激光医学基础

1、激光医学在皮肤科的应用激光医学在皮肤科的应用 Wavelength Amplitude (Intensity) 高频率高频率 h h h h x-rays cosmic rays Microwaves TV and radio waves 激光发射原理激光发射原理 自发辐射：在一个体系中，热平衡时低能级的粒子数总比高自发辐射：在一个体系中，热平衡时低能级的粒子数总比高 能级的粒子数目多。高能级的粒子总是向低能级跃迁而趋于能级的粒子数目多。高能级的粒子总是向低能级跃迁而趋于 稳定，多余能量转变为光子向外辐射。稳定，多余能量转变为光子向外辐射。 受激吸收：低能级的粒子如吸收外来光子的能量可激发到高

2、受激吸收：低能级的粒子如吸收外来光子的能量可激发到高 能级上去。能级上去。 受激辐射：受激吸收后，高能级粒子向低能级跃迁同时，发受激辐射：受激吸收后，高能级粒子向低能级跃迁同时，发 射一个与外来光相同的光子。射一个与外来光相同的光子。 产生激光的条件：受激辐射受激吸收。产生激光的条件：受激辐射受激吸收。 h e - e - e - e - 激光器基本工作原理激光器基本工作原理 激光器的基本结构：激光器的基本结构： 工作物质、激励能源和光学谐振腔。工作物质、激励能源和光学谐振腔。 激光器的基本工作原理：激光器的基本工作原理： 启动泵浦源粒子数反转辐射几率启动泵浦源粒子数反转辐射几率 吸收几率光学

3、谐振腔定向、单色辐射场不吸收几率光学谐振腔定向、单色辐射场不 断加强受激辐射场激光断加强受激辐射场激光 激激光光介介质质 激光的特性激光的特性 单色性好单色性好 用于精确测量物体的长度。 相干性好相干性好 a.时间相干性；b.空间相干性。 用于全息照相、激光衍射仪。 方向性好方向性好 用于定位、导向、测距等。医学上用作普通手术刀和微手术 刀（直接对DNA等生物大分子进行切割或对接）。 亮度高亮度高 能量在空间和时间上高度集中。激光武器；激光切 割金属；炭化和气化组织。 可见激光可见激光直接测量直接测量 不可见激光不可见激光用特殊的转换材料，显示其光斑大小用特殊的转换材料，显示其光斑大小 高斯光

4、斑高斯光斑取强度为幅值取强度为幅值1/e2的两点间距离定义为光斑的直径的两点间距离定义为光斑的直径 水水 黑色素黑色素 血色素血色素 氧合血红素氧合血红素 热致水平热致水平 热致温度热致温度 持续时间持续时间 临床表现临床表现 热热 敷敷 3840 长时间长时间 温热感觉温热感觉 热致红斑热致红斑 4344 长时间长时间 微血管充血扩张见红斑反应微血管充血扩张见红斑反应 热致水疱热致水疱 4748 数秒数秒 炎性渗出物潴留皮内炎性渗出物潴留皮内,表真皮分离表真皮分离 热致凝固热致凝固 5560 约约10秒秒 受照处皮肤组织凝固坏死受照处皮肤组织凝固坏死 热致沸腾热致沸腾 100以上以上 数秒数

5、秒 皮肤组织中的组织液沸腾皮肤组织中的组织液沸腾 热致炭化热致炭化 300400 瞬间瞬间 可见呈棕黑色干性坏死组织可见呈棕黑色干性坏死组织, 伴有水蒸气白烟伴有水蒸气白烟 热致燃烧热致燃烧 530以上以上 瞬间瞬间 可见火光可见火光,伴有水蒸气白烟伴有水蒸气白烟 热致汽化热致汽化 5730 瞬间瞬间 皮肤由固体立即变成气体皮肤由固体立即变成气体, 并以极并以极 高的速度射出高的速度射出, 留下一个凹陷留下一个凹陷, t t t t t t tP t “选择性光热作用选择性光热作用”工作模式工作模式 靶组织对激光的吸收系数应大于正常组织 脉冲延迟时间小于靶组织热驰豫（即温度降至一半） 时间 激

6、光能量足够大 根据激光功率密度的不同根据激光功率密度的不同: 1.切割术切割术组织中水汽化导致的体积扩大压力增加组织中水汽化导致的体积扩大压力增加,以及组以及组 织固有的张力而被分开而形成切口织固有的张力而被分开而形成切口. 2.气化术气化术组织中水分在瞬间被蒸发组织中水分在瞬间被蒸发,干燥干燥,凝固了的组织也凝固了的组织也 随即燃烧而一并被蒸发去除随即燃烧而一并被蒸发去除. 3.碳化术碳化术以焦点以外一定大小的光斑以焦点以外一定大小的光斑,在一定的时间内连在一定的时间内连 续的照射组织续的照射组织,使受照组织发生干性坏死和炭化使受照组织发生干性坏死和炭化, 外观呈综黑色外观呈综黑色. 4.凝

7、固术凝固术以焦点以外相应大小的光斑以焦点以外相应大小的光斑,把功率降低至适当把功率降低至适当 水平水平,连续的照射组织连续的照射组织,使受照组织在保持上皮使受照组织在保持上皮 完整完整,不产生缺损和碳化的基础上沙出现热凝固不产生缺损和碳化的基础上沙出现热凝固 坏死坏死.外观由灰白色渐变为灰褐色。外观由灰白色渐变为灰褐色。 5.激光组织间热疗法激光组织间热疗法让激光通过插入组织内的光纤维对让激光通过插入组织内的光纤维对 组织进行加热，使组织内温度升至组织进行加热，使组织内温度升至 60C以上，并持续照射一定时间，以上，并持续照射一定时间， 使该组织凝固坏死。已应用于治疗使该组织凝固坏死。已应用于

8、治疗 肿瘤。肿瘤。 6.光热敷光热敷利用功率密度约为利用功率密度约为150-800mW/cm2的低强度激的低强度激 光对病灶局部产生一种温热的感觉，犹如热敷。光对病灶局部产生一种温热的感觉，犹如热敷。 产生条件：产生条件： 光子给予生物大分子的能量光子给予生物大分子的能量断开其弱键所需的能量断开其弱键所需的能量 全过程：全过程： 生物分子吸收相应能量的光子生物分子吸收相应能量的光子 外层价电子被激发跃迁至电子激发态外层价电子被激发跃迁至电子激发态 在其驰豫返回基态时释放出的能量消耗在某一化学在其驰豫返回基态时释放出的能量消耗在某一化学 键的断裂和新键的形成上键的断裂和新键的形成上 生成稳定的最

9、终产物生成稳定的最终产物 原理：原理： 光敏剂进入靶组织光敏剂进入靶组织 受到接近光敏剂发射光谱峰值波长的光照射受到接近光敏剂发射光谱峰值波长的光照射 光敏剂被激发光敏剂被激发 光敏剂把能量转移给靶组织中的分子氧光敏剂把能量转移给靶组织中的分子氧 靶组织中的分子氧被激发为强氧化剂（单态氧）靶组织中的分子氧被激发为强氧化剂（单态氧） 单态氧使靶组织的生物膜产生过氧化损伤单态氧使靶组织的生物膜产生过氧化损伤 靶组织破坏靶组织破坏 HPD（血卟啉衍生物）（血卟啉衍生物） DHE（双血卟啉酯）（双血卟啉酯） 酞花菁染料酞花菁染料 脱镁叶绿环类脱镁叶绿环类 癌光啉（癌光啉（PSD-007） 光敏素光敏素

10、 mTHPC（间四羟基氯苯酚）（间四羟基氯苯酚） 卟啉合成物的母体卟啉合成物的母体ALA（5氨基氨基-酮戊酸）酮戊酸） 进入靶组织方式：进入靶组织方式： 静脉给药静脉给药动脉给药动脉给药 组织内注射组织内注射局部敷贴局部敷贴 产生条件：产生条件： 低光功率密度（低强度）低光功率密度（低强度） 较长曝光时间较长曝光时间 典型应用典型应用： 光动力疗法（光动力疗法（PDT） 低强度激光血管内照射低强度激光血管内照射 激光局部照射激光局部照射 激光器种类激光器种类 x-rays cosmic rays 电视和收电视和收 音机策波音机策波 190 - 390 488 - 514 532 577-630

11、 755 694 1064 2940 10600 2100 常用激光器简介 + - Q开关开关Nd3+:YAG 激光机激光机 Q开关技术开关技术 波长：波长：1064/532nm 能量：能量：500mJ/250mJ 脉宽：脉宽： 10ns 频率：频率：1-5Hz 导光方式：七关节导光臂，导光方式：七关节导光臂， 三自由度三自由度 指示光：指示光：5mw半导体激光半导体激光 用途：各类皮肤色素病和用途：各类皮肤色素病和 血管病血管病 超脉冲超脉冲CO2激光机激光机 波长：波长：10600ms 导光系统：六关节导导光系统：六关节导 光臂，五种刀头光臂，五种刀头 功率：功率：1-30W 用途：用途：

12、 皮肤外科，整形外科皮肤外科，整形外科 五官科，肛肠科等各五官科，肛肠科等各 科手术科手术 便携式CO2激光机 波长：波长：585nm585nm 脉宽：脉宽：350us350us 输出光斑直径：输出光斑直径：5mm5mm 重复频率：重复频率：2Hz2Hz 输出系统：柔性光纤手柄输出系统：柔性光纤手柄 光源：光热脉冲光源：光热脉冲 输出方式：直接耦合输出方式：直接耦合 能量密度：能量密度：2-7.5J/cm2-7.5J/cm 输出波长：输出波长：400-1200nm400-1200nm2 2 脉宽：脉宽：35ms35ms 光斑尺寸：光斑尺寸：222255mm55mm2 2 光子嫩肤光子嫩肤 光子

13、脱毛光子脱毛 光子嫩肤光子嫩肤/ /脱毛仪脱毛仪 特定强光子输出 强光源 聚光腔 （专利技术） 滤波器（专利技术） 强脉冲光能转化为热量，影响皮肤表面深部强脉冲光能转化为热量，影响皮肤表面深部 的胶原纤维和弹力纤维，使之重新排列，并恢复的胶原纤维和弹力纤维，使之重新排列，并恢复 弹性，从而达到消除皱纹，缩小毛孔的治疗效果弹性，从而达到消除皱纹，缩小毛孔的治疗效果 良性血管性病变良性血管性病变 毛细血管扩张毛细血管扩张 （酒渣鼻、面部红血丝、面部潮红）（酒渣鼻、面部红血丝、面部潮红） 皮肤异色症皮肤异色症 激光去皱、其它去皱术后的红斑激光去皱、其它去皱术后的红斑 表皮与真皮组织结构变化表皮与真皮

14、组织结构变化 皱纹皱纹 弹性组织变性弹性组织变性 粗大毛孔粗大毛孔 胶原组织和结缔组织的病变胶原组织和结缔组织的病变 皮肤的光老化皮肤的光老化 强脉冲光子与激光之比较强脉冲光子与激光之比较 强脉冲光子设备强脉冲光子设备激光设备激光设备 单色性单色性宽光谱宽光谱,可调节可调节（400-1200nm）波长难以调节波长难以调节 方向性方向性好好好好 能能量量高高高高 脉脉宽宽连续可调连续可调一般不可调一般不可调 脉冲个数脉冲个数多个多个单个单个 光斑直径光斑直径34 8mm一般为一般为6-9mm 故障率故障率低，仅为激光器低，仅为激光器15-20%较高较高 激光在皮肤科的应用激光在皮肤科的应用 皮肤血管病皮肤血管病皮肤色素病皮肤色素病皮肤肿瘤皮肤肿瘤感染性皮病感染性皮病其它皮肤病其它皮肤病美容治疗美容治疗 鲜红斑痣鲜红斑痣 草莓状血管瘤草莓状血管瘤 毛细血管扩张毛细血管扩张 蜘蛛痣蜘蛛痣 酒渣鼻酒渣鼻 化脓性肉芽肿化脓性肉芽肿 血管角皮瘤血管角皮瘤 血管炎血管炎 银屑病银屑病 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 蓝痣蓝痣 文身文身 异物色沉异物色沉 雀斑样痣雀斑样痣 雀斑雀斑 咖啡斑咖啡斑 Beckers痣痣 红斑黑变病红斑黑变病 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