光電技術臨床應用基礎

光電技術臨床應用基礎1精選課件

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：光是電磁波1905年愛因斯坦：光量子；光量子能量表達式1920年代法國德布羅意創(chuàng)立物質波動學：光具有波動性和微粒性

光的本質2精選課件光的本質

光的本質是電磁輻射，具有波粒二象性3精選課件電磁輻射波普4精選課件激光是怎么回事？1916年愛因斯坦：受激輻射理論20世紀40年代末，量子電子學誕生1951年珀塞爾和龐德實驗成功：粒子數反轉古爾德在1957年提出：“激光”(“受激輻射式光頻放大器”的縮略詞)這個詞1960年美國物理學家梅曼在邁阿密的研究實驗室里造出了“紅寶石激光器”1960年長春光機所成功造出了中國第一臺激光器5精選課件激光器的構造圖

6精選課件激光的基本特性高方向性：發(fā)散角小，氣體＞固體＞半導體高單色性：最好的是單縱模穩(wěn)頻氣體激光器高相干性：通過受激輻射產生的每個光子的運動狀態(tài)都相同；時間相干性和空間相干性高亮度：調Q＞固體＞氣體

7精選課件

激光的生物效應

一、熱效應：

光子能量轉變成熱能，表現為溫度對生物組織的影響，促進代謝率、影響血液循環(huán)。生物組織的各級熱反應水平：

1、溫熱感覺：溫度38-40℃，相當熱敷，不會熱損傷。

2、熱致紅斑：溫度43-44℃，數秒出現紅斑，數分鐘有滲出物。

3、熱致水泡：溫度47-48℃，數秒有滲出物，表皮與真皮分離。

4、熱致凝固：溫度60-100℃，10S細胞凝固壞死，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。8精選課件激光的生物效應二、弱激光生物效應：

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，生物效應直接產生于輻射而不是熱效應。可產生多種良性生物學效應。其特點：

1、興奮或抑制：能量密度小表現為興奮，反之，抑制。

2、累積作用：小劑量有累積，最終效應依賴激光總能量。

3、拋物線效應：照射次數有閾值，效應不隨次數增加無限增大。刺激作用一般從第三次開始逐漸增強，到10-17次時達到最強，以后逐漸減弱，并可突變?yōu)橐种谱饔?。對免疫功能、血液循環(huán)、組織代謝、神經刺激等作用

9精選課件激光的生物效應三、光動力作用：

光動力療法：在光敏劑的參與下，經過光激發(fā)使得有機體、細胞或生物分子發(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：

1、細胞性損傷：直接作用于亞細胞結構。

2、血管性損傷：

3、調節(jié)免疫功能：

4、誘發(fā)腫瘤細胞凋亡：10精選課件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。11精選課件熱弛豫時間（thermalrelaxtime)使用脈沖激光對皮膚色素性病變進行照射時，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護周邊正常組織。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，則該靶組織結構就將成為熱能轉換物，使熱能大量向周邊組織擴散，最終造成周圍組織的損傷。

12精選課件擴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上成為熱能轉換物，將熱量轉遞到周邊組織，造成熱損傷而取得療效。熱損傷時間：導致整個靶組織包括色基和周圍的靶組織冷卻63%的時間。13精選課件組織對光的反應和激光劑量與參數一、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均不一樣，其中波長是最重要的因素。在臨床應用時，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。因為水吸收最大，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）14精選課件組織對光的反應和激光劑量與參數2、黑色素：是皮膚基本色素，在250-1200nm的波長范圍內波長越短，黑色素吸收越多。1400nm后，黑色素吸收就可以忽略不計了。

KTP(532nm)>Ruby>Alex（755nm)>LD>NG:YAG(1064nm)755黑素吸收多，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：是血管內的主要色素，在250-1200nm范圍內有幾個主要吸收峰：280nm、420nm、542nm、577nm。自577nm后，從600nm處吸收峰陡降，至690nm達到最低點，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。15精選課件組織對光的反應和激光劑量與參數二、脈寬：

即光照射時間，組織吸收光后熱反應時間。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）。

1μs定律：光作用于靶組織必須超過1微秒（μs）才能產生熱傳導、熱效應和熱損傷，低于1μs可以忽略不計。

16精選課件組織對光的反應和激光劑量與參數三、脈沖個數：

對子脈寬不足的補充，治療量不夠時通過調整脈沖次數，使靶組織持續(xù)升溫而達到治療效果。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非靶組織受到熱損傷。17精選課件組織對光的反應和激光劑量與參數五、能量密度：光計量公式：J/cm2=W/cm2·T·cosθ

J/cm2:能量密度

W/cm2：強度

T：總脈寬

θ：光照射的角度，與皮膚成90°時，cos90°=118精選課件強脈沖光（intensepulsedlight，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脈沖光產生熱效應，達到治療目的。在治療血管性病變、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用。19精選課件強脈沖光（IPL）產生原理：由高強度的光源經過聚焦和初步濾光形成一束強光，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光。20精選課件射頻（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)學上把頻率在0.5-8MHz的交流高頻電磁波稱為射頻。

1868年首次將射頻技術用于人體活組織；1980年代用于人體深部器官手術治療；1999年美國FDA批準射頻技術用于美容治療；2002年Thermage公司的Thermacool射頻技術，獲

FDA批準用于皮膚美容領域。

21精選課件射頻的作用原理：人體組織是一個導電體，當射頻電流經過人體組織時，組織對射頻電波的阻力使組織內的水分子瞬間出現快速振蕩，產生熱能作用于靶組織，從而達到治療目的。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，但由于熱傳導作用，電極頭附近的高熱量可傳導到組織深層。溫度的高低取決于輸出功率和時間。22精選課件射頻的生物效應：生物熱效應原理：

1、血管擴張、血循環(huán)加快、毛細血管和細胞膜通透性增加。

2、細胞內酶活性提高，新陳代謝加速。

3、增強免疫功能，抑制和殺滅病原微生物。

4、降低感覺神經的興奮性。

5、降低肌肉和纖維結締組織的張力，軟化瘢痕組織。23精選課件皮膚美容射頻：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，增