激光與光子基礎知識

1、美容激光與光子基礎知識昆明醫(yī)科大學附一院皮膚科/醫(yī)療美容科楊智 何黎目錄 激光與激光器 選擇性光熱作用原理 選擇性光熱作用原理的拓展 局灶性光熱作用 強脈沖光技術 其他能量4+eee+eeeP1P1P1P2P1P2激光諧振腔激光的特性 單色性單色性 相干性相干性 方向性方向性 高能量和聚焦性高能量和聚焦性激光激光普通光普通光激光與普通光激光與普通光8激光的顏色激光的顏色 波長決定了激光的顏色，不同波長的激光波長決定了激光的顏色，不同波長的激光表現為不同顏色的光。表現為不同顏色的光。 為了獲取不同波長的光，需要不同的激光為了獲取不同波長的光，需要不同的激光介質介質激光器的分類+-Nd:YAG R

2、odPumping LampGold CoatedPumping CavityMirrorMirrorLaser HeadCylindricalWaveguide激光介質：氣體激光、染料激光、固體激光、化學激光、半導體激光激光介質：氣體激光、染料激光、固體激光、化學激光、半導體激光10Laser Typesx-rayscosmic raysMicrowavesTV and radiowavesExcimerArgonKTPDyeRubyAlexandriteNd:YAGEr:YAGCO2190 - 390488 - 514532577-6307556941064294010600UVVISIB

3、LEINFRARED400 nm700 nmHolmium2100激光器的分類激光器的分類 連續(xù)激光連續(xù)激光 CO CO2 2, ,氬，氪，氪離子染料激光氬，氪，氪離子染料激光 準連續(xù)激光或半脈沖激光準連續(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- Q-開關激光開關激光激光的分類激光的分類連續(xù)激光準脈沖激光脈沖激光連續(xù)激光VS脈沖激光激光常用的參數16激光/強光與皮膚組織的作用 反射：在激光的防護中具有意義 散射：是影響穿透的重要因素 傳導：對組織不起任何作用 吸收：只有能量被吸收才具有治療作用17皮膚組織皮膚是由不同來源的細胞和基質皮膚是由不同來源的細胞和基質組成，具有不

4、同的光學屬性（吸組成，具有不同的光學屬性（吸收和反射光能力）收和反射光能力）不同皮膚結構能吸收或反射不同不同皮膚結構能吸收或反射不同波長的光波長的光大多數光是能穿透皮膚的。大多數光是能穿透皮膚的。皮膚組織這種對光吸收和反射的皮膚組織這種對光吸收和反射的不同，為我們使用光進行治療提不同，為我們使用光進行治療提供了可能性。供了可能性。u光熱效應：組織的凝固與汽化取決于吸收，激光脈沖大約0.5毫秒或稍長。u光機械效應：組織分裂，脈沖激光約0.2微秒或稍短。u光化學作用：對化學組織鍵的直接損壞或在使用PDT藥物下出現的化學反應。u光生物刺激作用：使用低能量激光刺激組織細胞反應。u選擇性光解作用：特殊波

5、長與脈沖寬度配合，在靶目標組織上獲得最佳效果而同時對周圍組織產生最小的影響。19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：色素細胞或組織靶位：色素細胞或組織機制：爆破效應機制：爆破效應20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：綠色激光：銅蒸汽激光（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：紅色激光：紅寶石（紅寶

6、石（694nm、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）21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 對雀斑和日光性黑子非常有效對雀斑和日光性黑子非常有效 氧合血紅蛋白吸收較好，可形成紫癜和色氧合血紅蛋白吸收較好，可形成紫癜和色素沉著素沉著22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性疾病可用來治療表皮和真皮的色素性疾病 氧合血紅蛋白吸收差，形成紫癜和色氧合血紅蛋白吸收差，形成紫癜和色素沉著風險較低素沉著風險較低23近紅外激光近紅外激光 穿

7、透深穿透深 對深色皮膚人種治療有優(yōu)勢對深色皮膚人種治療有優(yōu)勢 治療文身和太田痣非常有效治療文身和太田痣非常有效24維 納 斯Q532:雀斑、咖啡斑雀斑、咖啡斑Q755:雀斑、太田痣雀斑、太田痣Q1064：太田痣、文刺太田痣、文刺VPW532:血管、皺紋、痤瘡血管、皺紋、痤瘡25治療血管性皮膚疾病的激光系統(tǒng)治療血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（0.5-100ms) 色基：血紅蛋白 靶位：血管內皮 機制：蛋白質凝固26長脈沖532激光(倍頻KTPNd:YAG) 優(yōu)點：波長覆蓋血紅蛋白的吸收峰值，選擇性好，有理想的優(yōu)點：波長覆蓋血紅蛋

8、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：面部毛細血管擴張、鮮紅斑痣臨床：面部毛細血管擴張、鮮紅斑痣27脈沖染料585激光 優(yōu)點：波長覆蓋吸收峰值，選擇性好。優(yōu)點：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，穿透深度不理想 臨床：面部毛細血管擴張、鮮紅斑痣臨床：面部毛細血管擴張、鮮紅斑痣28脈沖染料脈沖染料595激光激光 優(yōu)點：具有一定的穿透深度，有理想的脈沖寬度優(yōu)點：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

9、削弱。 臨床：面部毛細血管擴張、鮮紅斑痣臨床：面部毛細血管擴張、鮮紅斑痣29長脈沖1064激光(Nd:YAG) 優(yōu)點：良好的穿透深度，有理想的脈沖寬度優(yōu)點：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：深部的血管擴張、鮮紅斑痣臨床：深部的血管擴張、鮮紅斑痣30脫毛激光脫毛激光 波長：波長：694nm, 755nm, 800nm, 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 機制：熱凝固變性機制：熱凝固變性31 能為能為色基色基理想吸收理想吸收波波長長的激光的激光 激光照射時間（脈沖激光照射時

10、間（脈沖寬度）必需短于色基寬度）必需短于色基的的熱馳豫時間熱馳豫時間 高能量激光高能量激光當激光波長處于色基吸收峰值當激光波長處于色基吸收峰值時，其光子能量被轉移到最終時，其光子能量被轉移到最終具有臨床效果色基分子上，而具有臨床效果色基分子上，而周圍色基競爭吸收最少，且當周圍色基競爭吸收最少，且當脈寬等于或小于該組織的熱弛脈寬等于或小于該組織的熱弛豫時間時，激光所產生的熱效豫時間時，激光所產生的熱效應僅限于靶組織，而不引起周應僅限于靶組織，而不引起周圍組織熱損傷和瘢痕。圍組織熱損傷和瘢痕。 選擇性光熱作用選擇性光熱作用32光光熱作用（熱作用（photothermolysis)： 色基（色基（血

11、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 光子光子能量轉變成熱能能量轉變成熱能(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) 靶組織毀壞機制33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過皮膚到達色基。經過皮膚到達色基。 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，并產生熱量。靶組織中有足夠多的光子吸收，并產生熱量。 靶靶組織中（血紅蛋白，黑素）蛋白熱變性，并傳遞組織中（血紅蛋白，黑素）蛋白熱變性，并傳遞

12、到周圍細胞引起損傷。到周圍細胞引起損傷。 體內體內的清除系統(tǒng)（免疫系統(tǒng)）清除的清除系統(tǒng)（免疫系統(tǒng)）清除。皮膚結構黑色素血管中血紅蛋白毛囊皮脂腺以及水35Light Absorption Into TissueWaterMelaninHemoglobinOxyhemoglobin36光對組織的穿透深度00.050.10.150.20.254005006007008009001000Wavelength nmEffective Penetration cm37不同波長的光對皮膚穿透38Penetration Depth Lasers39光斑大小光斑大小/治療深度治療深度By Spot Size40

13、能量大小能量大小/治療深度治療深度5102041熱限制/熱馳豫時間 選擇合適的光源結合不同色基對光吸收的特點，是選擇性光熱作用（選擇性治療）的第一步。 關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。 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。42熱限制/熱馳豫時間 當激光的照射時間（脈沖寬度）小于色基的熱馳豫時間時，熱能被最大限度地限制在靶位內，而不能有效地傳遞到周圍組織中去 。 能量是守恒的，能量最終會轉變?yōu)闄C械能（顆粒崩解）或化學能量（蛋白變性）釋放出來。43熱限制/熱馳豫時間 Vessel Diameter Ther

14、mal 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選擇性光熱作用原理應用 臨床應用 文刺治療 太田痣治療 色素性皮膚疾病的治療 氣化型激光皮表重建技術 治療機制： 顯微爆破效應 高溫汽化激光皮表重建 脈沖激光去掉表皮及部分真皮結構，啟動機體強大的修復功能，使皮膚重新形成一層“正常”的皮表的治療。 其它的翻譯：激光換膚、激光磨削、激光嫩膚等。 治療機制： 瞬間氣化 可控制的熱損傷/刺激 選擇性光熱作用原理的拓展 臨床應用 血管性

15、皮膚疾病的治療 脫毛治療 嫩膚治療 點陣激光 治療機制： 可控制的熱凝固/損傷熱損傷時間選擇性光熱作用原理拓展選擇性光熱作用原理拓展血管性皮膚疾病的治療 激光的波長： 532nm、585nm、595nm、1064nm 脈沖寬度： 0.5-100ms皮膚科激光治療中心皮膚科激光治療中心治療實例毛細血管瘤治療4次激光脫毛 激光脫毛：激光脫毛： 694nm、755nm 、 800nm、1064nm，IPL光子新一代半導體激光脫毛：新一代半導體激光脫毛：壓迫式快速滑動冰點無痛半導體脫毛月光真空脫毛激光脫毛機制激光脫毛機制激光作用于皮膚毛囊中的黑色素毛囊中的黑色素選擇性吸收選擇性吸收局部產生高熱毛發(fā)再生

16、組織毛發(fā)再生組織熱壞死熱壞死抑制毛發(fā)生長激光作用于皮膚，被毛囊中的激光作用于皮膚，被毛囊中的黑色素選擇性吸收，局部產生高黑色素選擇性吸收，局部產生高溫，通過熱擴散作用使毛囊局溫，通過熱擴散作用使毛囊局部的毛發(fā)再生組織發(fā)生熱壞死，部的毛發(fā)再生組織發(fā)生熱壞死，從而使毛發(fā)失去再生能力從而使毛發(fā)失去再生能力,同時同時又不損傷周邊組織又不損傷周邊組織局灶性光熱作用原理局灶性光熱作用原理局灶性光熱作用原理局灶性光熱作用原理Fractional means 點陣意義ShotNormal skinHealing processCO2點陣激光-組織相互作用激光氣化部分皮膚組織熱刺激導致部分組織熱變性啟動組織修復

17、過程成纖維細胞活躍膠原組織增生組織致密緩解皮膚松弛、治療皺紋、萎縮性瘢痕等基本原理創(chuàng)傷修復（Wound healing)：炎癥期增生期成熟期點陣激光啟動了一個可控的皮膚創(chuàng)傷修復過程。點陣激光分類非氣化型點陣（non-ablative fractional laser)1320nm（Cynosure)1410nm（Reliant)1540nm (Palomar)1550nm (Reliant, Solta)氣化型局灶型皮表重建(ablative fractional resurfacing)10600nm(Lumenis)氣化性點陣(ablative fractional laser)2790n

18、m (Cutera)2940nm (Alma, Fotona, Palomar,wavelight, Sicton)10600nm (Lumenis, Alma, Reliant) 手具 CPG治療頭 CAP治療裝置可能的適應癥 主要治療適應癥： 皮膚松弛、皺紋 光老化皮膚 萎縮性瘢痕 拓展性應用： 改善毛孔粗大 妊娠紋及腹部皮膚松弛 外傷、燙傷及外科瘢痕 其他應用： 色素增加性皮膚疾病 咖啡斑 太田痣 Backer痣 黃褐斑 其他疾病IPL = Intense Pulsed Light簡單的說就是光譜為500 1200 nm的位于可見光與近紅外線這部分的光強脈沖光治療技術強脈沖光治療技術強脈

19、沖光治療技術強脈沖光治療技術IPL Head ComponentsReflectorLinear XenonFlashlampFilter CoatingLight GuideIPL Broadband Spectrum with Cut-Off Filters 第一代光子: Photoderm/1995/ESC 第二代光子: Vasculight/1998/ESC 第三代光子: Quantum/2000/Lumenis 第四代光子: Lumenis one (OPT時代)/2004/Lumenis光子的歷史光子的歷史IPL的特點:寬帶光 寬光譜：決定了作用的多元型，具有多方面的作用： 黑色素

20、黑色素：祛斑 血紅蛋白血紅蛋白：血管型疾病的治療 水、膠原水、膠原：嫩膚、皺紋 通過不同的濾光片獲取不同區(qū)間的光來加強不同靶組織的治療作用，從而改變臨床適應癥,因此我因此我們需要的是一組濾光鏡片而不是們需要的是一組濾光鏡片而不是單個治療頭單個治療頭IPL特點：脈沖寬度 脈沖寬度：毫秒 能量釋放比較緩慢，治療溫和，色素沉著發(fā)生少，而且不影響工作 靶位：通常是以表皮和色素斑作為靶位進行治療，而不是以色素小體作為靶位進行治療。故能量高時能灼傷皮膚，尤其是老式光子技術。 具有一定脫毛和血管治療作用。OPT光尚能對PWS和皺紋進行治療。500-900nm: 色素吸收比較好，穿透性較差，能量主要集中在表皮

21、部位，因此具有較好的祛斑作用。900-1200nm:表皮吸收較少，穿透性較好，而且水、膠原及血紅蛋白能較好地吸收其能量，故具有良好的緊膚、除皺和嫩膚作用。IPL特點：波譜范圍強光的應用 血管性疾病 色素性皮膚疾病 光老化（皮膚年輕化） 皺紋 痤瘡其他能量射頻（radiofrequency)交流電特性光特性阿璐瑪（486K)ThamalCool(6M)Elos(1M), Tripollar(1M)Alma(40M)接觸性治療（雙極）放射性治療（單極）68射頻在各個領域都得到了廣泛的應用 電臺、電視、收音機、手機和其他通訊設施，包括衛(wèi)星通訊等 生活中一個非常常見的例子是微波爐，這種波長的電磁輻射對水有著非常好的作用。 在醫(yī)學中利用RF具有快速加熱機體組織的優(yōu)勢來進行治療的，組織在較高溫度（熱量）下能治療受損的組織或殺傷腫瘤細胞來達到治療目的的。作用機制 當射頻發(fā)射器工作時能將生物組織中電極極性反復迅速地改變，處于電場