę o stałej średnicy (wielkości plamki). Dlatego też w praktyce reguluje się jedynie moc (W). Doświadczony operator może zmieniać wielkość plamki i irradiancję przez zmianę odległości końcówki głowicy od powierzchni skóry, wykorzystując rozbieżny charakter zogniskowanej przez soczewkę wiązki lasera. W dermatochirurgii wykorzystuje się głównie laser CO2 10 600 nm i w znacznie mniejszym stopniu laser Er:YAG (erbowo-yagowy) 2940 nm.

Laser CO2
Laser CO2 o długości fali 10 600 nm to podstawowy laser dermatochirurgiczny, który niejednokrotnie zastępuje skalpel. Zabiegi z jego użyciem mogą być mało inwazyjne. Możliwe jest usunięcie wielu zmian podczas jednego zabiegu i leczenie zmian w trudnych lokalizacjach. Laser ten może pracować w trybie ciągłym i pulsacyjnym, a chromoforem docelowym jest woda tkankowa. W przypadku pracy ciągłej temperatura powierzchni skóry doprowadzona jest do 120–200°C. Efektem tego działania jest wywołanie kontrolowanego i ograniczonego termicznego uszkodzenia skóry poprzez odparowanie, koagulację, ablację i zwęglenie powierzchni tkanki. Pomimo płytkiego wnikania promieniowania lasera do 20 µm, uszkodzenie koagulacyjne ze względu na przewodnictwo cieplne tkanek następuje nawet do głębokości 0,5 do 1 mm. Strefa uszkodzenia termicznego zależy od czasu ekspozycji na promieniowanie laserowe, co przy ciągłym przesuwaniu promienia laserowego nad usuwaną zmianą umożliwia dokładne kontrolowanie głębokości odparowanej tkanki. W zależności od wielkości usuwanej zmiany zabieg wykonuje się w trybie ciągłym w przypadkach zmian wyniosłych o rogowaciejącej powierzchni oraz łagodnych uszypułowanych guzów.
Tryb ultrapuls pozwala na kontrolowanie po każdym przejściu wiązki promieniowania głębokości usunięcia tkanki. Wykonywanie zabiegów tą metodą pozwala na:
– skuteczne usuwanie tkanki chorobowej z minimalnym uszkodzeniem okolicy zmiany, co powoduje niewielkie uszkodzenia komórek głębiej leżących,
– precyzyjne usunięcie tkanki zmienionej chorobowo,
– wykonanie zabiegu z minimalnym krwawieniem, co zapewnia dobrą widoczność miejsca zabiegowego.
Laser CO2 przy cięciu lub odparowywaniu zmian skórnych koaguluje drobne naczynia krwionośne i chłonne. Nie nadaje się jednak do koagulacji większych naczyń, co trzeba uwzględnić w planowaniu zabiegu chirurgicznego.

Laser Er:YAG
Laser Er:YAG (erbowo:yagowy) 2940 nm jest alternatywnym urządzeniem do lasera CO2. Większość urządzeń wykorzystujących tę długość światła ma węższe zastosowanie ze względu na to, że trudniej jest nimi odparowywać tkankę oraz usuwać większe i głębsze zmiany.
Lasery chirurgiczne nadają się do odparowania lub ablacji zmian naskórkowych, niezależnie od ich koloru, co wykorzystuje się w leczeniu m.in. plam soczewicowatych, brodawek łojotokowych, brodawek wirusowych, rogowacenia słonecznego. Zmiany tego typu można zwykle usunąć bez trwałych śladów, choć w zależności od lokalizacji i charakteru zmiany mogą wystąpić przejściowe lub długotrwałe powikłania w postaci przebarwień, odbarwień lub rumienia pozapalnego. Przy leczeniu zmian zlokalizowanych w skórze właściwej, szczególnie gdy rozmiar ich przekracza 1 mm, nieuniknionym efektem jest wytworzenie blizny, choć często mniejszej lub podobnej dla tych uzyskiwanych w alternatywnych metodach chirurgicznych (skalpel, elektrokoagulacja, krioterapia). Przy leczeniu głębszych zmian dla większej precyzji i widoczności pola operacyjnego używa się irradiancji umożliwiającej odparowanie lub usuwanie wyżej położonych zmian tak, aby unikać powstawania strefy zwęglenia i koagulacji, które to sprzyjają opóźnianiu gojenia, przebarwieniom i nadmiernemu bliznowaceniu.

Wskazania do laseroterapii w dermatochirurgii
Wskazania do stosowania laserów chirurgicznych są rozległe. Najczęstsze zostały umieszczone w ta- beli 5. Dla części z tych wskazań laser jest jedną z metod pierwszego wyboru. Wskazania z zakresu terapii zmian hiperpigmentacyjnych, naczyniowych, leczenia blizn i medycyny estetycznej zostaną szerzej omówione w odrębnych częściach rekomendacji. Podobnie omówienie działania lasera CO2 i Er:YAG w trybie frakcyjnym zostanie omówione w częściach poświęconych terapii blizn, fotoodmładzania i chorób zapalnych.

Brodawki ³ojotokowe
Brodawki łojotokowe to jedne z najczęstszych łagodnych nowotworów skóry wywodzących się z naskórka. Laseroterapia jest alternatywą dla łyżeczkowania, krioterapii i elektrokoagulacji i w wielu przypadkach może być metodą z wyboru. W laseroterapii stosuje się lasery chirurgiczne, a poza laserami chirurgicznymi (CO2 i Er:YAG) nieselektywnie niszczące naskórek, lasery chirurgiczne lub lasery o większej preferencji do melaniny o długim czasie impulsu [np. PDL (pulsed dyed laser), KTP (laser potasowo-tytanowo-fosforowy) 532 nm, aleksandrytowy, diodowy] i lasery nano- i pikosekundowe dla płaskich zmian.
Pierwszym laserem stosowanym do usuwania brodawek łojotokowych był laser CO2. W 1994 roku Fitzpatrick i wsp. użyli lasera CO2 w celu usunięcia 690 brodawek łojotokowych, uzyskując we wszystkich przypadkach całkowite ustąpienie zmian skórnych, z pozostawieniem minimalnych płaskich blizn [6]. Gurel i wsp. porównywali skuteczność lasera Er:Yag z kriochirurgią i wykazali, że zastosowanie lasera pozwala na całkowite usunięcie zmian podczas jednego zabiegu, a ryzyko powstania przebarwień pozapalnych jest istotnie niższe w porównaniu z kriochirurgią [7]. Badanie porównujące skuteczność lasera Er:Yag do lasera CO2 analogicznie potwierdziło skuteczność [8].

W³ókniaki miêkkie
Ponieważ w większości przypadków rozpoznanie łagodnego charakteru zmian na podstawie obrazu klinicznego jest pewne, możliwa jest zarówno ablacja, jak i ścięcie styczne zmiany. Dla większych zmian ścięcie styczne jest preferowane ze względu na mniejszy uraz termiczny podstawy zmiany.

Brodawki wirusowe
Brodawki wirusowe wywoływane przez wirusy HPV to zmiany skórne zlokalizowane zarówno na skórze gładkiej, jak i błonach śluzowych. Laseroterapia jest jedną z opcji terapeutycznych. Obok laserów chirurgicznych stosuje się także lasery naczyniowe: PDL, Nd:Yag 1064 nm i 532 nm. W tym wskazaniu laser CO2 jest stosowany najdłużej. Może on usuwać brodawki wirusowe w dwóch mechanizmach. Jeżeli wiązka laserowa jest skupiona, można jej użyć jako skalpela do hemostatycznego wycięcia brodawki, natomiast jeśli jest ona rozproszona, dochodzi do odparowywania lub ablacji warstwy naskórka zakażonej wirusem HPV.
Leczenie laserem CO2 może być metodą pierwszego wyboru w przypadku okołopaznokciowych brodawek wirusowych. Lim i Goh obserwowali ustąpienie 80% zmian już po pierwszym zabiegu. Należy jednak podkreślić, że takie leczenie wiąże się z możliwością wystąpienia działań niepożądanych, takich jak uszkodzenie macierzy paznokcia, bliznowacenie, dystalna onycholiza oraz pogrubienie płytki paznokciowej [9]. W przypadku leczenia laserem CO2 brodawek wirusowych zlokalizowanych na skórze gładkiej można obserwować następujące działania niepożądane: bliznowacenie, hipopigmentację i ból w miejscu zabiegu [10].
Do leczenia brodawek wirusowych można także stosować lasery, dla których chromoforem docelowym jest oksyhemoglobina. Zarówno laser PDL, jak i laser Nd:Yag powodują koagulację naczyń krwionośnych w obrębie brodawki wirusowej, martwicę ich ścian, także zniszczenie brodawki [11]. W porównaniu z laserem PDL laser Nd:Yag głębiej penetruje tkanki, a zatem jest bardziej skuteczny w przypadku leczenia zmian hiperkeratotycznych.

Rak podstawnokomórkowy
W wielu międzynarodowych rekomendacjach istnieją zalecenia dotyczące stosowania lasera CO2 w leczeniu raka podstawnokomórkowego szerzącego się powierzchownie (superficial basal cell carcinoma – sBCC), jednak w piśmiennictwie odnajdujemy jedynie pojedyncze doniesienia dotyczące jego skuteczności. Zane i wsp. porównywali skuteczność terapii sBCC za pomocą lasera CO2, kriochirurgii i wycięcia chirurgicznego. Na podstawie przeprowadzonego badania nie wykazano istotnych różnic co do skuteczności leczenia, efektu kosmetycznego w przypadku zastosowania lasera CO2 i kriochirurgii. Zaobserwowano szybsze gojenie się rany u pacjentów, u których zastosowano laser CO2. W badaniu tym stwierdzono jednak wyższą skuteczność leczenia chirurgicznego w stosunku do pozostałych porównywanych metod. Autorzy badania podkreślają, że leczeniem pierwszego wyboru w przypadku sBCC powinno być leczenie chirurgiczne, natomiast laser CO2 lub kriochirurgia stanowi leczenie drugiego wyboru [12].

Przeciwwskazania i œrodki ostro¿noœci
Ponieważ laser chirurgiczny ma powinowactwo do wody, a nie do melaniny, można go używać we wszystkich fototypach bez korekty parametrów. Podobnie hiperpigmentacja skóry („opalenizna”) nie jest przeciwwskazaniem do wykonania zabiegu. Należy jednak unikać przeprowadzenia zabiegów bezpośrednio przed nasłonecznieniem lub w czasie około 2 tygodni po silnej ekspozycji na UV, aby zmniejszyć ryzyko wystąpienia pozapalnej hiperpigmentacji (postinflammatory hyperpigmentation – PIH). Jak przy wszystkich zabiegach chirurgicznych dla uniknięcia PIH ochrona UV powinna być zalecana aż do ustąpienia rumienia pozapalnego, co może trwać rożnie długo – od kilku tygodni do kilku miesięcy. Ponadto należy rozważyć stosunek korzyści do ryzyka przy współistnieniu innych względnych przeciwwskazań i ograniczeń do wykonania zabiegu. Zaliczamy do nich infekcje (bakteryjne i wirusowe) w miejscu zabiegu, niektrolowaną cukrzycę, radiodermit oraz leki utrudniające gojenie (np. retinoidy), tendencję do powstawania bliznowców, zabieg w okolicach o wyższym ryzyku powstawania blizn i bliznowców, ryzyko koebneryzacji (np. wysiewna łuszczyca). Przeciwwskazania do terapii laserowej nie różnią się od przeciwwskazań do innych metod leczenia dermatochirurgicznego.
Światło laserów chirurgicznych uszkadza przednią część gałki ocznej i jest pochłaniane przez rogówkę, powodując jej niszczenie. Ryzyko uszkodzenia siatkówki jest minimalne. W przypadku stosowania wszystkich laserów należy w trakcie zabiegu stosować właściwe zabezpieczenie narządu wzroku pacjenta i wszystkich osób obecnych w pomieszczeniu. Nie są znane przypadki fototoksyczności i fotoalergii spowodowane światłem laserów chirurgicznych.

Znieczulenie i odka¿enie
Stosuje się miejscową anestezję, zwykle znieczulenie nasiękowe. Alternatywnie można zastosować miejscowe preparaty znieczulające [25], a dla wybranych lokalizacji znieczulenie przewodowe. Nie stosuje się chlorku etylu ze względu na jego łatwopalność. Należy również używać niepalnych preparatów odkażających.

Ustawienia parametrów pracy
Dobór parametrów pracy lasera CO2 zależy od trybu działania (ciągły lub pulsowy). Ponadto jest silnie zależny od stopnia uwodnienia tkanek, który zmienia się w zależności od typu zmiany chorobowej i okolicy wykonywanego zabiegu. W trybie ciągłym podstawowym parametrem regulowanym jest moc lasera, co w praktyce przy stałej średnicy wiązki światła wpływa na irradiancję. Wraz ze wzrostem irradiancji uzyskuje się głębszą penetrację i większą skuteczność usuwania zmiany chorobowej, co znajduje zastosowanie szczególnie w przypadku zmian uszypułowanych. Natomiast stosując odparowywanie lub koagulację zmian w trybie ciągłym, ustawienie irrandiancji jest uzależnione od szybkości przesuwania wiązki po powierzchni skóry. Oddalenie głowicy lasera od skóry powoduje rozproszenie nieskolimowanej wiązki i zmniejszenie intensywności usuwania zmiany chorobowej. W trybie pulsacyjnym można w większym stopniu kontrolować głębokość usuwania tkanki po każdym przejściu wiązki światła laserowego. Nie jest możliwe podanie standardowych ustawień w tym trybie pracy, bo zależą one od czasu impulsów ich częstotliwości oraz fluencji, które to parametry są różne dla różnych urządzeń.

Zalecenia pozabiegowe
Po leczeniu laserem chirurgicznym powstają nadżerki lub owrzodzenia z różnie nasilonym uszkodzeniem termicznym dna. Czas trwania gojenia zależy od rozległości oraz głębokości uszkodzenia i wynosi od kilku dni do kilku tygodni. Zmiany powinny być odkażane i osłaniane opatrunkami. Odkażanie bez opatrunków jest możliwe w przypadku bardzo drobnych i powierzchownych nadżerek. Ochrona UV została omówiona przy opisie przeciwwskazań.

Podsumowanie

Zabiegi z wykorzystaniem laseroterapii charakteryzują się wysokim profilem bezpieczeństwa, pod warunkiem że wykonywane są przez wykwalifikowanego lekarza, który stosuje odpowiednio indywidualnie dostosowany rodzaj lasera i jego ustawienia. Bardzo ważne w przypadku wykonywania zabiegów z wykorzystaniem laserów jest właściwe przygotowanie pacjenta oraz zebranie szczegółowego wywiadu. Niezależnie od ogólnych zasad przedstawionych w niniejszym opracowaniu, lekarz zawsze dobiera metodę terapeutyczną indywidualnie do każdego pacjenta.

Podziêkowania

Szczególne podziękowania za duży wkład pracy dla lek. Moniki Dźwigały z Kliniki Dermatologii CMKP/CSK MSWiA oraz dr n. med. Moniki Turskiej z NZOZ Med.- Laser Oddział Dermatologiczny. Autor rycin i tabel: dr hab. n. med. Bartłomiej Kwiek, prof. UŁ.

Konflikt interesów

Autorzy nie zgłaszają konfliktu interesów.

Piśmiennictwo