光若返り（フォトリジュビネーション）のためのエルビウムレーザー
Alexandre de Almeida Filippo, Abdo Salomão Júnior, Paulo Santos Torreão, Lilian Mathias Delorenze and Maria Claudia Almeida Issa ブラジル、リオデジャネイロ、サンタ・カーザ・ヂ・ミゼリコルディア・ド・リオデジャネイロ（レーザー部門） ブラジル、サンパウロ、サンパウロ大学 ブラジル、リオデジャネイロ、オスピタル・ドス・セルヴィドーレス・ド・エスタード・ド・リオデジャネイロ ブラジル、リオデジャネイロ州ニテロイ、フルミネンセ連邦大学アントニオ・ペドロ大学病院 ブラジル、リオデジャネイロ州ニテロイ、イカライ海岸139番地702号、フルミネンセ連邦大学臨床医学部皮膚科
要約
スキンリサーフェシングに用いられる蒸散型レーザーは、顔の若返り治療のゴールドスタンダードの1つと考えられている。蒸散型フラクショナルレーザー、特にエルビウムレーザーとCO2レーザーは、副作用と患者のダウンタイムを減らすために開発された。フラクショナルエルビウムレーザーは、表皮および真皮上層に熱損傷の少ない薄い蒸散層を形成する。皮膚の若返り、キメ、色素沈着、小じわの改善に適しており、妊娠線や瘢痕にも使用できる。本章では、エルビウムレーザーの概念、作用機序、治療プロトコル、副作用およびその管理について説明する。
キーワード エルビウム：イットリウム＝アルミニウム＝ガーネットレーザーEr:YAGレーザー顔の若返り蒸散型レーザーによるリサーフェシングフラクショナルレーザー技術リティド（しわ）しわ皮膚の色素沈着皮膚のキメ
はじめに
皮膚の若返りには、中層および深層ケミカルピーリング、光線力学療法、高周波（本巻「顔の若返りのための非蒸散型高周波」および「美容皮膚科における蒸散型高周波」の章を参照）、マイクロニードリング法、ならびに非蒸散型および蒸散型レーザー（本巻「美容皮膚科におけるレーザー、光線および関連技術」の章を参照）を含む、多くの治療選択肢がある。費用、安全性、結果を考慮すると、蒸散型フラクショナルレーザーが利用可能な治療の中でおそらく最も効率的である（Camposら、2009年；Holcomb、2011年；Taudorfら、2014年）。
フラクショナルレーザー技術は、より安全な代替法として、施術者への依存度を下げ、患者の術後の制限を減らすことを目的に導入された（Sklarら、2014年；Leeら、2012年；Kimら、2012年）。フラクショナルリサーフェシング法は、制御された幅、深さ、密度を持つ微視的治療領域（MTZ）を形成する。これらのMTZは、表皮および真皮の無傷領域に囲まれており、より速い組織修復を可能にする（Sklarら、2014年）。
パルス可変技術およびフラクショナル技術が開発される前は、長い回復期間、ならびに出血、遷延性紅斑、浮腫、炎症後色素沈着といった副作用の高い発生頻度が一般的であった。これらの副作用は、表皮蒸散の範囲、および2940nmレーザーのほぼ純粋な蒸散特性に関連していた（Camposら、2009年；Holcomb、2011年）。
長年にわたり、多くの操作「モード」が開発され、Er:YAGレーザーには当初はなかった多様な機能がもたらされた。Er:YAGレーザーは、リサーフェシング法で標的となる発色団である水に対する吸収係数が最も高く、その値はCO2レーザーの少なくとも10倍である。生物学的には、レーザーによって照射された光エネルギーのほぼすべてが皮膚に存在する水に吸収され、発熱反応によって熱に変換されることを意味する（Holcomb、2011年）。
これらの損傷が修復されることで、皮膚の若返りが促進される（Holcomb、2011年）。フラクショナルレーザーの結果は、非フラクショナル施術で得られる結果ほど明確ではないが、光損傷皮膚の顕著な改善を得ることは可能である（Kimら、2012年）。
歴史
最初のエルビウム：イットリウム＝アルミニウム＝ガーネット（Er:YAG）レーザーは、1997年に米国食品医薬品局（FDA）によって虫歯（齲蝕）に対して承認され、後に顔の若返りにも承認された。Er:YAGレーザーは、エルビウムイオン（Er3+）をドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネットの固体結晶で構成され、パルス広帯域フラッシュランプによって励起され、レーザー光増幅のプロセスにより2940nmの波長を放出する（Camposら、2009年；DiaciおよびGaspirc、2012年）。
2940nmレーザーは元々、表皮全体を蒸散させ真皮を完全に露出させる装置として考案された。そのため、いくつかの術後副作用が予想され、装置の使用は制限された（Camposら、2009年；Sklarら、2014年）。
第一世代はほぼ純粋な蒸散型レーザーであり、目標とする結果を得るために複数回のパスが必要で、真皮出血を引き起こした。第二世代では、組織凝固を促進するために設計されたロングパルスまたは可変パルス機能が追加され、望ましくない出血を回避できるようになった（Holcomb、2011年）。可変パルス技術とは、非常に短いパルスから非常に長いパルスまでパルス幅を広範に制御し、1回のレーザー照射で短パルスと長パルスの組み合わせを可能にする機能であった。パルスに対するさらに発展した制御は可変スクエアパルスと呼ばれた。これは、パルス中のピークパワーを平均パワーと厳密に同じにする機能であり、時間経過に対するパワーを測定する曲線に上昇や下降がなく、正方形の形状をなすことを意味する（Lukacら、2007年、2008年）（図1）。
さらに近年、2000年代初頭には、2940nmレーザーのフラクショナル版が開発され、非フラクショナル版の有効性を維持しつつ、損傷を受ける皮膚表面積を減少させることが可能になった（Camposら、2009年；Holcomb、2011年）。
レーザーと組織の相互作用
蒸散はどのように機能するか
蒸散によって皮膚の若返りを促進するレーザーを選択するために、最初に考慮すべきことは波長である。水は皮膚に存在する主要な成分であり、すべてのリサーフェシングレーザーの標的である。水の吸収ピーク付近で動作する主なレーザー波長は、Er:YAG、Er:YSGG（イットリウム＝スカンジウム＝ガリウム＝ガーネット）、およびCO2の3つである。これらの波長を照射すると、光子のエネルギーが水に伝達されるにつれて、組織は3つの基本的な段階を経る（Lukacら、2007年、2008年、2010年）：
段階1：光学吸収深度内の直接加熱
これは、熱が、光が組織内に侵入できる皮膚の深さに対して直接的かつほぼ限定的に伝達され、すべての光子が完全に吸収されて熱に変換されるまで続く現象である（Lukacら、2008年）。
Er:YAGレーザーは、水に対する吸収係数が最も高いため、皮膚に約3μm侵入する。Er:YSGGレーザーは10μm侵入し、水に対する吸収係数は中間である。CO2レーザーは、水に対する吸収係数が最も低く、皮膚に30μm侵入する（Lukacら、2008年、2010年）（図2）。
したがって、水との親和性が高く吸収係数が大きいほど、光子のエネルギーが水により効率よく吸収されるため、レーザーの浸透は浅くなる（Lukacら、2007年、2008年、2010年）。
段階2：熱拡散
これは、熱が光学吸収深度を超えてより深部の組織に伝達されるときに生じる。パルス長が長いほど、熱拡散の結果である組織凝固がより明確になる。一方、パルス長が短いと、Qスイッチ装置のように、組織が隣接構造に熱を伝える能力よりも速くパルスが終了するため、熱拡散の結果は不明確になる（Lukacら、2008年、2010年）。
各レーザー波長で可能な最小の凝固層は、光学吸収深度によって制限される。これはレーザーが皮膚にどの程度侵入するかを決定する、波長の不変の特性である。ただし、パルス持続時間を長くなるように操作すると、組織内に熱が蓄積し、光学吸収深度を超えて熱拡散により凝固層が厚くなる。そのため、レーザー波長と光学吸収深度によって制限される凝固層を小さくすることはできないが、パルス幅を長くすることで熱拡散の原理により凝固層を大きくすることは可能である（Lukacら、2008年、2010年）。
これは、CO2レーザーの凝固効果を模倣するためにEr:YAGレーザーで行われる方法であり、以下の蒸散／凝固モードのセクションで詳しく説明する。
段階3：組織の気化
これは、表面付近の組織上部が蒸散が生じる温度まで加熱され、物質が押し出されて皮膚表面に小さな孔が残り、その周囲に熱損傷を受けた組織が生じる現象である（Lukacら、2008年）（図3）。
フラクショナルと非フラクショナル
フラクショナル技術は、2004年にDieter Mansteinらによって、1480～1550nmの波長を用いたパイロット研究で初めて導入された。リサーフェシングの副作用を減らしつつ有効性を維持できることから、この新しい技術は複数のレーザー波長へと発展した。最初は非蒸散型レーザー、次にフラクショナルCO2レーザー、その後にフラクショナルEr:YAGレーザーが開発された（Mansteinら、2004年）。
皮膚組織をフラクショナルレーザーで治療すると、気化柱によって垂直チャネルが形成され、微視的治療領域の格子が描かれる。これは微小熱治療領域、または微視的熱領域（MTZ）とも呼ばれる。各MTZは、微視的蒸散領域（MAZ）とも呼ばれる蒸散チャネルと、凝固組織の境界から構成される（Taudorfら、2014年；Sklarら、2014年；Skovbolling Haakら、2011年）。
治療の生物学的効果
フラクショナルEr:YAGレーザーの有効性を評価した研究では、コラーゲン配列の改善、ならびに新しいI型、III型、VII型コラーゲンの形成が示されている。免疫組織化学研究では、治療3か月後にMTZが完全に新しいコラーゲンに置き換わることが示された。さらに、複数回治療によって6か月以上にわたり新しいコラーゲンの持続的な産生がもたらされ、ダウンタイムが短く副作用の少ない皮膚の若返りが可能になると報告されている（Taudorfら、2014年；Sklarら、2014年；Leeら、2012年；Hammami Ghorbelら、2014年；El-Domyatiら、2014年）。
Er:YAGレーザーの操作モード
Er:YAGレーザーにはいくつかの操作モードがあり、非フラクショナルまたはフラクショナル方式で使用できる。純粋な蒸散、純粋な凝固、いくつかの異なる蒸散深度での蒸散と凝固の混合を生じさせることができ、CO2レーザーを模倣することさえ可能である。パルス長、エネルギー、フルエンスの変動、ならびにパルススタッキングと異なるスポットにより、この光源には多様性がもたらされる。主な5つの操作モードがあるが、装置やメーカーによる搭載状況は一律ではない（Holcomb、2011年；Lukacら、2007年、2008年）。
蒸散モードまたはコールドアブレーション
これはEr:YAGの本来の標準的効果である。水との高い親和性により、ほぼ純粋な蒸散からなる表在性の柱状領域を形成し、パルススタッキングによって表皮から真皮上層まで到達できる（Holcomb、2011年；Lukacら、2008年）。これは図4に示されている。このモードでは血管の凝固が起こらないため、施術中に点状出血部位が観察されることがある。また、凝固組織の障壁がなく、表在性で純粋な蒸散プロファイルによって表在性マイクロニードリングの効果を模倣するため、薬物送達目的にも使用される（Jangら、2014年；Holcomb、2011年）。
蒸散／凝固モード（ウォームまたはホットアブレーションモード）
これは、現在市販されている多くのEr:YAG装置で使用される最も一般的なモードである。より大きな熱効果と真皮血管の凝固を誘導することで出血を回避する。このモードでは、2940nmレーザーが、異なるエネルギーとパルス持続時間の連続したショットによって生成される可変パルスまたはロングパルス操作により、CO2レーザーの凝固効果を模倣する（Holcomb、2011年；Lukacら、2007年）。
パルス列では、最初のショットのエネルギーが蒸散閾値を超え、後続のエネルギーレベルは常に蒸散閾値を下回り、皮膚に熱が蓄積して凝固が生じる（Lukacら、2007年、2008年、2010年）（図5）。
ウォームアブレーションモードでは、蒸散パルスの後に蒸散閾値下の長パルスが続き、中程度の厚さの凝固層が生じる。ホットアブレーションモードでは、蒸散パルスの後により長い蒸散閾値下の長パルスが続き、より厚い凝固層が生じる（Lukacら、2007年、2008年、2010年）。
熱効果が大きくコラーゲンリモデリングがより多く生じるため、これは皮膚の若返りを誘導するのに最適な2940nmモードである。ただし、施術中に生じる凝固と熱により、色素沈着または色素脱失が生じることがある（Holcomb、2011年；Lapidothら、2008年）。
著者らは、顔を若返らせる場合、このモードを高フルエンス、3～5回のパルススタック、2～3パスで使用することを好む。顔以外の部位では、低フルエンス、2回のスタック、1～2パスとする。
凝固モードまたはスムーズモード
このモードでは、パルス中に蒸散閾値下のフルエンスとエネルギーのみを使用し、非蒸散型レーザーの効果を模倣する（Holcomb、2011年）。これも可変パルスまたはロングパルス技術によって行われる。凝固効果を得るために、長パルス内で少量のエネルギー、通常は長い蒸散閾値下パルス列を照射し、組織内に熱を蓄積して、蒸散なしで、またはごくわずかな蒸散で凝固を促進する（Lukacら、2007年、2008年、2010年）（図6）。
スタッキングモード
これは、蒸散モードや蒸散／凝固モードなどの前述のモード内にも存在し得るため、必ずしも独立した操作モードではない。パルススタッキングでは、ハンドピースを動かさずに、高エネルギー、高フルエンス、短パルス長のパルス列が連続して重ねて照射され、各ショットの蒸散深度が前のショットに加算されて皮膚のより深部に到達する。これも独立した操作モードとして存在する場合と、蒸散深度を自動的に制御する他のモードに組み込まれている場合がある（Holcomb、2011年；Lukacら、2007年；Lapidothら、2008年）。
非フラクショナルモード
このモードでは、レーザービームはより小さなビームに分割されない。その代わり、当初のEr:YAGフルフィールドリサーフェシング治療レジメンのように、表皮全体がレーザーによって蒸散され、無傷の皮膚領域は残らない（Lukacら、2008年、2010年）。
適応
Er:YAGレーザーは、日光角化症、老人性色素斑、表在性しわ、軽度の色調異常、ファーブル＝ラクショ病を含む、特に日光損傷に関連するさまざまな病変に使用できる（Janikら、2007年）。著者らは、光損傷皮膚の治療において良好な結果を報告している（図7および8）。
その他にも、コロイドミリアム、血管線維腫、母斑、脂漏性角化症、眼瞼黄色腫、汗管腫、皮脂腺過形成、鼻瘤、萎縮性顔面ニキビ瘢痕、毛包上皮腫、光線性口唇炎、ボーエン病、ケイラ紅色肥厚症にも使用できる。日光角化症および表在性基底細胞癌の治療における薬物送達目的で、抗腫瘍薬と併用されてもいる（Janikら、2007年）。
水が主な標的であるため、LapidothらおよびLeeら（2012年）が示したように、フォトタイプIVまでの患者にも忍容性が高い。
前処置
患者は、提案された治療の作用機序、ならびに起こり得る副作用と合併症を理解すべきである。皮膚科医は、創傷ケアから通常の治癒期間までプロセスの各段階を説明し、施術および術後期間に関する過度な期待や不安を減らすべきである（Holcomb、2011年）。
患者は、施術中に我慢できる程度の痛みがあるのは正常であり、紅斑、浮腫、かさぶたは予想される副作用であることを理解しなければならない。使用する設定によっては紅斑が長引くことがある。色調異常は一般的にまれで、一時的である傾向がある（Holcomb、2011年）。
エルビウムレーザーによってもたらされる皮膚の若返りは顕著であるが、最適な結果を得るために複数回のセッションが必要になることがあり、ある程度の光損傷が常に残る可能性もある（Holcomb、2011年）。
単純ヘルペスの既往歴にかかわらず、施術の2日前から抗ウイルス薬を開始することが必須である（術後5～7日間、または完全な再上皮化まで継続する）（Lapidothら、2008年）。
また患者には、レーザー治療の2～4週間前から0.05%トレチノインクリームを毎晩使用し、施術の数日前に中止するよう指導しなければならない（PapadavidおよびKatsambas、2003年）。
施術法
外用麻酔クリームを治療の30分前に塗布し、施術直前に拭き取る。
著者によっていくつかの異なる手法がある。2008年にLapidothら（2008年）は、フィッツパトリック皮膚タイプII～IVの患者を対象に、フラクショナル2940nm Er:YAGレーザー（Pixel、Alma Lasers社）を用いた皮膚若返り研究の結果を報告した。著者らは、7×7チップ（49ドット）を使用して2～4回の重ねパスを行い、28mJ/P（ピクセル当たり）、最大パルスエネルギー出力は1,400mJ/Pとした。1パス目の浸透は蒸散20μm、熱作用30μmであり、2パス目はそれぞれ35μmと40μm、3パス目は50μmと45μm、4パス目は60μmと50μmであった。マイクロゾーンの直径は150μm、平均セッション数は3.2回であった。最終治療の60日後、すべての患者に50%を超える臨床的改善が認められた。
GoldbergおよびHussain（2011年）は、フィッツパトリック皮膚タイプI～IIIの患者を対象に、2940nm Er:YAGレーザーを用い、全顔に1パス、40Hzで15～30mJ/マイクロスポットの低エネルギー設定、カバー率8～21%による治療を6回行う研究を実施した。すべての患者で治療した皮膚に臨床的改善が認められ、半数は50%を超える改善を報告した。
Karsaiら（2010年）は、フィッツパトリック皮膚タイプI～IIIの患者に、1回のセッションで6つのパルスを重ねて合計フルエンス60J/cm2を照射し、2940nmレーザーの反応を研究した。この研究の結果、しわの深さが約10%減少した。
Leeら（2012年）が韓国で行った研究では、フィッツパトリック皮膚タイプIII～IVの患者をEr:YAGレーザー（ACTION™、Lutronic、韓国）で治療し、12～14mJ/マイクロスポット、パルス幅250μs、平均2.3回のセッションで全顔を1～2パス治療した。その結果、62.5%の被験者で26%を超える改善が見られた。
El-Domyatiら（2013年）は、フラクショナルEr:YAGレーザーの複数回セッションと、蒸散型Er:YAGレーザーの1回セッション複数パスが、臨床的にも真皮の新生コラーゲン形成においても同等の有効性を持つこと、またフラクショナルEr:YAGレーザーリサーフェシングの複数回セッションが、より高い安全性と短いダウンタイムで有効であることを示した（El-Domyatiら、2013年）。
術後管理
純粋蒸散モードを使用する場合、点状出血が予想される。そのため、施術後に湿らせたガーゼで数分間圧迫することが適応となる（Camposら、2009年；Holcomb、2011年；PapadavidおよびKatsambas、2003年）。
レーザーセッション後は、CO2レーザーの術後管理と同様に、半閉鎖被覆材（「閉鎖」法）または外用保湿剤（「開放」法）を使用する。著者らは、D-パンテノールまたはスクラルファート含有の治癒クリームを8時間塗布し、その後、刺激の少ない洗顔料で顔を洗い、7～10日間、1日4回治癒クリームを再塗布することを好む。患者にかさぶたを剥がしたり皮膚を引っ掻いたりしないよう伝えることが重要である（Camposら、2009年；PapadavidおよびKatsambas、2003年）。
治療の48時間後から、日中の物理的日焼け止めの使用を推奨する。抗ウイルス薬は前述の通り少なくとも5日間継続すべきである。術後経過が計画通りに進まない場合に備え、患者に緊急連絡先を渡すことが重要である。レーザー治療の2週間後、2～5%ハイドロキノン、0.05～0.1%トレチノイン、1%ヒドロコルチゾンクリームの配合外用を2～4週間推奨する（PapadavidおよびKatsambas、2003年）。
合併症
予期しない副作用および合併症には、遷延性紅斑、稗粒腫、痤瘡様発疹、湿疹、感染症、治癒遅延、瘢痕、ならびに永続的な色素沈着または色素脱失がある（Janikら、2007年）。
炎症後色素沈着は一時的である。色素脱失などの晩期合併症は、Er:YAGレーザーで治療されたごく少数の患者（4%）に見られる。色素脱失は蒸散深度に関連すると考えられ、Er:YAGレーザーでは通常、より表在的である。組織の水に対する吸収係数が高く、この波長の浸透が表在的であるため、出血が生じると施術者はレーザー治療を中止せざるを得ず、それによって重篤な合併症が予防される。レーザー施術者がかなりの蒸散深度とより顕著な臨床的改善を得ようとすると、瘢痕および色素脱失のリスクが増加する可能性がある。
結論
Er:YAGレーザー技術は、その誕生以来継続的に発展し、現在では皮膚科医にとって強力で多用途なツールとなっている。この波長は、光損傷によるしわから基底細胞癌まで、さまざまな状態に対応できる。
蒸散型レーザーの中で水に対する吸収係数が最も高いことにより、浸透深度が最も浅く、不要な熱放散の影響が最小となる。また、そのような治療が望ましい場合には、パルス幅を変えることでより深部への熱効果を生み出すことができる。したがってEr:YAGレーザーは、スキンリサーフェシングに理想的なレーザーである。
要点
- 蒸散型レーザーによるリサーフェシングは、顔の若返りのゴールドスタンダード法の1つと考えられている。
- 顔のしわ、皮膚の色素沈着、皮膚のキメを改善できる。
- 通常の治療はダウンタイムが短く、副作用も少ない。
- わずか1回のセッション後でも、光損傷を受けた顔の皮膚を顕著に改善できる可能性がある。
- Er:YAGは水に対する吸収係数が最も高く、浸透深度が最も浅く、熱放散の影響が最小である。
- パルス幅を変えることで、より深部への熱効果を得ることができる。
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