光电的基本原理

1、激光的基本的原理与概念以及激光跟皮肤组织的关系在近几年来光电的应用已经用的很广泛了，特别是光电的技术，它的更新换代很快，很多的医生朋友以及从业人士，对于各种的技术还不是很了解，有时候也不知道如何去选择合适的激光设备及参数的应用，所以这门课程是相对于比较基础的。在激光的应用当中，最重要的原因就是选择性光热作用上的原理。激光在医学上面的应用并不单指在医美上，在其他的一些外科手术上都有所应用，激光它有三个比较大的特性，单色性，一般来说，激光是单一波长的。第二个就是它的平行性，激光的光波他们之间是互相平行的。第三个，就是相干性，激光的光束当中他们的空间跟时空的位置是一致。激光和日照光的区别：日光是涵盖

2、了完整的光谱，所以它的光波显示是非相干性的光。第二个，我们在日常的强脉冲光（光子 ） 的应用。强脉冲光其实是多了一个滤片，去将我们并不需要的光波滤掉，所以它是覆盖了一定的波段的强光，把一些不需要的光波给过滤掉。激光是单色性的，所以它只有一种波长，然后他所有的光束他都是相干的。激光它也是电磁波的一种形式，在我们平常的应用当中，经常会听到一些概念，跟激光有关的概念，比如说，像波长，脉冲，能量，频率和光斑 。在这个应用当中我们可能最长要去了解就是波长，因为波长其实是决定了这个激光可以应用在哪一方面的治疗上面。激光的波长 ，他是由这台设备组成当中的活性介质所决定。比如说我们常听到的固体的活性介质，蓝宝

3、石，翠绿宝石红宝石。这些属于固体的活性介质，他们会产生特定的波长，比如，红宝石的激光，可产生694 的波长。比如说，二氧化碳为活性介质的激光，它可以产生10600 波段的激光。所以激光的波长是由活性介质所决定的。xo_St 谥 S So 90035_jna1 role <«o' 5(i_S""iioooUMeM1口B珈*1 WrwndKfcd Inf rapidWave 谿 ngth (rnn)这张图片可以看到，血红素、黑色素以及水分的吸收曲线图。不同的波长会有不同载色体相应的身体的吸收率。在这个图片当中门开看到 1000nm之后，主要是以水分为主药

4、的吸收雾的。所以我们常见的像1550, 1540,2940这一类的波段，他们是以水分为吸收雾，主要就是作用于皮肤的焕肤，然 后增加胶原蛋白的新生，这样的作用。另外一方面我可以看到像595, 585这样的波段，它是含血红素吸收较好的波段。用这些波段引用设备主要是用来去做，去红的设备，像脉冲染料激光，当然还 有就是中间这个区间看到，就是最佳的黑色素的吸收，其实我的区间包含了红 宝石，紫翠宝石激光，恩迪亚的激光他们作为常用的黑色素治疗的激光，还有 810是半导体激光主要应用在脱毛，它们都是位于黑色素吸收较好的区间，同 时也有一定的穿透深度。所以，活性介质就决定了激光的波长。这个波长就可 以体现在激光

5、上，就可以应用什么样类型的治疗，而且它的穿透深度达到皮肤 的哪个层次。这个区间那是波长越长，穿透越深的，也就是越短的波长，它的穿都是越表浅 的。我们在课程开始的时候就想到激光的三大特性，其中一点是 互相平行的平 行线。但是在激光的实际应用当中，当激光经过了导光壁或者光纤传输出来的时候， 我们会通过透镜去做聚焦，很多的激光会做聚焦使得互相平行的光束可以聚焦。 那么聚焦会产生什么样的效应？就是当激光治疗时候接触皮肤的区域，如果是越接近焦点，它是爆破效应，能量密度也包括焦点聚集越强的，那如果是你焦 点越远，它的能量密度是越弱的越少的。Focus焦站Incisions/Excisions切£

6、1Defocus 就需Ablation high power 二.也Codguldton ® low power 止ELl.CW秒级2. Pulsed室检级3. Superpulsed 嗡中级4. Q-SW纳秒级5. Pic。皮秒级以二氧化碳激光来举例，当治疗的时候，激光接触的皮肤组织，主要是位于焦 点的部位，这个时候能量是相当集中的，也是能量最强的区域，因此可能会用 来做切割，如果我们应用的是激光离交的区域，也就是它光点是比较大的，能 量都是有所降低，主要是用来去做气化和止血。所以用不同的光速的不同的区 域，其实可以起到不同的作用。激光还有个非常重要的关键概念就是脉宽模式，脉宽的代

7、表激光的光束接触皮 肤的时间。这个时间可以把目前所用的激光会涵盖从秒级到 毫秒级，微秒级， 纳秒级的，最新到皮秒级，脉宽时间非常短的激光。不同的时间长度的激光， 它的作用的效应是不一样的，脉宽越短，它可以瞬间产生机械作用力是更强的那么脉宽越长更多的是光热效应，对于皮肤来讲更加的温和。光能在组织产生的效应比较常见的就是 光热效应，光机械的作用，还包括光化 学的作用。皮秒脉宽时间非常的短。在这么短的时间内输出，它可以产生能量是很高的 因此他在作用的时候，它主要是以光的机械作用为主，在毫秒级，微秒级的一 些激光来讲，其实热效应更多，比如：像脱毛、胶原蛋白新生的应用上面。时间再长的像秒级的，这样的脉宽

8、模式，比如，像组织的切割，它需要长时 问的更长时间激光接触时间。比如说，国外最新的无创的激光溶脂，无创的激 光溶脂用的就是两极的激光，通过这样的持续的脉冲的输出模式，加热到皮下 的脂肪组织，它主要就是更大的热效应。激光的光能跟皮肤组织接触之后，也会产生不同的效应的，光能进入到皮肤 当中，它有的会被表皮反射，也有的会穿透皮肤。最终只有光能被吸收了之后， 才会产生效应，光能被组织吸收之后，它所产生的效益其实并不仅仅是光热作 用。Teqieraturai 37-45flC5-&0*C即-65-90-t00*£ >i5QaC >3Q0*Cntiduarfiitf-Frf

9、ooMrillvncm I tint acattiringb)mRlicrillwi9k&KfTjssue changes;可逆反应hcr««3v si mutrlifliratnili坏死she iw类缩Ion at r In idIncrciittitiQrptlDn及申tiinui rnovil剥离Fig Themml tissue alkraiioM loUcwing laser itradimion光跟皮肤组织的关系在医美中，当然最要需要了解的就是光热的作用，我们 看下这张图，热能就是光产生的能量，在皮肤当中会转换成热的效应，当皮肤 组织在不同的温度的变化

10、下面，皮肤组织其实会产生不同的变化。1比如说在常温的像37°45°的温度，单纯是组织的加热。2但是当温度45 0以上，这个时候其实皮肤当中会有变形，酶的变化，这个 时候也促进了一定的胶原发生变化，胶原会有收紧和新生，在60°以内，胶原 是属于可逆反应的温度范围。在这个温度范围当中，我们再去加热，胶原蛋白 的情况下胶原会有的收紧以及促进再生的变化。皮肤组织也会产生一定的水月中 反应啊，我们在做射频的治疗，射频的治疗情况下，一般我们皮表的温度会在 42。45。之间，皮肤组织内的温度，其实也会60。的温度，逐渐的去刺激胶原蛋 白新生的，这样温度的区间。到 600以上胶原

11、蛋白变性的，不可逆反应，胶原 蛋白变性的温度区间。所以，我们要去做治疗性的项目，血管性的病变的治疗， 病变的区域需要达到的温度，应该达到 600以上的温度才能让血管凝结萎缩。 比如像去做热玛吉或者是超声刀的治疗。超声刀就是皮下筋膜层的温度也是在600以上的温度可以让胶原立刻的变性，可以促进就是在变形当中去促进胶原的 再生产生损伤效应。到了 405 0以上，其实是碳化的一个作用，150 0以上是碳化的作用，到了 3000度以上，会有气化剥离的效应。所以再整个皮肤组织它在不同的温度上面 它会有呈现不同的变化，我们需要注意就是第一个我们要达到治疗的效果，我 们必须让皮肤组织达到一定的温度，没地方可以

12、对表皮的保护，其实在 45 0以 上，其实已经有酶的变化，而且这个时候皮肤痛感经常产生。而且如果表皮的 温度，持续保持在这么高的温度有可能造成烫伤，所以我们既要让效果达到， 同时对表皮的降温是非常重要的。"The matching of a specificwaK依qthandpuls duration to obtain optimaleffect on 曰:引 gted tissue with minimal effect to suvounding tissues-以特定的波长和脉冲时间来对付杆物产生破坏 的作用，但周围的组织受到最小的伤害.由于热能可以在皮肤组织当中产生不同的

13、效应，利用激光最常用就是光热作 用，光热作用怎么样去产生既有效又安全的治疗，那就不得不提在1983年,Anderson （安德森 物理学家）提出的选择性光热作用的概念。这个概念它提到我们治疗的时候，需要选择特定的波长和脉冲时间这两个组合，从而去对我们想要治疗的目标产生破坏，但同时周围的组织，受到最小的伤害，这个就是选择性光热作用原理。在选择性光热作用的众多金属当中。我常和脉冲时间是最主要考量的因素，所以在治疗当中，首先考量这两个因素的，第一个，是波长决定光束能够被哪些目标物所吸收，第二个，能够决定激光穿透的深度。我们以黑色素的吸收为例，在常见的祛斑的治疗的激光当中， 755 和 1064是常见

14、的波段，比如说，赛诺秀的皮秒它是755 的，调 Q 激光也包含有755的波长。这两个波段对应是有差异的， 1064 的波长它的吸收来讲，是黑色素的吸收比较差，而且血红蛋白的吸收还比较好，而且它穿透的深度是比较深的，755 的波长的黑色素吸收率更高一些，在临床治疗上面， 755 的祛斑效果是更加的好的。所以它更适合做一些表浅问题的改善，比如说像痘坑、皱纹等等，所以这个就是它的水分吸收的吸收率所决定的。所以当有的医生会问到说用 755 来去斑还是1064 祛斑比较好，如果单纯从效果来讲，755 肯定是黑色素的吸收效率更高的。但是从治疗的安全性以及常用性来说，1064 用的更加广泛，这个是它的色素吸

15、收特性，另外吸收特性也决定皮肤的反应。比如说，我们在做1064 去做祛斑的时候，因为有血红蛋白的吸收，所以做深层斑就会有皮下渗血的几率出现。我们水分吸收的波段的举下例子，水分吸收波段可以用来去做面部年轻化。比如说， 1550， 1540 是比较常见的，这个波段有一定的水分吸收，但是吸收率并没有非常的高。所以他在治疗术后，基本上属于无创的，没有很明显的表皮的损伤，而且穿透的深度是比较深，像2940 的激光，水分吸收峰率是非常的高的。所以它可以产生非常强的热效应。同时，它一大部分是有创的质量和穿透深度相对来讲是比较表浅。因此选择不同的波长的激光，它所针对的目标物及所达到的治疗层次，是有所差异的。第

16、二个影响非常重要的影响因素，就是脉冲时间。也就是说激光的能量跟皮肤组织所接触的时间。一般来讲，这个接触的时间越短，它可以产生 的峰值能量是越高的。在相同能量下如果这个接触时间越长，它所产生的峰值 能量是越低，也就说它的质量是越温和的。 Small size (small heat capacity)Heats fastCools quickly体税小者'加热来得快'冷却也快 Large size (large heat capacity)Slow heatingSlow cooling体积大者加热来得慢、冷却也慢首先从考虑治疗的效果来看我们怎么去选择脉冲时间，那这里有张图片，举

17、了 个非常形象的例子，就像烧水一样，一个小的水壶，是加热快散热也快。一个 大的水壶，是加热慢散热慢。在我们做皮肤的治疗当中，我们的把目标它的体 积越小，它所需要的脉冲时间应该是越短的，因为它加热更快。比如说，我们 再去做脱毛，以脱毛为例子，那么细的毛发脉宽是更短的。粗的毛发脉宽是更 长，用在血管治疗也一样，它去红是比较表浅细小的血管，他需要脉宽相对是 更短。所以在实际的应用上面，体积越小的靶目标，激光治疗的脉宽是越短的。比如说，像色素颗粒的治疗，大部分会选用比较短的脉宽，纳秒甚至是皮 秒进行治疗。但是如果应用在血管丝治疗或脱毛的治疗。一般的项目会用到比 较长的脉宽，比如说是毫秒级这样的激光脉冲。整个皮肤层次的加热，比如说， 像嫩肤面部年轻化，加热时间也是比较长的，也会用到毫秒级，甚至现在有用 到秒级的激光去进行治疗。同样以1064波长举例，那么1064波长就是纳秒级，调Q激光后皮秒激光 在脉宽的时间上面它转用在去斑，但