美容激光基礎(chǔ)

1、1什么是光？光具有兩種含義： 粒子性 光子 電磁波： 振幅（強(qiáng)度） 波長或頻率（Hz) 光速：3 x 108 m/sec（真空）AmplitudeWavelength2電磁輻射波電場(chǎng)磁場(chǎng)傳播方向C=f3電磁波譜電磁波譜4電磁輻射電磁輻射是能量的一種基本形式是能量的一種基本形式具有波的特性和粒子特性具有波的特性和粒子特性電磁輻射波包括：無線電、射頻能、微電磁輻射波包括：無線電、射頻能、微波、紅外線、可見光、紫外線、波、紅外線、可見光、紫外線、X線、和線、和咖瑪線咖瑪線5電磁輻射激光脈沖強(qiáng)光脈沖紫外光射頻能量6激 光7LASER = Light Amplification Stimulated E

2、mission RadiationLASER medium = Gas (CO2) Liquid (Dye) Solid (Nd:YAG) Semiconductors (Diode) 激光激光8Laser Typesx-rayscosmic raysMicrowavesTV and radiowavesExcimerArgonKTPDyeRubyAlexandriteNd:YAGEr:YAGCO2190 - 390488 - 514532577-6307556941064294010600UVVISIBLEINFRARED400 nm700 nmHolmium21009+eee+eeeP1P

3、1P1P2P1P210激光諧振腔11Nd:YAG Laser Head YAG -Yttrium Aluminum Garnet Wavelength -1.06 micron (1064 nm), near I.R. pulses Pulsed Nd:YAG - Pulsed pumping lamp (flashlamp - e.g. Xe.)+-Nd:YAG RodPumping LampGold CoatedPumping CavityMirrorMirrorLaser HeadCylindricalWaveguide12激光的特性激光的特性單色性單色性相干性相干性平行性平行性高能量和

4、聚焦性高能量和聚焦性13激光激光普通光普通光激光與普通光激光與普通光14Collimated (non-divergent)CoherentNonMonochromaticBroad SpectrumNon-collimated (divergent)15Nd:YAG Laser Head YAG -Yttrium Aluminum Garnet Wavelength -1.06 micron (1064 nm), near I.R. pulses Pulsed Nd:YAG - Pulsed pumping lamp (flashlamp - e.g. Xe.)+-Nd:YAG RodPum

5、ping LampGold CoatedPumping CavityMirrorMirrorLaser HeadCylindricalWaveguide16激光的分類激光的分類激光介質(zhì)：氣體激光激光介質(zhì)：氣體激光 染料激光染料激光 固體激光固體激光 化學(xué)激光化學(xué)激光17激光的顏色激光的顏色波長決定了激光的顏色，不同波長決定了激光的顏色，不同波長的激光表現(xiàn)為不同顏色的波長的激光表現(xiàn)為不同顏色的光光為了獲取不同波長的光，需要為了獲取不同波長的光，需要不同的激光介質(zhì)不同的激光介質(zhì)18激光器的分類激光器的分類連續(xù)激光連續(xù)激光 CO2,氬，氪，氪離子染料激光氬，氪，氪離子染料激光準(zhǔn)連續(xù)激光或半脈沖激光準(zhǔn)

6、連續(xù)激光或半脈沖激光 銅蒸氣激光銅蒸氣激光脈沖激光脈沖激光 Q-開關(guān)激光開關(guān)激光19激光的分類激光的分類連續(xù)激光準(zhǔn)脈沖激光脈沖激光20脈沖激光脈沖寬度脈沖寬度組織加熱組織加熱脈沖延遲脈沖延遲組織冷卻組織冷卻21激光的能量單位激光的能量單位能量能量(energy):J能量密度能量密度(fluence or dose ):J/cm2功率功率(power)：W=J/sec輻射度（輻射度（Irradiance):W/cm2, J/cm2 / sec22激光激光-組織的作用方式組織的作用方式23激光/強(qiáng)光與皮膚組織的作用反射：在激光的防護(hù)中具有意義吸收：只有能量被吸收才具有治療作用散射：是影響穿透的重要

7、因素傳導(dǎo)：對(duì)組織不起任何作用24 Lasers25組織吸收能量組織吸收能量熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng) 組織作用的溫度組織作用的溫度-時(shí)間相關(guān)性時(shí)間相關(guān)性熱的傳導(dǎo)熱的傳導(dǎo) 熱馳豫和熱馳豫時(shí)間熱馳豫和熱馳豫時(shí)間(Thermal relaxation time)熒光熒光光化學(xué)反應(yīng)光化學(xué)反應(yīng)26組織吸收能量組織吸收能量高熱區(qū)高熱區(qū)熱彌散熱彌散熱馳豫及熱馳豫時(shí)間熱馳豫及熱馳豫時(shí)間27組織變性組織變性時(shí)間相關(guān)溫度相關(guān)2829崩解、熱變性崩解、熱變性30選擇性光熱作用選擇性光熱作用selective photothermolysis能為色基理想吸收波長的激光能為色基理想吸收波長的激光激光照射時(shí)間（脈沖

8、寬度）必需短激光照射時(shí)間（脈沖寬度）必需短于色基的熱馳豫時(shí)間于色基的熱馳豫時(shí)間高能量激光高能量激光31物體的顏色光源：發(fā)光體所發(fā)射出的光波長決定了光源的顏色。物體：物體所反射出來的光波長決定了物體的顏色32皮膚組織皮膚是由不同來源的細(xì)胞和基質(zhì)組成，具有不同的光學(xué)屬性（吸收和反射光能力）不同皮膚結(jié)構(gòu)能吸收或反射不同波長的光大多數(shù)光是能穿透皮膚的。皮膚組織這種對(duì)光吸收和反射的不同，為我們使用光進(jìn)行治療提供了可能性。33光光熱作用（熱作用（photothermolysis)： 色基（色基（血紅蛋白，黑素或文刺顆粒）吸收光子血紅蛋白，黑素或文刺顆粒）吸收光子(photo)能量能量 光子光子能量轉(zhuǎn)變成熱

9、能能量轉(zhuǎn)變成熱能(thermo) 靶靶組織因熱能的作用而毀壞或變性組織因熱能的作用而毀壞或變性 (lysis) 靶組織毀壞機(jī)制34選擇性選擇性光熱作用的過程光熱作用的過程攜帶足夠能量的攜帶足夠能量的光子光子經(jīng)過皮膚到達(dá)色基。經(jīng)過皮膚到達(dá)色基。表皮表皮和真皮最小程度地吸收光子能量。和真皮最小程度地吸收光子能量。在在靶組織中有足夠多的光子吸收，并產(chǎn)生熱量。靶組織中有足夠多的光子吸收，并產(chǎn)生熱量。靶靶組織中（血紅蛋白，黑素）蛋白熱變性，并傳遞到組織中（血紅蛋白，黑素）蛋白熱變性，并傳遞到周圍細(xì)胞引起損傷。周圍細(xì)胞引起損傷。體內(nèi)體內(nèi)的清除系統(tǒng)（免疫系統(tǒng)）清除的清除系統(tǒng)（免疫系統(tǒng)）清除。35波長波長/穿

10、透深度穿透深度皮膚的不同結(jié)構(gòu)對(duì)的光吸收存在差異利用組織對(duì)光吸收的差異，選擇合適的光源進(jìn)行治療，就由可能做到選擇性治療靶基與周圍組織顏色差異越大越好36波長波長/穿透深度穿透深度穿透深度：一定能量的激光穿透皮膚組織，能量衰減一半（能量發(fā)生明顯衰減）時(shí)的深度。穿透深度與組織的性質(zhì)和波長有關(guān)，當(dāng)組織固定時(shí)，一般只與波長有關(guān)。對(duì)一個(gè)特定波長的光來說，照射特定的組織，其穿透深度是不會(huì)發(fā)生改變的。37波長波長/穿透深度穿透深度治療深度：治療激光照射時(shí)能引起靶組織變性或銷毀時(shí)的最大的皮膚深度。治療深度與以下因素有關(guān)：波長的長短，能量密度大小，光斑大小，皮膚色素的深淺，治療目的不同，皮膚的保護(hù)措施等。特定波長

11、的激光，當(dāng)增加能量密度或改變光斑大小，其治療深度會(huì)增加。38光斑大小光斑大小/治療深度治療深度BySpotSize39能量大小能量大小/治療深度治療深度5102040波長與穿透深度波長與穿透深度因?yàn)槠つw中具有不同結(jié)構(gòu)的細(xì)胞或成分，對(duì)光線具有一定的吸收或散射作用，因此光線在皮膚中會(huì)逐漸衰減皮膚對(duì)光的吸收系數(shù)：?jiǎn)挝婚L度距離的物體吸收光子的能力，單位cm-1.41不同波長的光對(duì)皮膚穿透42光對(duì)組織的穿透深度00.050.10.150.20.254005006007008009001000Wavelength nmEffective Penetration cm43Light Absorption I

12、nto TissueWaterMelaninHemoglobinOxyhemoglobin44Penetration Depth Lasers45熱限制/熱馳豫時(shí)間選擇合適的光源結(jié)合不同色基對(duì)光吸收的特點(diǎn)，是選擇性光熱作用（選擇性治療）的第一步。關(guān)鍵問題是我們還必需將熱量限制在治療的靶位，使治療本身具有選擇性特點(diǎn)。熱量并不具備選擇性，它的作用是非特異性的。治療的目的是合理地使用光源并將熱量限制在靶位。46熱限制/熱馳豫時(shí)間當(dāng)激光的照射時(shí)間（脈沖寬度）小于色基的熱馳豫時(shí)間時(shí)，熱能被最大限度地限制在靶位內(nèi)，而不能有效地傳遞到周圍組織中去 。能量是守恒的，能量最終會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能（顆粒崩解）或化學(xué)能量

13、（蛋白變性）釋放出來。47熱限制/熱馳豫時(shí)間 Vessel Diameter Thermal Relaxation Time20 m 140 s 50 m 1.2 ms 100 m 3.6 ms 300 m 5-10 msv 小的色基熱量低v無論加熱還是散熱都很快大的色基熱量高v無論是加熱還是散熱都比較慢48吸收吸收/熱變性熱變性電磁輻射波中任何一個(gè)部分被吸收后均能導(dǎo)致熱能的產(chǎn)生。當(dāng)溫度超過40C時(shí)大多數(shù)蛋白質(zhì)和核酸會(huì)發(fā)生變性變性與溫度和時(shí)間均相關(guān)對(duì)蛋白質(zhì)變性而言，要取得相同的凝固，加熱時(shí)間每減少10倍，則必需將溫度提高10 C。49吸收吸收/臨床臨床黑色素：顯微爆破血管內(nèi)皮:凝固性壞死/變性

14、毛囊組織：凝固性壞死/變性膠原組織與纖維母細(xì)胞：皮膚年輕化常用的“光源”：激光、IPL、RF50波長波長長波長所攜帶的光能量： 能穿透入深部組織 光子攜帶的能量較低，治療比較溫和短波長所攜帶相同的光能量 穿透較淺 光子攜帶的能量較高，治療較強(qiáng)烈。 515253能量 / 皮膚反應(yīng)54熱容量 冷卻熱容量 = 物體溫度上升或下降 1C 所需要的能量冷卻時(shí)間：熱馳豫時(shí)間55熱容量 冷卻時(shí)間小的物體（小的熱容量）溫度上升或下降較快如表淺的小的/淡色的損害或表皮大的物體（較大的熱容量）溫度上升或下降緩慢如深部的大的/黑色的皮損56延遲寬度當(dāng)脈沖寬度等于或短于靶組織的熱馳豫（冷卻）時(shí)間 熱損害將被嚴(yán)格地限制

15、在靶組織內(nèi)當(dāng)脈沖寬度較靶組織的熱馳豫(冷卻）時(shí)間長時(shí) 熱將從靶組織內(nèi)傳到出來，結(jié)果是：靶組織損傷不足而周圍組織的損傷明顯加強(qiáng)脈沖寬度應(yīng)該等于或短于靶組織的熱馳豫時(shí)間而應(yīng)該長于表皮的熱馳豫時(shí)間。57熱選擇性大的物體小的物體（表皮）脈沖寬度 20 msTRT 80 msTRT 10 ms58熱的選擇性LargeobjectSmallobject59脈沖延遲脈沖延遲應(yīng)該較靶組織的冷卻時(shí)間短，因此靶組織能充分地稽留熱量。同時(shí)，脈沖延遲應(yīng)該等于或長于表皮的冷卻時(shí)間，這樣允許表皮達(dá)到最大程度的冷卻。60光斑的作用治療深度受光斑大小的影響散射是主要要考慮的因素小光斑w由于散射光子大量“丟失w治療深度淺大光斑

16、w由于散射光子被“聚合”在一起w治療深度提高w快速的治療61RadialDistance (mm)Skin Depth (mm)-10-8-6-4-2024681002468103mmDia.1-3mmTarget DepthRadialDistance (mm)Skin Depth (mm)-10-8-6-4-20246810024681010mmDia.1-3mmTarget Depth1-3mmTarget Depth皮膚對(duì)光束散射效果及治療深度皮膚對(duì)光束散射效果及治療深度Calculated fluence profiles for 3-mm and 10-mm diameter sp

17、ot size of equal fluence 62激光系統(tǒng)63治療色素增加性皮膚疾病的激光系統(tǒng)治療色素增加性皮膚疾病的激光系統(tǒng)波長：波長：500-1000nm脈度：脈度：10-9 秒（納秒）秒（納秒）色基：黑素小體色基：黑素小體靶位：色素細(xì)胞或組織靶位：色素細(xì)胞或組織機(jī)制：爆破效應(yīng)機(jī)制：爆破效應(yīng)64治療色素性皮膚疾病的激光治療色素性皮膚疾病的激光 綠色激光：銅蒸汽激光（綠色激光：銅蒸汽激光（511nm) 氪離子激光（氪離子激光（520-530nm） 脈沖染料（脈沖染料（510nm、300ns） 倍頻倍頻Nd:YAG(532nm、5-10ns)紅色激光：紅寶石（紅色激光：紅寶石（694nm、

18、20-50ns） 翠綠寶石（翠綠寶石（755nm、50-100ns）近紅外激光：近紅外激光：Nd:YAG(1064nm、10ns）65綠色激光綠色激光穿透較淺，用以治療表皮色素性疾病穿透較淺，用以治療表皮色素性疾病對(duì)雀斑和日光性黑子非常有效對(duì)雀斑和日光性黑子非常有效氧合血紅蛋白吸收較好，可形成紫癜和色素沉氧合血紅蛋白吸收較好，可形成紫癜和色素沉著著66紅色激光紅色激光穿透較深穿透較深可用來治療表皮和真皮的色素可用來治療表皮和真皮的色素性疾病性疾病氧合血紅蛋白吸收差，不形成氧合血紅蛋白吸收差，不形成紫癜和色素沉著紫癜和色素沉著67近紅外激光近紅外激光穿透深穿透深對(duì)深色皮膚人種治療有優(yōu)勢(shì)對(duì)深色皮膚

19、人種治療有優(yōu)勢(shì)治療文身和太田痣非常有效治療文身和太田痣非常有效68Graphical representation of the Q-switched 6-8 nanosecond pulse duration (determined at mid-point height, each square in the chart symbolizing 4 ns).69Q-開關(guān)激光適用于那些色素疾病的治療？開關(guān)激光適用于那些色素疾病的治療？70適應(yīng)癥適應(yīng)癥71治療終點(diǎn)治療終點(diǎn)(QS694nm)72臨床終點(diǎn)臨床終點(diǎn)(QS1064nm)73QS1064nm治療終點(diǎn)74治療血管性皮膚疾病的激光系統(tǒng)治療血

20、管性皮膚疾病的激光系統(tǒng)波長：532nm,585nm,595nm,1064nm脈寬：長脈沖寬度（1-10ms)色基：血紅蛋白靶位：血管內(nèi)皮機(jī)制：蛋白質(zhì)凝固75長脈沖532激光(倍頻KTPNd:YAG)優(yōu)點(diǎn)：波長覆蓋血紅蛋白的吸收峰值，選擇性好，有理想的優(yōu)點(diǎn)：波長覆蓋血紅蛋白的吸收峰值，選擇性好，有理想的脈沖寬度脈沖寬度缺陷：穿透深度有一定的局限性。缺陷：穿透深度有一定的局限性。臨床：面部毛細(xì)血管擴(kuò)張、鮮紅斑痣臨床：面部毛細(xì)血管擴(kuò)張、鮮紅斑痣76脈沖染料585激光優(yōu)點(diǎn)：波長覆蓋吸收峰值，選擇性好。優(yōu)點(diǎn)：波長覆蓋吸收峰值，選擇性好。缺陷：脈沖寬度過于窄小，穿透深度不理想缺陷：脈沖寬度過于窄小，穿透深

21、度不理想臨床：面部毛細(xì)血管擴(kuò)張、鮮紅斑痣臨床：面部毛細(xì)血管擴(kuò)張、鮮紅斑痣77脈沖染料脈沖染料595激光激光優(yōu)點(diǎn)：具有一定的穿透深度，有理想的脈沖寬度優(yōu)點(diǎn)：具有一定的穿透深度，有理想的脈沖寬度缺陷：波長偏離吸收峰值，選擇性削弱。缺陷：波長偏離吸收峰值，選擇性削弱。臨床：面部毛細(xì)血管擴(kuò)張、鮮紅斑痣臨床：面部毛細(xì)血管擴(kuò)張、鮮紅斑痣78長脈沖1064激光(Nd:YAG)優(yōu)點(diǎn)：良好的穿透深度，有理想的脈沖寬度優(yōu)點(diǎn)：良好的穿透深度，有理想的脈沖寬度缺陷：選擇性削弱。缺陷：選擇性削弱。臨床：深部的血管擴(kuò)張、鮮紅斑痣臨床：深部的血管擴(kuò)張、鮮紅斑痣79脫毛激光脫毛激光波長：波長：694nm, 755nm, 80

22、0nm, 1064nm脈寬脈寬: 大于大于10ms色基：黑色素色基：黑色素靶組織：毛乳頭生長部位靶組織：毛乳頭生長部位機(jī)制：熱凝固變性機(jī)制：熱凝固變性80翠綠寶石激光翠綠寶石激光755nm可見光，紅色可見光，紅色色素吸收非常好，但較紅寶石稍弱色素吸收非常好，但較紅寶石稍弱色素沉著風(fēng)險(xiǎn)叫紅寶石小色素沉著風(fēng)險(xiǎn)叫紅寶石小81半導(dǎo)體激光半導(dǎo)體激光800nm，紅色紅色色素吸收良好，但較紅寶石和翠綠寶石激色素吸收良好，但較紅寶石和翠綠寶石激光差光差色素沉著的風(fēng)險(xiǎn)明顯比紅寶石和翠綠寶石色素沉著的風(fēng)險(xiǎn)明顯比紅寶石和翠綠寶石小小穿透深度明顯要比上兩激光深穿透深度明顯要比上兩激光深激光設(shè)備體積最小，易于搬運(yùn)激光設(shè)

23、備體積最小，易于搬運(yùn)82Nd: YAG激光激光1064nm，紅外線紅外線色素吸收性較差色素吸收性較差色素沉著的風(fēng)險(xiǎn)小色素沉著的風(fēng)險(xiǎn)小穿透深度深穿透深度深只有毫秒級(jí)激光才能有效脫毛只有毫秒級(jí)激光才能有效脫毛83磨削激光系統(tǒng)磨削激光系統(tǒng)波長：2940nm,10600nm脈寬：微妙色基：水靶位：表皮機(jī)制：磨削/熱刺激/愈合機(jī)制84皮膚年輕化激光皮膚年輕化激光波長：波長：532nm, 585nm, 595nm,1064nm, 1320nm, 1450nm, OPT光光, RF脈寬：微秒至毫秒脈寬：微秒至毫秒色基：血紅蛋白、水、膠原色基：血紅蛋白、水、膠原靶位：血管內(nèi)皮、真皮纖維母細(xì)胞靶位：血管內(nèi)皮、真皮纖維母細(xì)胞/膠原膠原85血紅蛋白為色基的激光血紅蛋白為色基的激光波長：532nm, 585nm, 595nm, 1064nm脈寬：微妙至毫秒能量：引起血管亞損傷的能量機(jī)制：熱對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的刺激，并由此刺激血管周圍III型膠原的增生86水和膠原為主要色基的激光波長：1064nm,1320nm, 1450nm，RF脈寬：微妙或毫秒能量：引起臨床皮膚亞損傷的能量機(jī)制：刺激