光電技術(shù)臨床應(yīng)用基礎(chǔ)課件

1、光電技術(shù)臨床應(yīng)用基礎(chǔ)光電技術(shù)臨床應(yīng)用基礎(chǔ)光電技術(shù)臨床應(yīng)用基礎(chǔ) 1690年荷蘭惠更斯在光論：光波動說牛頓：微粒說1864年麥克斯韋確認(rèn)：光是電磁波1905年愛因斯坦：光量子；光量子能量表達(dá)式1920年代法國德布羅意創(chuàng)立物質(zhì)波動學(xué)： 光具有波動性和微粒性 光的本質(zhì)2020/11/142光電技術(shù)臨床應(yīng)用基礎(chǔ)光電技術(shù)臨床應(yīng)用基礎(chǔ)光電技術(shù)臨床應(yīng)用基礎(chǔ) 1690年荷蘭惠更斯在光論：光波動說牛頓：微粒說1864年麥克斯韋確認(rèn)：光是電磁波1905年愛因斯坦：光量子；光量子能量表達(dá)式1920年代法國德布羅意創(chuàng)立物質(zhì)波動學(xué)： 光具有波動性和微粒性 光的本質(zhì)2020/11/142 1690年荷蘭惠更斯在光論：光波動

2、說光的本質(zhì)2光的本質(zhì)光的本質(zhì)是電磁輻射，具有波粒二象性2020/11/143光的本質(zhì)光的本質(zhì)是電磁輻射，具有波粒二象性2020/11/電磁輻射波普2020/11/144電磁輻射波普2020/11/144激光是怎么回事？1916年愛因斯坦：受激輻射理論20世紀(jì)40年代末，量子電子學(xué)誕生1951年珀塞爾和龐德實(shí)驗(yàn)成功：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)古爾德在1957年提出：“激光”(“受激輻射式光頻放大器”的縮略詞)這個詞 1960年美國物理學(xué)家梅曼在邁阿密的研究實(shí)驗(yàn)室里造出了“紅寶石激光器”1960年長春光機(jī)所成功造出了中國第一臺激光器 2020/11/145激光是怎么回事？1916年愛因斯坦：受激輻射理論2020/

3、1 激光器的構(gòu)造圖 2020/11/146 激光器的構(gòu)造圖 2020/11/146激光的基本特性高方向性：發(fā)散角小，氣體固體半導(dǎo)體高單色性：最好的是單縱模穩(wěn)頻氣體激光器高相干性：通過受激輻射產(chǎn)生的每個光子的運(yùn)動狀態(tài)都相同；時間相干性和空間相干性高亮度：調(diào)Q固體氣體 2020/11/147激光的基本特性高方向性：發(fā)散角小，氣體固體半導(dǎo)體2020 激光的生物效應(yīng) 一、熱效應(yīng)： 光子能量轉(zhuǎn)變成熱能，表現(xiàn)為溫度對生物組織的影響，促進(jìn)代謝率、影響血液循環(huán)。 生物組織的各級熱反應(yīng)水平： 1、溫?zé)岣杏X：溫度38-40，相當(dāng)熱敷，不會熱損傷。 2、熱致紅斑：溫度43-44，數(shù)秒出現(xiàn)紅斑，數(shù)分鐘有滲出物。 3、

4、熱致水泡：溫度47-48，數(shù)秒有滲出物，表皮與真皮分離。 4、熱致凝固：溫度60-100，10S細(xì)胞凝固壞死，治療血管瘤。 5、熱致汽化：溫度略高于100，可使組織液沸騰。 6、熱致炭化：溫度300-400，組織立刻發(fā)生干性壞死，炭化。2020/11/148 激光的生物效應(yīng) 一、熱效應(yīng)：2020/11/148激光的生物效應(yīng)二、弱激光生物效應(yīng)： 弱激光：激光照射不直接引起生物組織發(fā)生不可逆損傷。具有生物刺激作用，生物效應(yīng)直接產(chǎn)生于輻射而不是熱效應(yīng)。可產(chǎn)生多種良性生物學(xué)效應(yīng)。其特點(diǎn)： 1、興奮或抑制：能量密度小表現(xiàn)為興奮，反之，抑制。 2、累積作用：小劑量有累積，最終效應(yīng)依賴激光總能量。 3、拋物

5、線效應(yīng)：照射次數(shù)有閾值，效應(yīng)不隨次數(shù)增加無限增大。刺激作用一般從第三次開始逐漸增強(qiáng)，到10-17次時達(dá)到最強(qiáng)，以后逐漸減弱，并可突變?yōu)橐种谱饔谩?對免疫功能、血液循環(huán)、組織代謝、神經(jīng)刺激等作用 2020/11/149激光的生物效應(yīng)二、弱激光生物效應(yīng)：2020/11/149激光的生物效應(yīng)三、光動力作用： 光動力療法：在光敏劑的參與下，經(jīng)過光激發(fā)使得有機(jī)體、細(xì)胞或生物分子發(fā)生功能及形態(tài)變化，從而使之受傷或壞死的一種作用。必須有氧的參與，故又稱為光敏氧化作用。 光動力作用的三要素：光敏劑、光源、氧氣。 光動力作用四種效應(yīng)： 1、細(xì)胞性損傷：直接作用于亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。 2、血管性損傷： 3、調(diào)節(jié)免疫功能：

6、 4、誘發(fā)腫瘤細(xì)胞凋亡：2020/11/1410激光的生物效應(yīng)三、光動力作用：2020/11/1410選擇性光熱作用原理 1983年Anderson和Parish在Science發(fā)表選擇性光熱作用理論： 不同的色素對不同波長的激光具有不同的吸收率， 不同波長激光在皮膚組織中的穿透性不同， 靶色基與周邊正常組織對治療激光的吸收率存在明顯差異。2020/11/1411選擇性光熱作用原理 1983年Anderson和P熱弛豫時間（thermal relax time) 使用脈沖激光對皮膚色素性病變進(jìn)行照射時，激光的脈寬必須短于靶色基的熱弛豫時間，方能使靶色基在吸收光能量后受到破壞，并同時最大限度地保

7、護(hù)周邊正常組織。 熱弛豫時間：靶色素在被激光照射后，溫升釋放一半所需要的時間。 如果溫度散失50%的時間短于該靶組織的熱弛豫時間，能量主要局限在靶組織內(nèi)部，靶組織被快速加熱與破壞。 如果溫度散失50%的時間長于該靶組織的熱弛豫時間，則該靶組織結(jié)構(gòu)就將成為熱能轉(zhuǎn)換物，使熱能大量向周邊組織擴(kuò)散，最終造成周圍組織的損傷。 2020/11/1412熱弛豫時間（thermal relax time) 擴(kuò)展的選擇性光熱作用 在脫毛和治療血管病變時，脈寬要適度延長，使激光作用時間長于色基（毛囊或血紅蛋白）的熱弛豫時間，使色基在選擇性光熱作用的基礎(chǔ)上成為熱能轉(zhuǎn)換物，將熱量轉(zhuǎn)遞到周邊組織，造成熱損傷而取得療效。

8、 熱損傷時間：導(dǎo)致整個靶組織包括色基和周圍的靶組織冷卻63%的時間。2020/11/1413擴(kuò)展的選擇性光熱作用 在脫毛和治療血管病變時，脈組織對光的反應(yīng)和激光劑量與參數(shù) 一、波長： 光入射到組織可以發(fā)生反射、折射、散射、吸收和透射，不同的組織對不同的波長光的反應(yīng)均不一樣，其中波長是最重要的因素。在臨床應(yīng)用時，首要問題是對激光波長的選擇，亦即對治療工具的選擇，選擇了波長以后，才是對激光參數(shù)的選擇。波長對，全對；波長錯，全錯。 光在組織淺層被吸收愈多，透射到組織深層就愈少，反之則愈多。組織對光的吸收主要由水和色素兩個因素決定。 1、水：皮膚含水量約60-80%，是影響光吸收的最重要的因素。嫩膚

9、時需要水吸收少的波長，IPL的波段水吸收少。1064nm、 532nm水吸收少，甚至不吸收。因?yàn)樗兆畲?，鉺激光的穿 透性最差，組織損傷也小。吸收少，則穿透深。 Er:YAG（2940nm）CO2 (10600nm)Nd:YAG（1064nm ）2020/11/1414組織對光的反應(yīng)和激光劑量與參數(shù) 一、波長：2020/11/1組織對光的反應(yīng)和激光劑量與參數(shù) 2、黑色素： 是皮膚基本色素，在250-1200nm的波長范圍內(nèi)波長越短，黑色素吸收越多。1400nm后，黑色素吸收就可以忽略不計(jì)了。 KTP(532nm)RubyAlex（755nm)LDNG:YAG(1064nm) 755黑素吸收多

10、，IPL不能用于黃褐斑，對于黃種人雀斑IPL不是一個好工具，但是白種人可一次性去掉雀斑。 3、血紅蛋白： 是血管內(nèi)的主要色素，在250-1200nm范圍內(nèi)有幾個主要吸收峰：280nm、420nm、542nm、577nm。自577nm后，從600nm處吸收峰陡降，至690nm達(dá)到最低點(diǎn)，然后又小幅回升。 Dye(585nm)KTP(532nmn)Nd:YAG(1064nm)LD 表層的紅血絲則需要用光吸收多的波長，但深層血管瘤則需要穿透性好的。2020/11/1415組織對光的反應(yīng)和激光劑量與參數(shù) 2、黑色素：2020/1組織對光的反應(yīng)和激光劑量與參數(shù)二、脈寬： 即光照射時間，組織吸收光后熱反應(yīng)

11、時間。 臨床意義：靶組織加熱的時間和范圍。 選擇脈寬的原則： 1、需要多長用多長（效果）。 2、允許多長用多長（安全）。 1s定律：光作用于靶組織必須超過1微秒（s）才能產(chǎn)生熱傳導(dǎo)、熱效應(yīng)和熱損傷，低于1s可以忽略不計(jì)。 2020/11/1416組織對光的反應(yīng)和激光劑量與參數(shù)二、脈寬：2020/11/14組織對光的反應(yīng)和激光劑量與參數(shù)三、脈沖個數(shù)： 對子脈寬不足的補(bǔ)充，治療量不夠時通過調(diào)整脈沖次數(shù)，使靶組織持續(xù)升溫而達(dá)到治療效果。 子脈寬+子脈寬+=總脈寬=加熱時間（治療時間）四、間隙時間（延遲時間）： 兩個脈沖之間的間隙時間，目的是使靶組織散熱以保護(hù)非靶組織受到熱損傷。2020/11/141

12、7組織對光的反應(yīng)和激光劑量與參數(shù)三、脈沖個數(shù)：2020/11/組織對光的反應(yīng)和激光劑量與參數(shù)五、能量密度： 光計(jì)量公式： J/cm=W/cmTcos J/cm: 能量密度 W/cm：強(qiáng)度 T： 總脈寬 ：光照射的角度，與皮膚成90時，cos 90=12020/11/1418組織對光的反應(yīng)和激光劑量與參數(shù)五、能量密度：2020/11/強(qiáng)脈沖光（intense pulsed light，IPL） 波長范圍在500-1200nm之間的多波長非相干性、以脈沖方式發(fā)射的光。在本質(zhì)上屬于普通光，由可見光和紅外線組成。 不同的病理組織通過選擇性吸收不同波段的強(qiáng)脈沖光產(chǎn)生熱效應(yīng)，達(dá)到治療目的。 在治療血管性病

13、變、色素性病變、多毛癥、痤瘡、瘢痕以及除皺、嫩膚等方面得到了廣泛應(yīng)用。2020/11/1419強(qiáng)脈沖光（intense pulsed light，IPL）強(qiáng)脈沖光（IPL）產(chǎn)生原理： 由高強(qiáng)度的光源經(jīng)過聚焦和初步濾光形成一束強(qiáng)光，再在其前面放置一種特制的濾光片（濾光晶體），將低于某種波長的光濾掉，最后得到所需要的特殊波段的適合治療用的強(qiáng)光。2020/11/1420強(qiáng)脈沖光（IPL）產(chǎn)生原理： 由高強(qiáng)度的光源經(jīng)過射頻（ radiofrequency, RF ） 指高頻交流變化電磁波的簡稱。 每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流，大于10000次的稱為高頻電流； 醫(yī)學(xué)上把頻率在0.5-8MH

14、z的交流高頻電磁波稱為射頻。 1868年首次將射頻技術(shù)用于人體活組織； 1980年代用于人體深部器官手術(shù)治療； 1999年美國FDA批準(zhǔn)射頻技術(shù)用于美容治療； 2002年Thermage公司的Thermacool射頻技術(shù)，獲 FDA批準(zhǔn)用于皮膚美容領(lǐng)域。 2020/11/1421射頻（ radiofrequency, RF ） 射頻的作用原理： 人體組織是一個導(dǎo)電體，當(dāng)射頻電流經(jīng)過人體組織時，組織對射頻電波的阻力使組織內(nèi)的水分子瞬間出現(xiàn)快速振蕩，產(chǎn)生熱能作用于靶組織，從而達(dá)到治療目的。 目前醫(yī)用射頻常采用200-750kHz，射頻電能幾乎全部集中在電極頭的附近，治療深度是表淺的，但由于熱傳導(dǎo)作

15、用，電極頭附近的高熱量可傳導(dǎo)到組織深層。溫度的高低取決于輸出功率和時間。2020/11/1422射頻的作用原理： 人體組織是一個導(dǎo)電體，當(dāng)射頻射頻的生物效應(yīng)：生物熱效應(yīng)原理： 1、血管擴(kuò)張、血循環(huán)加快、毛細(xì)血管和細(xì)胞膜通透性增加。 2、細(xì)胞內(nèi)酶活性提高，新陳代謝加速。 3、增強(qiáng)免疫功能，抑制和殺滅病原微生物。 4、降低感覺神經(jīng)的興奮性。 5、降低肌肉和纖維結(jié)締組織的張力，軟化瘢痕組織。2020/11/1423射頻的生物效應(yīng)：生物熱效應(yīng)原理：2020/11/1423皮膚美容射頻： 誘發(fā)皮下組織變性，纖維蛋白受熱收縮。 單極無創(chuàng)射頻： 射頻電流在治療頭與負(fù)極板之間流動，治療頭面積較大。 雙極無創(chuàng)射頻： 射頻電流在同一水平的兩個治療頭之間流動，電流經(jīng)過的深度比單極射頻的淺，受兩個電極之間距離的制約。 在治療頭與皮膚接觸面增加冷卻裝置，有助于提高劑量參數(shù)，增大真皮層電流強(qiáng)度與受熱程度，加大組織效應(yīng)，減少皮面損傷。2020/11/1424皮膚美容射