激光与光子基础知识

美容激光与光子基础知识,昆明医科大学附一院皮肤科/医疗美容科杨智 何黎,目录,激光与激光器选择性光热作用原理选择性光热作用原理的拓展局灶性光热作用强脉冲光技术其他能量,Light Amplificationby the Stimulated Emission of Radiation,激光与激光治疗仪器,激光与激光治疗仪器,4,+,+,+,e,e,e,+,+,+,e,e,e,Spontaneous Emission,Stimulated Emission,P1,P1,P1,P2,P1,P2,激光谐振腔,激光介质 (i.e. crystal, gas, dye),全反射镜R- 100%,部分反射镜R- 90%,能量源(i.e. flashlamp, electric current, laser),激光的特性,单色性相干性方向性高能量和聚焦性,激光,普通光,激光与普通光,Laser,White Light,8,激光的颜色,波长决定了激光的颜色，不同波长的激光表现为不同颜色的光。为了获取不同波长的光，需要不同的激光介质,激光器的分类,激光介质：气体激光、染料激光、固体激光、化学激光、半导体激光,10,Laser Types,激光器的分类,连续激光 CO2,氩，氪，氪离子染料激光准连续激光或半脉冲激光 铜蒸气激光脉冲激光 Q-开关激光,激光的分类,连续激光,准脉冲激光,脉冲激光,连续激光VS脉冲激光,激光常用的参数,激光 / 光组织影响,反射,16,激光/强光与皮肤组织的作用,反射：在激光的防护中具有意义散射：是影响穿透的重要因素传导：对组织不起任何作用吸收：只有能量被吸收才具有治疗作用,17,皮肤组织,皮肤是由不同来源的细胞和基质组成，具有不同的光学属性（吸收和反射光能力）不同皮肤结构能吸收或反射不同波长的光大多数光是能穿透皮肤的。皮肤组织这种对光吸收和反射的不同，为我们使用光进行治疗提供了可能性。,激光/光组织影响的类型,光热效应：组织的凝固与汽化取决于吸收，激光脉冲大约0.5毫秒或稍长。光机械效应：组织分裂，脉冲激光约0.2微秒或稍短。光化学作用：对化学组织键的直接损坏或在使用PDT药物下出现的化学反应。光生物刺激作用：使用低能量激光刺激组织细胞反应。选择性光解作用：特殊波长与脉冲宽度配合，在靶目标组织上获得最佳效果而同时对周围组织产生最小的影响。,19,治疗色素增加性皮肤疾病的激光系统,波长：500-1000nm脉度：10-9 秒（纳秒）色基：黑素小体靶位：色素细胞或组织机制：爆破效应,20,治疗色素性皮肤疾病的激光,绿色激光：铜蒸汽激光（511nm) 氪离子激光（520-530nm） 脉冲染料（510nm、300ns） 倍频Nd:YAG(532nm、5-10ns)红色激光：红宝石（694nm、20-50ns） 翠绿宝石（755nm、50-100ns）近红外激光：Nd:YAG(1064nm、10ns）,21,绿色激光,穿透较浅，用以治疗表皮色素性疾病对雀斑和日光性黑子非常有效氧合血红蛋白吸收较好，可形成紫癜和色素沉着,22,红色激光,穿透较深可用来治疗表皮和真皮的色素性疾病氧合血红蛋白吸收差，形成紫癜和色素沉着风险较低,23,近红外激光,穿透深对深色皮肤人种治疗有优势治疗文身和太田痣非常有效,24,维 纳 斯,Q532:雀斑、咖啡斑Q755:雀斑、太田痣Q1064：太田痣、文刺VPW532:血管、皱纹、痤疮,25,治疗血管性皮肤疾病的激光系统,波长：532nm,585nm,595nm,1064nm脉宽：长脉冲宽度（0.5-100ms)色基：血红蛋白靶位：血管内皮机制：蛋白质凝固,26,长脉冲532激光(倍频KTPNd:YAG),优点：波长覆盖血红蛋白的吸收峰值，选择性好，有理想的脉冲宽度缺陷：穿透深度有一定的局限性。临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣,27,脉冲染料585激光,优点：波长覆盖吸收峰值，选择性好。缺陷：脉冲宽度过于窄小，穿透深度不理想临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣,28,脉冲染料595激光,优点：具有一定的穿透深度，有理想的脉冲宽度缺陷：波长偏离吸收峰值，选择性削弱。临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣,29,长脉冲1064激光(Nd:YAG),优点：良好的穿透深度，有理想的脉冲宽度缺陷：选择性削弱。临床：深部的血管扩张、鲜红斑痣,30,脱毛激光,波长：694nm, 755nm, 800nm, 1064nm脉宽: 大于10ms色基：黑色素靶组织：毛乳头生长部位机制：热凝固变性,31,能为色基理想吸收波长的激光激光照射时间（脉冲宽度）必需短于色基的热驰豫时间高能量激光,当激光波长处于色基吸收峰值时，其光子能量被转移到最终具有临床效果色基分子上，而周围色基竞争吸收最少，且当脉宽等于或小于该组织的热弛豫时间时，激光所产生的热效应仅限于靶组织，而不引起周围组织热损伤和瘢痕。,选择性光热作用,32,光热作用（photothermolysis)：色基（血红蛋白，黑素或文刺颗粒）吸收光子(photo)能量光子能量转变成热能(thermo)靶组织因热能的作用而毁坏或变性 (lysis),靶组织毁坏机制,33,选择性光热作用的过程,携带足够能量的光子经过皮肤到达色基。表皮和真皮最小程度地吸收光子能量。在靶组织中有足够多的光子吸收，并产生热量。靶组织中（血红蛋白，黑素）蛋白热变性，并传递到周围细胞引起损伤。体内的清除系统（免疫系统）清除。,皮肤结构,黑色素,血管中血红蛋白,毛囊皮脂腺以及水,35,Light Absorption Into Tissue,36,光对组织的穿透深度,0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,400,500,600,700,800,900,1000,Wavelength nm,Effective Penetration cm,37,不同波长的光对皮肤穿透,38,Penetration Depth Lasers,39,光斑大小/治疗深度,By Spot Size,40,能量大小/治疗深度,5,10,20,41,热限制/热驰豫时间,选择合适的光源结合不同色基对光吸收的特点，是选择性光热作用（选择性治疗）的第一步。关键问题是我们还必需将热量限制在治疗的靶位，使治疗本身具有选择性特点。热量并不具备选择性，它的作用是非特异性的。治疗的目的是合理地使用光源并将热量限制在靶位。,42,热限制/热驰豫时间,当激光的照射时间（脉冲宽度）小于色基的热驰豫时间时，热能被最大限度地限制在靶位内，而不能有效地传递到周围组织中去 。能量是守恒的，能量最终会转变为机械能（颗粒崩解）或化学能量（蛋白变性）释放出来。,43,热限制/热驰豫时间,Vessel Diameter Thermal Relaxation Time20 m 140 s 50 m 1.2 ms 100 m 3.6 ms 300 m 5-10 ms,小的色基热量低无论加热还是散热都很快大的色基热量高无论是加热还是散热都比较慢,选择性光热作用原理应用,临床应用文刺治疗太田痣治疗色素性皮肤疾病的治疗气化型激光皮表重建技术治疗机制：显微爆破效应高温汽化,激光皮表重建,脉冲激光去掉表皮及部分真皮结构，启动机体强大的修复功能，使皮肤重新形成一层“正常”的皮表的治疗。其它的翻译：激光换肤、激光磨削、激光嫩肤等。治疗机制：瞬间气化可控制的热损伤/刺激,选择性光热作用原理的拓展临床应用血管性皮肤疾病的治疗脱毛治疗嫩肤治疗点阵激光治疗机制：可控制的热凝固/损伤,热损伤时间,选择性光热作用原理拓展,血管性皮肤疾病的治疗,激光的波长：532nm、585nm、595nm、1064nm脉冲宽度：0.5-100ms,皮肤科激光治疗中心,治疗实例,毛细血管瘤治疗4次,激光脱毛,激光脱毛： 694nm、755nm 、 800nm、1064nm，IPL光子新一代半导体激光脱毛：压迫式快速滑动冰点无痛半导体脱毛月光真空脱毛,激光脱毛机制,激光作用于皮肤,毛囊中的黑色素选择性吸收,局部产生高热,毛发再生组织热坏死,抑制毛发生长,激光作用于皮肤，被毛囊中的黑色素选择性吸收，局部产生高温，通过热扩散作用使毛囊局部的毛发再生组织发生热坏死，从而使毛发失去再生能力,同时又不损伤周边组织,局灶性光热作用原理,局灶性光热作用原理,Fractional means 点阵意义,Shot,Normal skin,Healing process,CO2点阵激光-组织相互作用,激光气化部分皮肤组织热刺激导致部分组织热变性启动组织修复过程成纤维细胞活跃胶原组织增生组织致密缓解皮肤松弛、治疗皱纹、萎缩性瘢痕等,基本原理创伤修复（Wound healing)：炎症期增生期成熟期点阵激光启动了一个可控的皮肤创伤修复过程。,点阵激光分类,非气化型点阵（non-ablative fractional laser)1320nm（Cynosure)1410nm（Reliant)1540nm (Palomar)1550nm (Reliant, Solta)气化型局灶型皮表重建(ablative fractional resurfacing)10600nm(Lumenis)气化性点阵(ablative fractional laser)2790nm (Cutera)2940nm (Alma, Fotona, Palomar,wavelight, Sicton)10600nm (Lumenis, Alma, Reliant),手具CPG治疗头CAP治疗装置,可能的适应症,主要治疗适应症：皮肤松弛、皱纹光老化皮肤萎缩性瘢痕拓展性应用：改善毛孔粗大妊娠纹及腹部皮肤松弛外伤、烫伤及外科瘢痕,其他应用：色素增加性皮肤疾病咖啡斑太田痣Backer痣黄褐斑其他疾病,IPL = Intense Pulsed Light简单的说就是光谱为500 1200 nm的位于可见光与近红外线这部分的光,强脉冲光治疗技术,强脉冲光治疗技术,IPL Head Components,Reflector,Linear XenonFlashlamp,Filter Coating,Light Guide,IPL 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时代)/2004/Lumenis,光子的历史,IPL的特点:宽带光,宽光谱：决定了作用的多元型，具有多方面的作用：黑色素：祛斑 血红蛋白：血管型疾病的治疗 水、胶原：嫩肤、皱纹通过不同的滤光片获取不同区间的光来加强不同靶组织的治疗作用，从而改变临床适应症,因此我们需要的是一组滤光镜片而不是单个治疗头,IPL特点：脉冲宽度,脉冲宽度：毫秒能量释放比较缓慢，治疗温和，色素沉着发生少，而且不影响工作靶位：通常是以表皮和色素斑作为靶位进行治疗，而不是以色素小体作为靶位进行治疗。故能量高时能灼伤皮肤，尤其是老式光子技术。具有一定脱毛和血管治疗作用。OPT光尚能对PWS和皱纹进行治疗。,500-900nm: 色素吸收比较好，穿透性较差，能量主要集中在表皮部位，因此具有较好的祛斑作用。900-1200nm:表皮吸收较少，穿透性较好，而且水、胶原及血红蛋白能较好地吸收其能量，故具有良好的紧肤、除皱和嫩肤作用。,IPL特点：波谱范围,强光的应用,血管性疾病色素性皮肤疾病光老化（皮肤年轻化）皱纹痤疮,其他能量,射频（radiofrequency),交流电特性,光特性,阿璐玛（486K),ThamalCool(6M),Elos(1M), Tripollar(1M),Alma(40M),接触性治疗（双极）,放射性治疗（单极）,68,射频在各个领域都得到了广泛的应用,电台、电视、收音机、手机和其他通讯设施，包括卫星通讯等生活中一个非常常见的例子是微波炉，这种波长的电磁辐射对水有着非常好的作用。在医学中利用RF具有快速加热机体组织的优势来进行治疗的，组织在较高温度（热量）下能治疗受损的组织或杀伤肿瘤细胞来达到治疗目的的。,作用机制,当射频发射器工作时能将生物组织中电极极性反复迅速地改变，处于电场内充电的组织颗粒则以相同的频率改变其极性，真皮组织的天然阻抗（OhmS定律中的阻抗Z）对电子运动的作用便产生热量，电子运动所引起的这一摩擦便使得皮肤深层产生柱状分布的加热效应 。,临床作用原理,胶原收缩即刻满意的效果真皮胶原收缩筋膜收缩胶原形成组织收到热刺激胶原变性启动愈合程序更多新的排列有序的胶原形成皮肤丰满,临床常用射频,单极射频：Thermage(6M)Accent(40M)双极射频Elos(1M)阿璐玛（486K）Accent(40M)三极射频Tripollar(1M)点阵射频,红外线激光,波长：1064nm, 1320nm, 1450nm, 1540nm脉冲宽度: 毫秒能量密度：不引起皮肤灼伤机制：可能是通过刺激真皮中水和胶原，通过创伤愈合的机制达到皮肤重建的目的,红外线激光,多次治疗有效具有一定的紧肤和去皱纹的作用治疗疼痛容易灼伤过渡水肿水疱产生瘢痕形成,LED,波长: 410nm, 590nm,