今日はちょっと難しい理論の話です。
近年多くの光治療機器が発売されてきましたが、理論上は光治療を行っても皮下のメラニンは破壊できないというのをご存知ですか？
反対に光治療機器で脱毛は可能ですが、これはなぜでしょうか？
その理論は一つの工学論文を読み解くことでわかります。
その論文とは1983年にサイエンスに採択されたPrecise microsurgery by selective absorption of pulsed radiationという論文です。
（Anderson & Parrish, Selective Photothermolysis, Science, vol.220, page 524-7）
ページにしてわずか3ページ強。
とても短いこの論文(選択的光融解理論）が業界に与えた影響は数知れず。
この論文が無ければ、脱毛レーザー機器も発売されなかったでしょう。
この理論は、「（レーザー光の）波長、光の照射継続時間（パルス幅）、単位面積あたりに照射する光エネルギー量の適切な組み合わせによって、生体の限定された領域に光熱分解を生じさせることができる」 というものでした。
➀光の波長（Wavelength）
②照射持続時間（Pulse dilation）
③単位面積当たりのエネルギー量（Fluence）
の
3つの要素を調節して照射すると
特定の色素、細胞、そして細胞内構築物を選んで、
融解する、もしくは組織の急速な温度上昇に起因するショックウェーブの機械的な力で特定組織のみを破壊することができるという理論です。
今日は、
➀光の波長（Wavelength） ③単位面積当たりのエネルギー量（Fluence）
が適切に選ばれたと仮定して話を進めてみたいと思います。
②照射持続時間（Pulse dilation）を変化させることで、どういった治療効果の変化がみられるでしょうか？
こちらで特に考慮しなければならないのが熱緩和時間（Thermal Relaxation Time）です。
レーザーエネルギーを与え続けると、生体内の構造物は、ある一定時間までは蓄熱します。
一定時間を超えて照射し続けると、構造物が周囲の組織に熱を放出 し、構造物自体の温度が低下します。
熱緩和時間とは、「レーザーを照射し始めてから、放熱によって温度が下がり元の温度に戻るまでにかかる時間の半分の時間」 を指します。
この緩和時間は、生体の物質によって、下表のように変わります。
■Melanin 50 nsec
■Red Blood Cell 100 μsec
■Normal Capillary 1 msec
■Epidermal Cell 1 msec
■Telangiectasia 1 ～ 50 msec
■Hair Follicle 40 ～100 msec
熱緩和時間内にレーザー照射が終わるとその構造物は破壊粉砕され、熱緩和時間以上のパルス幅で照射すると、構造物は壊れずに周囲組織に放熱されます。
ここで思い出して頂きたいのは、レーザー機器と光治療機器の②照射持続時間（Pulse dilation）です。
一般的なQスイッチYAGレーザーが5ns-10nsで照射することができますが、光治療機器ですと平均で20ms。さらに最短で4msぐらいのハルス幅でしか照射しかできません。
つまり、先ほどの表を考えると
★QスイッチYAGレーザー照射時間 5ns-10ns
■Melanin 50 nsec
■Red Blood Cell 100 μsec
■Normal Capillary 1 msec
■Epidermal Cell 1 msec
★光治療機器の照射時間 20ms
■Telangiectasia 1 ～ 50 msec
■Hair Follicle 40 ～100 msec
となります。
二つのパルス幅の間にあるメラニンなどの組織は、レーザーの短い照射時間では破壊できるけれど、光の長い照射時間では破壊できない。
と言えるのです。
フォト治療によって肌からシミが無くなるように見えるのは、光治療による熱刺激によって皮膚基底細胞のターンオーバーが上がるからであって、Qスイッチレーザーのようにメラニンを破壊できるものではないのです。
反対に、毛根などの組織は熱刺激によって永久脱毛効果を持ちますので、パルス幅の影響は受けにくいと言えますので、レーザー脱毛機器も、光脱毛機器も存在できるのです。
以上は、選択的光融解理論がすべて正しいと仮定しての説明ですが、実際には生体を相手にしている医学なので、もちろん例外はあります。
医師の臨床経験と技術が生きてくるところが、またシミ取りの深いところでもあり、やりがいのあるところです。
