激光醫(yī)學基礎(chǔ)

1、激光醫(yī)學在皮膚科的應(yīng)用激光醫(yī)學在皮膚科的應(yīng)用 Wavelength Amplitude (Intensity) 高頻率高頻率 h h h h x-rays cosmic rays Microwaves TV and radio waves 激光發(fā)射原理激光發(fā)射原理 自發(fā)輻射：在一個體系中，熱平衡時低能級的粒子數(shù)總比高自發(fā)輻射：在一個體系中，熱平衡時低能級的粒子數(shù)總比高 能級的粒子數(shù)目多。高能級的粒子總是向低能級躍遷而趨于能級的粒子數(shù)目多。高能級的粒子總是向低能級躍遷而趨于 穩(wěn)定，多余能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣庾酉蛲廨椛洹７€(wěn)定，多余能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣庾酉蛲廨椛洹?受激吸收：低能級的粒子如吸收外來光子的能量可激發(fā)到高

2、受激吸收：低能級的粒子如吸收外來光子的能量可激發(fā)到高 能級上去。能級上去。 受激輻射：受激吸收后，高能級粒子向低能級躍遷同時，發(fā)受激輻射：受激吸收后，高能級粒子向低能級躍遷同時，發(fā) 射一個與外來光相同的光子。射一個與外來光相同的光子。 產(chǎn)生激光的條件：受激輻射受激吸收。產(chǎn)生激光的條件：受激輻射受激吸收。 h e - e - e - e - 激光器基本工作原理激光器基本工作原理 激光器的基本結(jié)構(gòu)：激光器的基本結(jié)構(gòu)： 工作物質(zhì)、激勵能源和光學諧振腔。工作物質(zhì)、激勵能源和光學諧振腔。 激光器的基本工作原理：激光器的基本工作原理： 啟動泵浦源粒子數(shù)反轉(zhuǎn)輻射幾率啟動泵浦源粒子數(shù)反轉(zhuǎn)輻射幾率 吸收幾率光學

3、諧振腔定向、單色輻射場不吸收幾率光學諧振腔定向、單色輻射場不 斷加強受激輻射場激光斷加強受激輻射場激光 激激光光介介質(zhì)質(zhì) 激光的特性激光的特性 單色性好單色性好 用于精確測量物體的長度。 相干性好相干性好 a.時間相干性；b.空間相干性。 用于全息照相、激光衍射儀。 方向性好方向性好 用于定位、導(dǎo)向、測距等。醫(yī)學上用作普通手術(shù)刀和微手術(shù) 刀（直接對DNA等生物大分子進行切割或?qū)樱?亮度高亮度高 能量在空間和時間上高度集中。激光武器；激光切 割金屬；炭化和氣化組織。 可見激光可見激光直接測量直接測量 不可見激光不可見激光用特殊的轉(zhuǎn)換材料，顯示其光斑大小用特殊的轉(zhuǎn)換材料，顯示其光斑大小 高斯光

4、斑高斯光斑取強度為幅值取強度為幅值1/e2的兩點間距離定義為光斑的直徑的兩點間距離定義為光斑的直徑 水水 黑色素黑色素 血色素血色素 氧合血紅素氧合血紅素 熱致水平熱致水平 熱致溫度熱致溫度 持續(xù)時間持續(xù)時間 臨床表現(xiàn)臨床表現(xiàn) 熱熱 敷敷 3840 長時間長時間 溫熱感覺溫熱感覺 熱致紅斑熱致紅斑 4344 長時間長時間 微血管充血擴張見紅斑反應(yīng)微血管充血擴張見紅斑反應(yīng) 熱致水皰熱致水皰 4748 數(shù)秒數(shù)秒 炎性滲出物潴留皮內(nèi)炎性滲出物潴留皮內(nèi),表真皮分離表真皮分離 熱致凝固熱致凝固 5560 約約10秒秒 受照處皮膚組織凝固壞死受照處皮膚組織凝固壞死 熱致沸騰熱致沸騰 100以上以上 數(shù)秒數(shù)

5、秒 皮膚組織中的組織液沸騰皮膚組織中的組織液沸騰 熱致炭化熱致炭化 300400 瞬間瞬間 可見呈棕黑色干性壞死組織可見呈棕黑色干性壞死組織, 伴有水蒸氣白煙伴有水蒸氣白煙 熱致燃燒熱致燃燒 530以上以上 瞬間瞬間 可見火光可見火光,伴有水蒸氣白煙伴有水蒸氣白煙 熱致汽化熱致汽化 5730 瞬間瞬間 皮膚由固體立即變成氣體皮膚由固體立即變成氣體, 并以極并以極 高的速度射出高的速度射出, 留下一個凹陷留下一個凹陷, t t t t t t tP t “選擇性光熱作用選擇性光熱作用”工作模式工作模式 靶組織對激光的吸收系數(shù)應(yīng)大于正常組織 脈沖延遲時間小于靶組織熱馳豫（即溫度降至一半） 時間 激

6、光能量足夠大 根據(jù)激光功率密度的不同根據(jù)激光功率密度的不同: 1.切割術(shù)切割術(shù)組織中水汽化導(dǎo)致的體積擴大壓力增加組織中水汽化導(dǎo)致的體積擴大壓力增加,以及組以及組 織固有的張力而被分開而形成切口織固有的張力而被分開而形成切口. 2.氣化術(shù)氣化術(shù)組織中水分在瞬間被蒸發(fā)組織中水分在瞬間被蒸發(fā),干燥干燥,凝固了的組織也凝固了的組織也 隨即燃燒而一并被蒸發(fā)去除隨即燃燒而一并被蒸發(fā)去除. 3.碳化術(shù)碳化術(shù)以焦點以外一定大小的光斑以焦點以外一定大小的光斑,在一定的時間內(nèi)連在一定的時間內(nèi)連 續(xù)的照射組織續(xù)的照射組織,使受照組織發(fā)生干性壞死和炭化使受照組織發(fā)生干性壞死和炭化, 外觀呈綜黑色外觀呈綜黑色. 4.凝

7、固術(shù)凝固術(shù)以焦點以外相應(yīng)大小的光斑以焦點以外相應(yīng)大小的光斑,把功率降低至適當把功率降低至適當 水平水平,連續(xù)的照射組織連續(xù)的照射組織,使受照組織在保持上皮使受照組織在保持上皮 完整完整,不產(chǎn)生缺損和碳化的基礎(chǔ)上沙出現(xiàn)熱凝固不產(chǎn)生缺損和碳化的基礎(chǔ)上沙出現(xiàn)熱凝固 壞死壞死.外觀由灰白色漸變?yōu)榛液稚?。外觀由灰白色漸變?yōu)榛液稚?5.激光組織間熱療法激光組織間熱療法讓激光通過插入組織內(nèi)的光纖維對讓激光通過插入組織內(nèi)的光纖維對 組織進行加熱，使組織內(nèi)溫度升至組織進行加熱，使組織內(nèi)溫度升至 60C以上，并持續(xù)照射一定時間，以上，并持續(xù)照射一定時間， 使該組織凝固壞死。已應(yīng)用于治療使該組織凝固壞死。已應(yīng)用于

8、治療 腫瘤。腫瘤。 6.光熱敷光熱敷利用功率密度約為利用功率密度約為150-800mW/cm2的低強度激的低強度激 光對病灶局部產(chǎn)生一種溫熱的感覺，猶如熱敷。光對病灶局部產(chǎn)生一種溫熱的感覺，猶如熱敷。 產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件： 光子給予生物大分子的能量光子給予生物大分子的能量斷開其弱鍵所需的能量斷開其弱鍵所需的能量 全過程：全過程： 生物分子吸收相應(yīng)能量的光子生物分子吸收相應(yīng)能量的光子 外層價電子被激發(fā)躍遷至電子激發(fā)態(tài)外層價電子被激發(fā)躍遷至電子激發(fā)態(tài) 在其馳豫返回基態(tài)時釋放出的能量消耗在某一化學在其馳豫返回基態(tài)時釋放出的能量消耗在某一化學 鍵的斷裂和新鍵的形成上鍵的斷裂和新鍵的形成上 生成穩(wěn)定的最

9、終產(chǎn)物生成穩(wěn)定的最終產(chǎn)物 原理：原理： 光敏劑進入靶組織光敏劑進入靶組織 受到接近光敏劑發(fā)射光譜峰值波長的光照射受到接近光敏劑發(fā)射光譜峰值波長的光照射 光敏劑被激發(fā)光敏劑被激發(fā) 光敏劑把能量轉(zhuǎn)移給靶組織中的分子氧光敏劑把能量轉(zhuǎn)移給靶組織中的分子氧 靶組織中的分子氧被激發(fā)為強氧化劑（單態(tài)氧）靶組織中的分子氧被激發(fā)為強氧化劑（單態(tài)氧） 單態(tài)氧使靶組織的生物膜產(chǎn)生過氧化損傷單態(tài)氧使靶組織的生物膜產(chǎn)生過氧化損傷 靶組織破壞靶組織破壞 HPD（血卟啉衍生物）（血卟啉衍生物） DHE（雙血卟啉酯）（雙血卟啉酯） 酞花菁染料酞花菁染料 脫鎂葉綠環(huán)類脫鎂葉綠環(huán)類 癌光啉（癌光啉（PSD-007） 光敏素光敏素

10、 mTHPC（間四羥基氯苯酚）（間四羥基氯苯酚） 卟啉合成物的母體卟啉合成物的母體ALA（5氨基氨基-酮戊酸）酮戊酸） 進入靶組織方式：進入靶組織方式： 靜脈給藥靜脈給藥動脈給藥動脈給藥 組織內(nèi)注射組織內(nèi)注射局部敷貼局部敷貼 產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件： 低光功率密度（低強度）低光功率密度（低強度） 較長曝光時間較長曝光時間 典型應(yīng)用典型應(yīng)用： 光動力療法（光動力療法（PDT） 低強度激光血管內(nèi)照射低強度激光血管內(nèi)照射 激光局部照射激光局部照射 激光器種類激光器種類 x-rays cosmic rays 電視和收電視和收 音機策波音機策波 190 - 390 488 - 514 532 577-630

11、 755 694 1064 2940 10600 2100 常用激光器簡介 + - Q開關(guān)開關(guān)Nd3+:YAG 激光機激光機 Q開關(guān)技術(shù)開關(guān)技術(shù) 波長：波長：1064/532nm 能量：能量：500mJ/250mJ 脈寬：脈寬： 10ns 頻率：頻率：1-5Hz 導(dǎo)光方式：七關(guān)節(jié)導(dǎo)光臂，導(dǎo)光方式：七關(guān)節(jié)導(dǎo)光臂， 三自由度三自由度 指示光：指示光：5mw半導(dǎo)體激光半導(dǎo)體激光 用途：各類皮膚色素病和用途：各類皮膚色素病和 血管病血管病 超脈沖超脈沖CO2激光機激光機 波長：波長：10600ms 導(dǎo)光系統(tǒng)：六關(guān)節(jié)導(dǎo)導(dǎo)光系統(tǒng)：六關(guān)節(jié)導(dǎo) 光臂，五種刀頭光臂，五種刀頭 功率：功率：1-30W 用途：用途：

12、 皮膚外科，整形外科皮膚外科，整形外科 五官科，肛腸科等各五官科，肛腸科等各 科手術(shù)科手術(shù) 便攜式CO2激光機 波長：波長：585nm585nm 脈寬：脈寬：350us350us 輸出光斑直徑：輸出光斑直徑：5mm5mm 重復(fù)頻率：重復(fù)頻率：2Hz2Hz 輸出系統(tǒng)：柔性光纖手柄輸出系統(tǒng)：柔性光纖手柄 光源：光熱脈沖光源：光熱脈沖 輸出方式：直接耦合輸出方式：直接耦合 能量密度：能量密度：2-7.5J/cm2-7.5J/cm 輸出波長：輸出波長：400-1200nm400-1200nm2 2 脈寬：脈寬：35ms35ms 光斑尺寸：光斑尺寸：222255mm55mm2 2 光子嫩膚光子嫩膚 光子

13、脫毛光子脫毛 光子嫩膚光子嫩膚/ /脫毛儀脫毛儀 特定強光子輸出 強光源 聚光腔 （專利技術(shù)） 濾波器（專利技術(shù)） 強脈沖光能轉(zhuǎn)化為熱量，影響皮膚表面深部強脈沖光能轉(zhuǎn)化為熱量，影響皮膚表面深部 的膠原纖維和彈力纖維，使之重新排列，并恢復(fù)的膠原纖維和彈力纖維，使之重新排列，并恢復(fù) 彈性，從而達到消除皺紋，縮小毛孔的治療效果彈性，從而達到消除皺紋，縮小毛孔的治療效果 良性血管性病變良性血管性病變 毛細血管擴張毛細血管擴張 （酒渣鼻、面部紅血絲、面部潮紅）（酒渣鼻、面部紅血絲、面部潮紅） 皮膚異色癥皮膚異色癥 激光去皺、其它去皺術(shù)后的紅斑激光去皺、其它去皺術(shù)后的紅斑 表皮與真皮組織結(jié)構(gòu)變化表皮與真皮

14、組織結(jié)構(gòu)變化 皺紋皺紋 彈性組織變性彈性組織變性 粗大毛孔粗大毛孔 膠原組織和結(jié)締組織的病變膠原組織和結(jié)締組織的病變 皮膚的光老化皮膚的光老化 強脈沖光子與激光之比較強脈沖光子與激光之比較 強脈沖光子設(shè)備強脈沖光子設(shè)備激光設(shè)備激光設(shè)備 單色性單色性寬光譜寬光譜,可調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)（400-1200nm）波長難以調(diào)節(jié)波長難以調(diào)節(jié) 方向性方向性好好好好 能能量量高高高高 脈脈寬寬連續(xù)可調(diào)連續(xù)可調(diào)一般不可調(diào)一般不可調(diào) 脈沖個數(shù)脈沖個數(shù)多個多個單個單個 光斑直徑光斑直徑34 8mm一般為一般為6-9mm 故障率故障率低，僅為激光器低，僅為激光器15-20%較高較高 激光在皮膚科的應(yīng)用激光在皮膚科的應(yīng)用 皮膚血管病皮膚血管病皮膚色素病皮膚色素病皮膚腫瘤皮膚腫瘤感染性皮病感染性皮病其它皮膚病其它皮膚病美容治療美容治療 鮮紅斑痣鮮紅斑痣 草莓狀血管瘤草莓狀血管瘤 毛細血管擴張毛細血管擴張 蜘蛛痣蜘蛛痣 酒渣鼻酒渣鼻 化膿性肉芽腫化膿性肉芽腫 血管角皮瘤血管角皮瘤 血管炎血管炎 銀屑病銀屑病 太田痣太田痣 伊滕痣伊滕痣 色素痣色素痣 先天性色痣先天性色痣 藍痣藍痣 文身文身 異物色沉異物色沉 雀斑樣痣雀斑樣痣 雀斑雀斑 咖啡斑咖啡斑 Beckers痣痣 紅斑黑變病紅斑黑變病 汗管瘤汗管瘤 粟丘疹粟丘疹 表皮痣表皮痣 皮脂腺痣皮脂腺痣 脂溢