Dual pulses with temporal energy distribution for laser treatment of skin pigmentation disorder

Abstract

본 연구는 기미 치료를 위한 에너지 조절 기반 이중 펄스 레이저를 개발하였으며, 기미 치료 효과 및 안전성의 초점에 맞춰 레이저 치료의 효과를 확인하였다. 기미는 흔한 만성 피부 색소 질환으로 멜라닌 색소의 분포에 따라 표피, 진피, 혼합형으로 분류된다. 대부분 피부가 짙은 유형에서 흔히 발현되며, 유발 요인으로는 자외선 노출, 호르몬 변화, 유전 등 다양한 요인에 의해 발병된다. 치료로 자외선 차단제, 약물, 피부 표면에 도포하는 크림이 있지만, 이는 일시적으로 자외선 노출에 대한 피부 보호와, 완전하지 않은 기미 제거로 인해 재발률이 높다. 따라서 기존 기미 치료는 표피층에 분포하는 멜라닌 색소의 제거 및 억제에 그 중점을 둔다. 진피에 존재하는 멜라닌 색소 제거를 위해서 레이저 치료가 시행되고 있다. 주로 임상에서 사용되는 단일 펄스 Nd:YAG 레이저는 선택적 광열분해로 인해 기미 색소에 선택적으로 레이저 에너지를 전달하여 기미 색소를 빠르게 제거하지만, 단일 펄스의 높은 에너지 출력에 의해 주변 조직의 열 손상이 발현된다. 이는 단일 펄스 Nd:YAG 레이저에서 종종 과색소침착, 백색피부증 등 색소침착 부작용 발생과 관련된다. 이러한 부작용을 방지하고자 새로운 레이저 기술인 한 펄스 에너지를 두 개의 에너지로 나뉜 이중 펄스 레이저가 기미 치료 기술로 개발되었다. 현재 5 대 5 의 에너지 비율로 나뉘어진 이중 펄스 레이저의 임상 연구가 진행되고 있다. 단일 펄스와 다르게 주변 조직의 열적 손상 없이 치료가 가능하다는 장점이 있으나, 낮은 절제 임계값에 의해 높은 재발률을 나타내고 있다. 효과적으로 기미 치료를 하기 위해서는, 이중 펄스 레이저에서의 낮은 열적 손상과, 단일 펄스에서의 낮은 재발률을 유지하며 기미 치료 기술을 개발하는 것이 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 새로운 에너지인 8 대 2 의 에너지 비율인 이중 펄스 레이저의 광학적 파형 및 전기적 신호 측정을 통한 이중 펄스 레이저의 에너지 분포를 증명하였으며, 색소 제거율과 안전성 측면에서 이중 펄스 레이저의 치료 효과를 규명하였다. 이중 펄스 레이저의 에너지 분포를 입증하기 위해 초고속 카메라와 오실로스코프를 통해 광학적 펄스의 파형을 확인하였다. 제안된 이중 펄스 레이저에서 연속된 플라즈마의 생성을 확인하였으며 전기적 신호 측정으로 에너지 비율을 검증하였다. 또한 멜라닌 색소를 보유하고 있는 제브라피쉬를 실험 동물로 선택하여 멜라닌 색소의 제거를 검증하였으며, 단일 펄스 레이저와 비교하여 기미의 제거를 유의하게 감소시켰다. 최종적으로, 병리학적 분석을 통해 열적 손상과 세포 사멸을 입증하였다. 결과적으로, 본 연구는 새로운 에너지 분포의 이중 펄스 레이저를 통한 기미 치료 효과 및 안전성에 대한 연구를 진행하였다. 제안한 레이저 치료는 치료 유효성을 보였으며, 표피에서의 낮은 열적 손상을 확인하였다. 추후 연구를 통해, 중/대동물을 이용한 실험으로 생물학적 메커니즘과 재발 가능성에 대해 규명하기 위한 연구가 이루어져야 할 것으로 여겨진다.