The interaction of broadband intense pulsed light (IPL) and skin during a multi-pulse application

Abstract

Intense pulsed light (IPL) systems are being presented as an alternative to conventional laser therapy for the treatment of vascular lesions. Broad spectral emission, radiant exposure, and pulse time are the key parameters for any IPL system used in clinical practice. Herein, we present the concept of using multi-pulse delivery to improve the vascular damage caused by IPL light. The result of our animal study shows an increase in tissue temperature that depends on the number of applied IPL pulses. However, this temperature increase is not a function of heat accumulation. In our study, the peak temperature after each pulse decreased to baseline prior to each successive pulse. A temperature increase of 25 °C is possible with five consecutive 30 ms pulses of 18 J/cm2 with a 9 s time interval. We show that in healthy, human-like skin, multi-pulse IPL can achieve selective vascular and perivascular damage with little thermal injury to the epidermis and dermis after proper cooling during treatment. The thermal damage of the vessels could have been enhanced due to an increased blood perfusion that is caused by the multiple pulses. The IPL system provides the clinician a treatment modality with more adjustable parameters to improve the clinical response of various skin types and vascular lesions. We theorize that port-wine stains should respond to multi-pulse IPL therapy in a similar fashion to our healthy, human skin model. Hochenergetische Blitzlampen stellen eine therapeutische Alternative zur Lasertherapie von Gefäßfehlbildungen dar. Die spektrale Verteilung, die Energiedichte und die Pulsdauer des Blitzlampenlichts sind die entscheidenden Parameter für den therapeutischen Einsatz in der Medizin. In der vorliegenden Studie wurde die Wirkung von Mehrfachimpulsen auf Blutgefäße und Hautgewebe an einem Tiermodell untersucht, das der Menschenhaut sehr ähnlich ist. Die Ergebnisse zeigen einen direkten Zusammenhang zwischen der Anzahl der applizierten Impulse und der gemessenen Hauttemperatur. Der Temperaturanstieg resultiert allerdings nicht aus einer Akkumulation der Temperatur. Vielmehr kehrt die Temperatur aufgrund der langen Pausen zwischen den Impulsen nach jedem Impuls wieder auf den Ausgangswert zurück. Nach 5 konsekutiven Impulsen mit 18 J/cm2 und 30 ms sowie Impulsabständen von 9 s ist ein Temperaturanstieg von ca. 25 °C zu verzeichnen. Die Untersuchungen am gewählten Tiermodell zeigen, dass mit der Anwendung von Mehrfachimpulsen eine histologisch messbare, selektive Schädigung an den Blutgefäßen induziert werden kann. Dabei könnte eine durch die Blitzlampenimpulse veränderte Perfusion der Gefäße eine Rolle spielen. Wird zudem ausreichend gekühlt, ist der erzeugte Schaden in der Epidermis und der Dermis sehr gering. Hochenergetische Blitzlampen ermöglichen eine sehr variable Einstellung von verschiedenen Behandlungsparametern und können insbesondere unter Anwendung von Mehrfachimpulsen gezielt zur Erzeugung messbarer Schäden an Blutgefäßen genutzt werden. Dies könnte eine weitere Therapieoption beim Feuermal darstellen.