雷射與脈衝光的差異:優缺點比較

雷射與脈衝光的差異:優缺點比較

皮膚科  王修含 醫師 (台大醫院皮膚部 皮膚外科與雷射特別門診醫師)

在皮膚美容與疾病治療上,常用到雷射與脈衝光。兩者都可以用於去除皮膚色素斑、血管病變、除毛,亦可用於促進真皮層膠原蛋白重組,可改善膚質達到所謂「回春」的效果。這兩種治療儀器,常被拿來比較,例如常有人會問:「如果要美白除斑,要打脈衝光還是淨膚雷射呢?」「脈衝光 vs 雷射,要怎麼對照比較呢?」

雷射是單一波長的光線,每種波長皆各有治療上最適合的狀況;脈衝光是利用波長430至1200 nm的光波,形成光熱刺激對皮膚進行治療,因此脈衝光並非真正的雷射,而是一種複合波長光能的輸出系統,單次治療的應用層面比單一波長的雷射較廣泛,但通常效果較不如雷射。有些廠商推出的脈衝光平台,藉由更換各式探頭與濾鏡,以較窄頻的脈衝光趨近雷射光的治療效果。
圖:雷射實驗(Nd:YAG laser & KTP倍頻雷射),操作者-王修含 醫師

雷射與脈衝光的能量特性

雷射(laser)一詞來自”Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation
“縮寫,是強度經過激發放大後的光線,又稱為「激光」。光線是由無數個「光子」(photon)所組成,一般光源(例如日光燈、閃光燈)放出的光子排列較為散亂,雷射光則具有高度的一致性。雷射光來自系統內的工作介質,光子形成後於共振腔內來回振盪數百次,最後形成高強度、「同調性」的雷射光束,具有一般光線不及的能量特性。脈衝光(intense pulsed light, IPL)是以閃光燈為能量來源,經過濾鏡後,形成高強度、「非同調性」的光束,特性是多波長、長脈衝、大光點。

所謂的「同調性」(coherence),簡單來說,就是光線的相位、波長一致的程度,例如一般光線或脈衝光的光子,就好像廣場上漫遊的民眾,雷射的光子就如同訓練嚴格的軍隊,步調一致。所以在相同能量 (光通量)的情況下,一般光線只會讓人感到明亮、灼熱,但雷射光束則具有相當的破壞性。因此在治療皮膚病灶時,脈衝光必須達到雷射光數倍能量(例如三至十倍),才能達到相近的效果,所以灼傷的風險也會較高。

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雷射與脈衝光的優缺點比較

雷射與脈衝光各有其應用上的價值,其優缺點整理如下:

一、    雷射

依據產生雷射光的「增益介質」特性,雷射可分為固體雷射(如鉺雅克雷射銣雅克雷射亞歷山大雷射/紫翠玉雷射紅寶石雷射)、氣體雷射(如二氧化碳雷射)、液體雷射(如染料雷射)、二極體雷射。而在皮膚科與美容醫學的實際應用上,通常以治療標的物而將雷射區分為磨皮雷射色素雷射血管雷射等;亦可依照雷射光輸出方式,區分為傳統大面積作用的雷射與分段式點陣輸出的「飛梭雷射」,而飛梭雷射又可按照水分子吸收後的作用,分類為汽化式飛梭雷射(如CO2飛梭雷射)與非汽化式飛梭雷射(如波長為1550nm的鉺玻璃飛梭雷射Fraxel、波長1440 nm的二極體飛梭雷射C&B素顏光雷射、波長1927 nm的銩光纖飛梭雷射Perméa)。

優點:
1.    波長專一,能量穩定,對皮膚的作用較精確並可預期,雷射治療效果通常優於脈衝光。
2.    使用較小的能量就可達較高的效果,灼傷風險較低。
3.    投入研發的雷射廠商較多,許多聲譽卓著的醫療儀器廠皆涉獵此領域,有多種波長與機種可選擇;但許多具規模的雷射大廠並不從事脈衝光業務,脈衝光機種的可選擇性較差。
4.    可採用分段式治療概念輸出能量,即所謂「飛梭雷射」,減少恢復期的不便。
5.    雷射不需考慮接觸式冷卻的作用,握把與探頭設計可較輕巧,操作較靈活與方便。
6.    脈衝時間可視需要設計為長脈衝或利用Q-switch技術調整為極短脈衝,脈衝愈短,尖端功率愈大,破壞力愈強。
7.    可提供汽化磨皮所需的紅外線波長磨皮雷射,脈衝光並無此功能。

缺點:
1.    各機種通常只具有一種或兩種波長,單一機種的適應症範圍較窄。
2.    儀器與維修保養的成本較高,治療價格也較昂貴。
例如:皮秒雷射(picosecond laser)、脈衝染料雷射(pulsed dye laser)的主機或耗材的成本昂貴,使得治療費用高昂,影響普及率。
3.    如果要全面性處理皮膚問題,常需一次使用多種雷射,對醫療院所而言,較佔用空間,亦有「軍備競賽」的壓力。
4.    某些機種握把採用光纖傳輸雷射光至皮膚表面,在操作過程中,可能造成光纖斷裂,增加醫療院所成本。
5.    光學路徑精準度要求較高,若機器常搬移,故障率較高。
6.    有些雷射的皮膚冷卻系統需搭配冷媒,增加治療成本。
例如:俗稱「櫻花雷射(櫻花染料雷射)」的脈衝染料雷射(pulsed dye laser),以及俗稱光纖美白雷射」、日式光纖美白雷射的紫翠玉雷射(亞歷山大雷射),皆搭配有冷媒噴灑裝置,在施打時為為保護皮膚,於雷射發射前會以「動力冷卻裝置」(Dynamic Cooling Device, DCD)噴灑冷媒(cryogen),降低皮膚表層的溫度,讓雷射光充分作用於血管目標時,不會造成表皮灼傷。採用的冷媒為100%的1,1,1,2-四氟乙烷(1,1,1,2-Tetrafluoroethane),又稱為R-134a,化學式是CH2FCF3。


二、    脈衝光

優點:
1.    單次治療可輸出多種波長,治療效果較廣泛。
2.    儀器成本較低,治療價格相對便宜。
3.    可利用導光晶體冷卻皮膚,增進治療舒適度。
4.    治療光點較大,一次擊發可涵括較大的面積。
5.    目前治療用的藍光雷射仍較罕見,而某些脈衝光可提供藍光波段。
6.    某些機型可更換不同握把與濾鏡,得到不同波段的光線,對醫療院所的成本負擔較輕。
7.    一台主機可搭配多種握把,節省治療場所的空間。

缺點:
1.    波長複雜,對皮膚的作用不如雷射精確,脈衝光治療效果通常也較差。
2.    需用較高的能量治療才有效,脈衝光灼傷風險較高;若施打過快,導光晶體無法及時冷卻皮膚,易有「斑馬紋」燙傷現象。
3.    每次擊發的光波,波長組成、能量強度的穩定度較差。
4.    只能提供長脈衝模式,無法像雷射產生極高的尖端功率,對於某些病灶的破壞能力較差。
5.    需要導光晶體將強光照射至皮膚表面,握把與探頭的體積與重量較笨重,操作較不靈活。
6.    為了延長導光晶體壽命,通常治療時需要塗抹凝膠,操作流程並不方便。

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相關資訊--延伸閱讀:

1. 青春痘(痤瘡)的雷射光電治療
http://www.skin168.net/2013/12/acne-laser-light-therapy.html

2. 使用脈衝式染料雷射消除紅痘疤?
http://www.skin168.net/2012/02/blog-post_16.html

3. 什麼是磨皮雷射?
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4. 飛梭雷射的分類與治療效果
http://www.skin168.net/2013/09/fractional-laser.html

5. 肝斑、曬斑:複合式雷射治療
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6. 什麼是色素雷射?
http://www.skin168.net/2012/02/pigment-laser.html

7. 鉺雅克雷射(Er:YAG laser)簡介
http://www.skin168.net/2013/10/Er-YAG-laser-instruction.html

8. 雷射除毛:改善腋下多汗症與狐臭
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9. 環境溫度--會影響雷射能量對皮膚的作用嗎?
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10. 痘疤凹洞(凹陷型青春痘疤痕):形態分類與治療方法
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11. 除毛效率:哪一種除毛雷射最好?
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12. 如何永久根除汗管瘤?
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13. 第三代CPT電波拉皮的治療效果【案例圖文】
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青春痘的雷射光電治療

青春痘(痤瘡)的雷射光電治療

皮膚科  王修含 醫師 (台大醫院皮膚部 青春痘與痘疤特別門診醫師)

Q: 請問有「除痘雷射」嗎?長痘痘雷射治療原理是什麼?
A: 痤瘡俗稱「青春痘」,引發痤瘡的成因有四項病理機制,包括:
1. 表皮層角化不正常,致使毛囊開口阻塞。
2. 皮脂腺過度分泌,造成過多的皮脂累積於毛囊內部,形成粉刺。
3. 痤瘡桿菌(Propionibacterium acnes)過度增殖。
4. 毛囊發生發炎反應。
請參見「青春痘(痤瘡)的病理機轉、治療原則與方法」:http://www.skin168.net/2013/09/acne.html

對於輕微的青春痘病況,可採用外用藥治療,但對於高度活躍的青春痘,還需要進行一段時間的口服藥物治療。由於傳統的青春痘治療常需一至三個月以上的時間才會有效,但也可能效果不彰,可採用雷射光電治療方式,也就是所謂的「戰痘雷射」、「痘痘雷射」的原理,針對上述病理機轉作用,增進青春痘治療的效果。

圖1:此病患已經過兩個多月青春痘口服抗生素與外用藥治療,但青春痘狀況仍相當嚴重,由於對副作用之疑慮,不考慮口服維他命A酸治療

圖2:經過多種波長複合式雷射(所謂的「雞尾酒雷射」)治療三次後,青春痘狀況大幅改善,同時由於雷射的美白效應,膚色也變得較白皙

痤瘡(青春痘)的雷射(激光)光電治療,從能量來源可大致分為光能、無線電射頻(俗稱「電波拉皮」)、光動力療法等三大類,詳述如下。
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一、光能

光能包括發光二極體(light-emitting diode, LED)、雷射(laser)、脈衝光(intense pulsed light, IPL)。

1.      發光二極體(LED)

造成青春痘的痤瘡桿菌代謝過程中,會產生內生性紫質(porphyrins),某些可見光可活化這些物質,產生單態氧(singlet oxygen)等自由基,破壞細胞壁的脂質而消滅細菌。藍光波長(例如420-470 nm)具有較佳的抑菌效果,然而藍光在皮膚的穿透深度僅有約0.2 mm,所以可結合效能較差,但穿透較深的紅光波長(600-1000 nm)。紅光亦可限制巨噬細胞釋放細胞激素(cytokine),具抗發炎能力,有研究者認為藍光也有抗發炎的效果(J Drugs Dermatol. 2006 Jul-Aug;5(7):605-10.)。如果只以紅光治療,青春痘病灶數目與皮脂腺分泌量都有降低的現象。結合紅藍光的治療,抑制發炎的效果優於單獨使用外用藥過氧化苯(benzoyl peroxide)或僅照射藍光。(Expert Opin Pharmacother. 2011;12(4):493-501.)

2.      雷射(laser)

(1) 紅外線雷射
因為皮脂腺對熱相當敏感,紅外線波長的雷射,例如釹雅克(Nd:YAG)雷射、二極體雷射、鉺玻璃雷射,可加熱組織內水分子產生光熱效應,破壞皮脂腺細胞,改善青春痘。有研究者認為雷射光也可能對皮膚產生免疫調節作用,但仍需臨床證據支持。

(2) KTP綠光雷射
可見光波長的雷射對青春痘亦有療效,例如KTP綠光雷射(potassium titanyl phosphate laser, 532 nm)比藍光穿透更深,可活化痤瘡桿菌的內生性紫質。

(3) 脈衝式染料雷射
脈衝式染料雷射(pulsed dye laser)的波長為585-595 nm,一般俗稱的「櫻花雷射」,也就是Candela廠牌所製造,波長為595nm的一種染料雷射。脈衝式染料雷射對青春痘的效果較為多樣化:
a. 脈衝式染料雷射為黃光波段,可被紫質吸收,所以具有活化紫質,消滅痤瘡桿菌的效果。

b. 含氧血紅素對染料雷射波長的吸收能力極佳,所以這種雷射的作用,主要透過微血管吸收雷射後的光熱效應,抑制皮脂腺活性。

c. 染料雷射可促進TGF-β (Transforming growth factor beta, TGF-beta)表現,具有消炎作用。染料雷射也可破壞不正常擴張增生的微血管,改善發炎性青春痘微血管擴張造成的泛紅反應(俗稱「紅痘疤」)。(Br J Dermatol. 2006;155(4):748-55.)


註:TGF-β除了可促進發炎反應消退之外,對於膠原蛋白新生(neocollagenesis)也具有強大的刺激能力,這也是染料雷射的另一項功能。

3.      脈衝光(IPL)

脈衝光並非真正的雷射,而是一種複合波長光能的輸出系統,脈衝光是混合性的強光,但能量較不如雷射光「精純」。脈衝光對於青春痘治療的作用原理也是利用內生性紫質在照光活化後,產生單態氧而破壞痤瘡桿菌細胞壁,並利用皮膚吸收光能後,產生熱能而抑制皮脂腺。

若比較脈衝光與染料雷射對青春痘的治療效果,可發現雖然兩者都有效,但染料雷射的療效更為持久,這可能來自於染料雷射可促進TGF-β表現,而TGF-β是消除發炎性青春痘病灶的重要細胞激素。(J Eur Acad Dermatol Venereol. 2010;24(7):773-80.)


雷射與脈衝光的差別

在皮膚美容與疾病(例如青春痘)治療上,常用到雷射與脈衝光。兩者都可以用於去除皮膚色素斑、血管病變、除毛、治療痤瘡,亦可用於促進真皮層膠原蛋白重組,可改 善膚質達到所謂「回春」的效果。雷射是單一波長的光線,每種波長皆各有治療上最適合的狀況;脈衝光是利用波長430至1200 nm的光波,形成光熱刺激對皮膚進行治療,因此脈衝光並非真正的雷射,而是一種複合波長光能的輸出系統,單次治療的應用層面比單一波長的雷射較廣泛,但通常效果較不如雷射。有些廠商推出的脈衝光平台,藉由更換各式探頭與濾鏡,以較窄頻的脈衝光趨近雷射光的治療效果。

「雷射」(激光,LASER)一詞來自”Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation“的縮寫,是強度經過激發放大後的光線,又稱為「激光」。光線是由無數個「光子」(photon)所組成,一般光源(例如日光燈、閃光 燈、LED燈)放出的光子排列較為散亂,雷射光則具有高度的一致性。雷射光來自系統內的工作介質,光子形成後於共振腔內來回振盪數百次,最後形成高強度、 「同調性」的雷射光束,具有一般光線不及的能量特性。脈衝光是以閃光燈為能量來源,經過濾鏡後,形成高強度、「非同調性」的光束,特性是多波長、長脈衝、 大光點。

所謂的「同調性」,簡單來說,就是光線的相位、波長一致的程度,例如一般光線或脈衝光的光子,就好像廣場上 漫遊的民眾,雷射的光子就如同訓練嚴格的軍隊,步調一致。所以在相同能量 (光通量)的情況下,一般光線只會讓人感到明亮、灼熱,但雷射光束則具有相當的破壞性。因此在治療皮膚病灶時,脈衝光必須達到雷射光數倍能量(例如三至十 倍),才能達到相近的效果,所以灼傷的風險也會較高。
關於雷射、脈衝光更詳細的優缺點分析,請參見「雷射與脈衝光的差異:優缺點比較」: http://www.skin168.net/2013/12/laser-IPL-comparison.html

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二、電波拉皮(無線電射頻,radiofrequency)

常被稱為「電波拉皮」的無線電射頻能量,對於青春痘亦有治療效果。在相關研究中,認為此療法的作用機轉,在於減少毛囊附近的發炎反應,並利用熱能抑制皮脂腺的作用。

電波拉皮主要利用膠原蛋白收縮的原理,於治療後立即呈現皮膚緊緻效果,且在未來使該部位的膠原蛋白重組更新,治療青春痘並非主要的治療目標。
請參見:
Thermage電波拉皮作用原理 http://www.skin168.net/2013/10/thermage-cpt-mechanism.html

第三代CPT電波拉皮的治療效果【案例圖文】 http://www.skin168.net/2012/02/thermagecpt-thermage-thermage.html

三、光動力療法(photodynamic therapy, PDT)

光動力療法治療青春痘的基本原理,也是利用紫質活化後,產生自由基而抑制痤瘡桿菌。此法是利用感光物質,例如5-aminolevulinic acid (ALA)、methylaminolevulinic acid (MAL)與indocyanine green (ICG),放大後續光療效果。舉例而言,局部塗抹ALA後,上皮細胞會將ALA轉化為第九型前吡喀紫質(原紫質,protoporphyrin IX, PP9),並累積在上皮與毛囊皮脂腺中,而且ALA也會促進痤瘡桿菌合成內生性紫質,當後續照射適當波長的光線後,這些紫質就會被活化,並造成細胞的破壞。

紫質(porphyrin)又稱為「卟啉」,其分子結構屬於芳香大環化合物(aromatic macrocyclic ring),由四個吡咯環(pyrrole rings)構成,並以四個次甲基橋(methine bridge)連結,對光線具有特殊的電子吸收性質。通常在380-500 nm之間的波段,紫質具有一個強烈吸收的譜帶,稱為「索雷譜帶」(Soret band)或B-band;而在500-750 nm之間的波段,會有一組較弱的吸收譜帶,稱為Q bands。
光動力療法:第九型原紫質(前吡喀紫質)/ Protoporphyrin 9 (PP9)結構式,
引用自http://en.wikipedia.org/wiki/Protoporphyrin_IX

第九型前吡喀紫質的Soret band波長為415 nm,Q bands有四個波長,包括504、538、576與630 nm,可吸收多種可見光波,所以光動力療法的光源相當多樣化,例如LED的藍紅光、脈衝光、染料雷射、KTP綠光雷射等。光動力療法除了有消滅痤瘡桿菌的效果,也會破壞皮膚內正常的毛囊皮脂單元(pilosebaceous unit),改善青春痘。由於光動力療法結合光療與感光物質,所以比單純的光療疼痛,且較易產生泛紅、水腫、結痂、皮膚片狀剝落、治療初期惡化的副作用。

結論

對於藥物療法無效或效果不佳,或對口服藥物副作用有疑慮的青春痘患者,雷射光電治療可提供替代方案。但雷射光電療法並不是用來完全取代傳統藥物治療,光電治療亦可與藥物療法併用,以得到最好的效果。整體療程仍需與醫師討論,根據自身狀況量身訂做,進行最佳化的青春痘治療安排。

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參考文獻:

1. Piérard-Franchimont C, Paquet P, Piérard GE. New approaches in light/laser therapies and photodynamic treatment of acne. Expert Opin Pharmacother. 2011 Mar;12(4):493-501. doi: 10.1517/14656566.2011.547476. Epub 2011 Jan 27.

2. Choi YS, Suh HS, Yoon MY, Min SU, Lee DH, Suh DH. Intense pulsed light vs. pulsed-dye laser in the treatment of facial acne: a randomized split-face trial. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2010 Jul;24(7):773-80. doi: 10.1111/j.1468-3083.2009.03525.x. Epub 2009 Dec 11.

3. Seaton ED, Mouser PE, Charakida A, Alam S, Seldon PM, Chu AC. Investigation of the mechanism of action of nonablative pulsed-dye laser therapy in photorejuvenation and inflammatory acne vulgaris. Br J Dermatol. 2006 Oct;155(4):748-55.

4. Hamilton FL, Car J, Lyons C, Car M, Layton A, Majeed A. Laser and other light therapies for the treatment of acne vulgaris: systematic review. Br J Dermatol. 2009 Jun;160(6):1273-85. doi: 10.1111/j.1365-2133.2009.09047.x. Epub 2009 Feb 23.

5. Mariwalla K, Rohrer TE. Use of lasers and light-based therapies for treatment of acne vulgaris. Lasers Surg Med. 2005 Dec;37(5):333-42.

6. Rai R, Natarajan K. Laser and light based treatments of acne. Indian J Dermatol Venereol Leprol. 2013 May-Jun;79(3):300-9. doi: 10.4103/0378-6323.110755.

7. Rita Giovannetti (2012). The Use of Spectrophotometry UV-Vis for the Study of Porphyrins, Macro To Nano Spectroscopy, Dr. Jamal Uddin (Ed.), ISBN: 978-953-
51-0664-7, InTech, Available from: http://www.intechopen.com/books/macro-to-nano-spect
roscopy/the-use-of-spectrophotometry-uv-vis-for-the-study-of-porphyrins

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相關資訊--延伸閱讀:

1. 青春痘(痤瘡)的病理機轉、治療原則與方法
http://www.skin168.net/2013/09/acne.html

2. 治療青春痘的口服抗生素藥物--四環黴素
http://www.skin168.net/2012/09/acne-treatment-tetracyclines.html 

3. 青春痘(痤瘡)的雷射光電治療
http://www.skin168.net/2013/12/acne-laser-light-therapy.html

4. 如何消除紅痘疤?
http://www.skin168.net/2012/02/blog-post_16.html

5. 痘疤的種類與治療原則:色素性痘疤、凸疤、凹疤
http://www.skin168.net/2013/09/acne-scar-classification-treatment.html

6. 痘疤凹洞(凹陷型青春痘疤痕):形態分類與治療方法
http://www.skin168.net/2013/09/atrophic-acne-scar-classification.html

7. 消除青春痘凹洞疤痕最好的治療方法?--各種治療方式實例分析
http://www.skin168.net/2013/09/acne-atrophic-scar-therapy-example.html

8. 外用A酸十大須知
http://www.skin168.net/2013/09/topical-retinoic-acid-cautions.html

9. 什麼是第n代外用A酸(retinoic acid)?
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10. 外用A酸(retinoic acid)作用原理
http://www.skin168.net/2013/09/retinoic-acid-mechanism.html

11. 青春痘治療:口服A酸(isotretinoin)的效果與副作用
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12.  如何讓口服A酸的治療效果更好?
口服A酸(isotretinoin)的吸收、代謝與排除
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13. 口服A酸療程中或治療後六個月內,真的不能進行磨皮、侵入式雷射或手術嗎?
http://www.skin168.net/2013/10/oral-retinoids-dermabrasion-surgery.html

14.  同時抗痘淡疤、美白退斑的藥物--杜鵑花酸(azelaic acid)
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15. 粉刺和痘痘有何不同?哪種清粉刺方式最有效?
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16. 傳統醫學中藥/中醫治療青春痘的觀點
http://www.skin168.net/2015/10/acne-chinese-medicine.html

17. 櫻花染料雷射
http://www.skin168.net/2013/10/VBeamII-VBeam2-dye-laser.html
https://dyelaser.wordpress.com/2015/11/26/櫻花雷射-王修含/
https://skin168.wordpress.com/2015/11/25/櫻花雷射-王修含醫師

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抗生素藥理學機轉簡介

抗生素(antibiotics)的藥理學機轉--皮膚科醫師觀點的抗生素簡介

皮膚科  王修含 醫師

以下是Yahoo奇摩知識+的提問:
http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1009032906165
Question: 我是藥學系學生,對於藥理學和微生物免疫學讀起來似有障礙,念不起來。藥理學是抗生素那邊,一下30s一下50s還有DNA干擾用藥那邊,機轉根本稿不懂,感覺好複雜…

Ans:
抗生素(antibiotics)是人類用來對抗細菌的重要武器,但抗生素使用越頻繁,細菌也愈容易發展出抗藥性。因此,抗生素的使用最高原則是:「不用則已,一用就要克敵致勝!」 能不動用抗生素就解決病症是最好的狀況,但若一旦使用,就需針對感染源菌種對症使用足夠的時間,避免產生抗藥菌種(在治療期間,不可隨意停藥,以免造成抗藥性)。

最不應該發生的狀況,就是「濫用抗生素」,例如針對病毒性上呼吸道感染的感冒,卻使用抗生素來治療,不但徒增肝腎功能的負擔,也平白增加抗藥性菌種的發生,因為「病毒」不是「細菌」,使用治療細菌感染的抗生素藥物無效!

根據國家衛生研究院何曼德院士、生物統計組熊昭主任,以及前健保局長張鴻仁教授進行的台灣抗生素使用調查報告,國內門診用量前五名的抗生素如下,這五種皆為窄效型的第一線抗生素,共佔了門診抗生素使用量約75%:
胺青黴素(amoxicillin及ampicillin)、
第一代頭孢子菌素(cephalosporins)、
四環黴素類(tetracyclines)、
大環內酯類(macrolides)、
葉酸抑制類 (磺胺複方劑)(trimethoprim/sulfa drug)
(資料來源:
1. 何曼德,LC McDonald,楊采菱等:1998年台灣地區之抗生素抗藥性監測。感控雜誌 2000:10:277-93
2. 全國微生物抗藥性監測計畫(Taiwan Surveillance of Antimicrobial Resistance; TSAR)
楊采菱  國家衛生研究院 臨床研究組,發表於2005年感染控制雜誌第15卷第5期)

抗生素的藥理學(pharmacology)機轉來看,對抗細菌的抗生素可簡單分為兩大類,一類可用來殺死細菌,稱為殺菌性 (bactericidal/ bacteriocidal)抗生素,另一類雖無法殺死細菌,但可抑制細菌的生長,然後藉由人體的免疫系統來消滅細菌,稱為抑菌性 (bacteriostatic)抗生素。殺菌性抗生素對 抗細菌的治療能力不一定比抑菌性抗生素表現得好。

殺菌性與抑菌性這兩類抗生素的作用機制都是針對細菌的生理特性而設計,細菌(bacteria)是一種具有細胞壁、細胞膜的生物,其生長繁殖需要合成蛋白質和核酸 (nucleic acid) (包括去氧核糖核酸DNA與核糖核酸RNA),而且透過代謝葉酸(folic acid)完成生理機能,抗生素可破壞這些結構與生化反應,達到對抗細菌的治療效果。

一、 干擾細菌細胞壁(cell wall)合成的抗生素

1. 抑菌性(bacteriostatic)抗生素:
抗結核菌的乙胺丁醇(ethambutol)為抑菌性抗生素,常與其它抗生素搭配防治結核病。

2. 殺菌性(bactericidal)抗生素:
其它干擾細胞壁合成者,大多為殺菌性(bactericidal)抗生素,例如:

(1) 具有β-內醯胺環 (乙內醯胺環,β-lactam)的抗生素,共有四大類:
A. 青黴菌素/盤尼西林類(penicillins)
青黴素是人類最早發現的抗生素,英國人Alexander Fleming於 1928年就已發現盤尼西林,到目前為止,青黴素仍為臨床上常用的藥物之一,皮膚科醫 師仍然利用青黴菌(penicillin)治療梅毒。此藥使用時需注 意造成過敏性休克的可能性。胺青黴素(amoxicillin/amoxycillin 阿莫西林/羥氨芐青黴素)及ampicillin(氨芐青黴素)為廣效性的盤尼西林類抗生素,適用於葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌等感染症。

雙合黴素(安滅菌®,Augmentin)算是青黴素類的特殊產品,屬於廣效性抗生素,Augmentin 1 克錠劑含有875 毫克amoxycillin (amoxycillin trihydrate)與125 毫克的clavulanic acid (potassium clavulanate 克拉維酸)。針對具有乙內醯胺環酶(β-lactamase),而能分解乙內醯胺環(β-lactam)抗生素的抗藥性菌種研發,因為 clavulanate 可抑制 β-lactamase的活性。Augmentin 口服錠劑為每日服用二次,適用於多種細菌感染,包括革蘭氏陽性的化膿鏈球菌(Streptococcus pyogenes)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、表皮葡萄球菌( Staphylococcus epidermidis)、炭疽桿菌(Bacillus anthracis)、單核細胞增多性李斯特氏桿菌(Listeria monocytogenes)、梭菌屬細菌(Clostridium species),以及格蘭氏陰性菌的流行性感冒桿菌(Hemophilus influenzae)、大腸桿菌(Escherichia coli)等。

B. 頭孢菌素 (cephalosporins)
一般按照研發時序與殺菌範圍,將頭孢菌素類抗生素分類為第一代、第二代、第三代和第四代頭孢菌素。
第 一代頭孢菌素不一定遜於第四代頭孢菌素,需視感染源菌種而定,愈早研發的頭孢菌素對革蘭氏陽性(Gram positive)球菌效果愈好,愈新的頭孢菌素則對革蘭氏陰性桿菌有療效。一般毛囊炎、蜂窩性組織炎、疔瘡等皮膚感染,多因革蘭氏陽性菌感染所致,例如 金黃色葡萄球菌 (Staphylococcus aureus)、鏈球菌(Streptococcus)等,所以皮膚科醫師最常使用的頭孢菌素為第一代,但內科加護病房常見的感染菌種,常需考慮革蘭氏陰性(Gram negative)桿菌,因此內科醫師遇到這種情況,常使用第三代以上的頭孢菌素。

C. 單環菌素/單環胺基類 (monobactams)
此類抗生素主要殺菌範圍是嗜氧性革蘭氏陰性桿菌,殺菌強度與第三代頭孢菌素相似,但對於中樞神經系統的穿透性不佳。

D. 碳青黴烯類/碳醯胺基類 (carbapenems)
此 抗生素包括亞胺硫黴素(imipenem,又稱伊米配能、亞胺培南、Imipemide)、美洛培南(meropenem,又稱美羅培南,商品名稱為 Mepem® 美平乾粉注射劑),兼具青黴菌素與頭孢菌素的特性,為廣效性抗生素,僅有少數抗藥菌種,是目前最強效的抗生素之一,算是目前對抗細菌的最後一道防線,也 就是「最後一線的抗生素」,很少使用於單純性的皮膚感染。


(2) 萬古黴素 (vancomycin)
具 有糖肽 (glycopeptide)的抗生素, 會導致腎毒性與耳毒性,也是屬於最後一線的抗生素,可用於治療「抗藥性金黃葡萄球菌(耐甲氧西林金黃色葡萄球 菌)」(MRSA, methicillin-resistant Staphylococcus aureus)的感染,但目前已出現抗藥菌株「萬古黴素抗藥性腸球菌」(VRE, vancomycin-resistant enterococcus)。

(3) 枯草菌素 (bacitracin)
早自1948年就被美國FDA核准使用,在皮膚科方面多製造成外用藥膏的劑型。枯草菌性可干擾C55-異戊二烯焦磷酸(C55-isoprenyl pyrophosphate)的去磷酸化(dephosphorylation),影響細菌細胞壁上的肽聚醣(peptidoglycan)合成,進而使細菌死亡。

二、 破壞細菌細胞膜通透性/完整性(cell membrane permeability/ integrity)的抗生素:

多粘菌素B(polymyxin B),此為多粘菌素B1與B2(polymyxin B1 & B2)的混合物,屬於陽離子性清潔劑(cationic detergent),可與細菌細胞膜上的磷脂質(phospholipids)強烈作用,破壞細胞膜的完整性。

三、 抑制細菌合成蛋白質(protein synthesis)

核糖體(ribosome)是細菌合成蛋白質的工廠,這個工廠是由30S與50S兩個子單元組合而成的,所以藉由攻擊30S或50S的核糖體子單元,可破壞細菌合成蛋白質的能力。
1.  抑菌性(bacteriostatic)抗生素
(1) 攻擊30S次單元的抗生素:
治療青春痘常用的四環黴素類抗生素(tetracyclines),
例如四環黴素(tetracycline), 氧羥四環黴素(doxycycline,又稱為強力黴素、德霸黴素), 二甲胺四環素(minocycline,又稱為美滿黴素/米諾環素)
 (註:minocycline對於麻瘋桿菌為殺菌性抗生素)

請參考「治療青春痘的口服抗生素藥物--四環黴素doxycycline, minocycline, tetracycline
http://www.skin168.net/2012/09/acne-treatment-tetracyclines.html

(2) 攻擊50S次單元的抗生素:
A. 氯黴素(chloramphenicol)
此藥毒性較強,目前多用於外用藥

B. 大環內酯類(macrolides)
包括紅黴素(erythromycin), 克拉黴素(clarithromycin), 阿奇黴素(azithromycin)

註: 雖然大環內酯類抗生素通常為抑菌性效果,但克拉黴素(clarithromycin)對於流行性感冒桿菌(Hemophilus influenzae), 麻瘋病(leprosy), 肺炎雙球菌(Streptococcus pneumoniae), 淋病雙球菌(Neisseria gonorrhoeae)的表現為殺菌性抗生素)

C. 克林達黴素(clindamycin,又稱為利達信黴素):
屬於林可胺類(lincosamides,又稱為林可酰胺類)抗生素,在皮膚科常用於青春痘的外用藥劑。

D. 莫匹羅星(mupirocin)
可 抑制格蘭氏陽性細菌,雖屬抑菌性抗生素(bacteriostatic),但在高濃度狀態下,可表現殺菌性 (bactericida)l的效果,因此可利用此特性,製成高濃度的皮膚、 黏膜外用藥,例如「百多邦黴素軟膏」(Bactroban®),此藥對於細菌 的異白胺醯-tRNA合成酶(isoleucyl-tRNA synthetase,又稱為異亮氨酰-tRNA合成酶)具有選擇性結合的效果,所以會阻止白胺酸(isoleucine)合成到細菌的蛋白質內,達成殺 菌作用。

2. 殺菌性(bactericidal)抗生素:
氨基糖苷類(aminoglycosides) 可抑制30S次單元,這類的抗生素提煉自不同的菌屬包括:
(1) 鏈黴菌(Streptomyces)菌屬:
鏈黴素(streptomycin), 新黴素(neomycin), 巴龍黴素(paromomycin), 妥布黴素(托不拉黴素,tobramycin), 卡那黴素(kanamycin),其中的鏈黴素(streptomycin)為治療結核病的第二線藥物。

卡那黴素(kanamycin)又可修改化學結構,形成丁胺卡那黴素(阿米卡/康欣黴素,amikacin), 全黴素(又稱為地貝卡星/達苄/雙去氧卡那黴(霉)素,dibekacin);

(2) 小單孢菌屬(Micromonospora):
慶大黴素(gentamycin/gentamicin,又稱為全達/健達/見大/見達黴素), 西梭黴素(sisomicin,又稱為西索米星、西梭米星、西索黴素、西蘇黴素、紫蘇黴素);

慶大黴素(gentamycin/gentamicin)修改化學結構,形成異帕黴素(isepamicin,又稱為依克沙黴素、異帕米星、異帕沙星、硫酸異帕米星);

西梭黴素(sisomicin)修改化學結構,可合成奈替黴素(netilmicin,又稱奈替米星、乙基紫蘇黴素、乙基西梭黴素、硫酸乙基西梭黴素、立菌剋星、立刻菌星)。

長期使用口服或注射氨基糖苷類抗生素,會造成腎毒性與耳毒性,
腎毒性的表現:腎小管損傷或急性壞死,但通常不會影響腎小球。可出現蛋白尿、血尿、腎功能降低等症狀。
耳毒性的表現:
(1) 耳蝸聽神經受損,會出現耳鳴、聽力減退、永久性耳聾等症狀。
(2) 前庭功能受損,會出現眩暈、噁心、嘔吐、視力減退、眼球震顫、平衡能力失調、步態不穩

以上各種氨基糖苷類抗生素中,皮膚科醫師較常使用其外用製劑,可避免腎毒性與耳毒性:
新黴素(neomycin):製成皮膚外用藥膏,但此藥發生過敏性接觸性皮膚炎的機會較高,有些皮膚科醫師會避免使用。
慶大黴素(gentamycin/gentamicin):皮膚外用藥膏,皮膚感染的常用藥物。

四、 抑制DNA合成 (DNA synthesis):屬殺菌類(bactericidal)抗生素

例如metronidazole (美鞭達挫、硝基嘧唑乙醇),此抗生素的硝基(nitro group)會被硫鐵蛋白(ferredoxin)還原,進而破壞DNA的螺旋結構(helical structure),所以可抑制核酸的合成。此藥可用於治療寄生蟲感染,在皮膚科亦可使用外用劑型(例如柔潔,Metrogel®),治療酒糟(酒渣, 又稱玫瑰斑)。

五、 抑制DNA旋轉酶(促旋酶,DNA gyrase):屬殺菌類(bactericidal)抗生素

例如喹諾酮類(quinolones),此藥具有光敏感性,氟喹諾酮類(fluoroquinolones)口服藥可用於治療皮膚的綠膿桿菌 (Pseudomonas aeruginosa)感染,例如嚴重的綠膿桿菌性毛囊炎(Pseudomonas folliculitis)。

六、 抑制訊息RNA (mRNA)的轉錄(transcription):

屬殺菌類(bactericidal)抗生素
例如立復黴素(rifampin,又稱為立泛黴素),藉由抑制依賴於DNA的RNA聚合酶
(DNA-dependent RNA polymerase)達到目的。此抗生素通常合併其它藥物,用於治療肺結核(tuberculosis)、麻風病(leprosy)。

立復黴素(rifampin)亦可用於治療與預防奈瑟氏腦膜炎雙球菌(Neisseria meningitidis) 的感染,此菌會造成奈瑟氏腦膜炎(Neisseria meningitis)、流行性腦脊髓膜炎(meningococcal meningitis )、腦膜炎球菌血症(acute meningococcemia),有時伴隨全身皮膚瀰漫性的皮疹、紫斑與皮膚血管梗塞,可發生猛爆性的大流行,好發於舞廳、軍營等擁擠的場所,民國90 年在成功嶺服役的士兵,即因感染流行性腦脊髓膜炎,在發燒、神志不清轉送醫院急診室,約三小時後即不治死亡。

七、 抑制葉酸代謝(folic acid metabolism):

屬抑菌類(bacteristatic)抗生素
細菌為了生存,需要藉由「對胺基苯酸」(p-aminobenzoic acid)自行合成製造DNA所需的葉酸與四氫葉酸,而人類則可由食物中攝取葉酸。所以若能投與抑制葉酸合成的藥物,便可抑制細菌的生長,但人體卻仍可進行正常生理機能的運作。

磺胺類抗生素(sulfa drug)是具有磺醯胺(sulfonamide)結構的抗生素,磺胺類藥物分子具有類似「對胺基苯酸」的架構,所以可與對胺基苯酸競爭二氫喋呤合成酶 (dihydropteroate synthetase,縮寫為DHPS),讓細胞無法自行合成葉酸,進而抑制細菌的葉酸代謝。

A. 磺胺甲噁唑-甲氧芐啶(Trimethoprim–Sulfamethoxazole,縮寫為TMP-SMX或TMP-SMZ):
此 藥物的TMP分子,結構類似葉酸的「蝶啶」(pteridine),可抑制細菌的二氫葉酸還原酶(dihydrofolate reductase)作用,抑制細菌合成二氫葉酸(dihydrofolic acid),但幾乎不影響人體的二氫葉酸還原酶。此藥除了治療多種細菌感染之外,對於受到人類免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus, HIV)病毒感染的愛滋病患,此藥亦可用於預防卡氏肺囊蟲肺炎(Pneumocystis carinii pneumonia,PCP)的感染。

B. 氨苯碸 (dapsone, 二氨基苯碸 diaminodiphenyl sulfone/  diaminodiphenylsulfone,4,4'-diaminodiphenylsulfone,縮寫為DDS):
屬 於磺基類(sulfones)藥物,結構類似於磺胺,此藥主要用於治療痲瘋分枝桿菌(Mycobacterium leprae)感染引發的麻瘋病,亦可與鏈黴素(streptomycin)或磺胺甲噁唑-甲氧芐啶(sulfamethoxazole- trimethoprim)、 立復黴素(rifampin等藥物結合,治療軟組織深部黴菌感染所致的放射菌性足菌腫(actinomycetoma)。此藥亦可用於愛滋病患預防卡氏肺 囊蟲肺炎(Pneumocystis carinii pneumonia,PCP)的感染,做為TMP-SMX的替代藥物。

Dapsone 藥物尚有相當特殊的性質,對皰疹樣皮炎(dermatitis herpetiformis)、持久性隆起性紅斑(erythema elevatum diutinum)兩種皮膚病有顯著療效,此外,對於其它多種非感染性的皮膚疾 病,例如聚會性痤瘡(acne conglobata)、壞疽性膿皮症(pyoderma gangrenosum)、復發性多軟骨炎(relapsing polychondritis)、血管炎(vasculitis)、水皰症(pemphigus/pemphigoid)、扁平苔癬(lichen planus)...等諸多疾病亦有治療效果,尤其是以顆粒性白血球(granulocytes)為主的發炎性疾病,療效更為明顯。此藥藉由肝臟兩種主要 的生化途徑代謝,包括乙醯化(acetylation)與N-羥化(N-hydroxylation),代謝過程會與多種藥物發生交互作用,例如丙磺舒 (probenecid)、立復黴素(rifampin)、西咪替丁(cimetidine)、奧美拉唑(omeprazole)、甲氧芐啶 (trimethoprim),同時服用時需注意。


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