美容激光基础

1、1122什么是光？光具有两种含义： v 粒子性 光子v 电磁波：振幅（强度）波长或频率（Hz) 光速：3 x 108 m/sec（真空）AmplitudeWavelength33v电磁辐射波电场磁场传播方向C=f44电磁波谱电磁波谱55电磁辐射电磁辐射v是能量的一种基本形式是能量的一种基本形式v具有波的特性和粒子特性具有波的特性和粒子特性v电磁辐射波包括：无线电、射频能、电磁辐射波包括：无线电、射频能、微波、红外线、可见光、紫外线、微波、红外线、可见光、紫外线、X线、线、和咖玛线和咖玛线66电磁辐射v激光v脉冲强光v脉冲紫外光v射频能量77激 光88LASER = Light Amplific

2、ation Stimulated Emission RadiationLASER medium = Gas (CO2) Liquid (Dye) Solid (Nd:YAG) Semiconductors (Diode) 激光激光99Laser Typesx-rayscosmic raysMicrowavesTV and radiowavesExcimerArgonKTPDyeRubyAlexandriteNd:YAGEr:YAGCO2190 - 390488 - 514532577-6307556941064294010600UVVISIBLEINFRARED400 nm700 nmHolm

3、ium21001010+eee+eeeP1P1P1P2P1P21111激光谐振腔1212Nd:YAG Laser HeadvYAG -Yttrium Aluminum GarnetvWavelength -1.06 micron (1064 nm), near I.R. pulsesvPulsed Nd:YAG - Pulsed pumping lamp (flashlamp - e.g. Xe.)+-Nd:YAG RodPumping LampGold CoatedPumping CavityMirrorMirrorLaser HeadCylindricalWaveguide1313激光的特

4、性激光的特性v单色性单色性v相干性相干性v平行性平行性v高能量和聚焦性高能量和聚焦性1414激光激光普通光普通光激光与普通光激光与普通光1515Collimated (non-divergent)CoherentNonMonochromaticBroad SpectrumNon-collimated (divergent)1616Nd:YAG Laser HeadvYAG -Yttrium Aluminum GarnetvWavelength -1.06 micron (1064 nm), near I.R. pulsesvPulsed Nd:YAG - Pulsed pumping lamp

5、 (flashlamp - e.g. Xe.)+-Nd:YAG RodPumping LampGold CoatedPumping CavityMirrorMirrorLaser HeadCylindricalWaveguide1717激光的分类激光的分类激光介质：气体激光激光介质：气体激光 染料激光染料激光 固体激光固体激光 化学激光化学激光1818激光的颜色激光的颜色v波长决定了激光的颜色，不波长决定了激光的颜色，不同波长的激光表现为不同颜同波长的激光表现为不同颜色的光色的光v为了获取不同波长的光，需为了获取不同波长的光，需要不同的激光介质要不同的激光介质1919激光器的分类激光器的分类v

6、连续激光连续激光 CO2,氩，氪，氪离子染料激光氩，氪，氪离子染料激光v准连续激光或半脉冲激光准连续激光或半脉冲激光 铜蒸气激光铜蒸气激光v脉冲激光脉冲激光 Q-开关激光开关激光2020激光的分类激光的分类连续激光准脉冲激光脉冲激光2121脉冲激光脉冲宽度脉冲宽度组织加热组织加热脉冲延迟脉冲延迟组织冷却组织冷却2222激光的能量单位激光的能量单位v能量能量(energy):Jv能量密度能量密度(fluence or dose ):J/cm2v功率功率(power)：W=J/secv辐射度（辐射度（Irradiance):W/cm2, J/cm2 / sec2323激光激光-组织的作用方式组织的

7、作用方式2424激光/强光与皮肤组织的作用v反射：在激光的防护中具有意义v吸收：只有能量被吸收才具有治疗作用v散射：是影响穿透的重要因素v传导：对组织不起任何作用2525 Lasers2626组织吸收能量组织吸收能量v热效应和机械效应热效应和机械效应 组织作用的温度组织作用的温度-时间相关性时间相关性v热的传导热的传导 热驰豫和热驰豫时间热驰豫和热驰豫时间(Thermal relaxation time)v荧光荧光v光化学反应光化学反应2727组织吸收能量组织吸收能量高热区高热区热弥散热弥散热驰豫及热驰豫时间热驰豫及热驰豫时间2828组织变性组织变性v时间相关v温度相关29293030崩解、热

8、变性崩解、热变性3131选择性光热作用选择性光热作用selective photothermolysisv能为色基理想吸收波长的激光能为色基理想吸收波长的激光v激光照射时间（脉冲宽度）必需短激光照射时间（脉冲宽度）必需短于色基的热驰豫时间于色基的热驰豫时间v高能量激光高能量激光3232物体的颜色v光源：发光体所发射出的光波长决定了光源的颜色。v物体：物体所反射出来的光波长决定了物体的颜色3333皮肤组织v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）v不同皮肤结构能吸收或反射不同波长的光v大多数光是能穿透皮肤的。v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

9、提供了可能性。3434光光热作用（热作用（photothermolysis)：色基（色基（血红蛋白，黑素或文刺颗粒）吸收光子血红蛋白，黑素或文刺颗粒）吸收光子(photo)能量能量光子光子能量转变成热能能量转变成热能(thermo)靶靶组织因热能的作用而毁坏或变性组织因热能的作用而毁坏或变性 (lysis) 靶组织毁坏机制3535选择性选择性光热作用的过程光热作用的过程v携带足够能量的携带足够能量的光子光子经过皮肤到达色基。经过皮肤到达色基。v表皮表皮和真皮最小程度地吸收光子能量。和真皮最小程度地吸收光子能量。v在在靶组织中有足够多的光子吸收，并产生热量。靶组织中有足够多的光子吸收，并产生热量

10、。v靶靶组织中（血红蛋白，黑素）蛋白热变性，并传递组织中（血红蛋白，黑素）蛋白热变性，并传递到周围细胞引起损伤。到周围细胞引起损伤。v体内体内的清除系统（免疫系统）清除的清除系统（免疫系统）清除。3636波长波长/穿透深度穿透深度v皮肤的不同结构对的光吸收存在差异v利用组织对光吸收的差异，选择合适的光源进行治疗，就由可能做到选择性治疗v靶基与周围组织颜色差异越大越好3737波长波长/穿透深度穿透深度v穿透深度：一定能量的激光穿透皮肤组织，能量衰减一半（能量发生明显衰减）时的深度。v穿透深度与组织的性质和波长有关，当组织固定时，一般只与波长有关。v对一个特定波长的光来说，照射特定的组织，其穿透深

11、度是不会发生改变的。3838波长波长/穿透深度穿透深度v治疗深度：治疗激光照射时能引起靶组织变性或销毁时的最大的皮肤深度。v治疗深度与以下因素有关：波长的长短，能量密度大小，光斑大小，皮肤色素的深浅，治疗目的不同，皮肤的保护措施等。v特定波长的激光，当增加能量密度或改变光斑大小，其治疗深度会增加。3939光斑大小光斑大小/治疗深度治疗深度BySpotSize4040能量大小能量大小/治疗深度治疗深度510204141波长与穿透深度波长与穿透深度v因为皮肤中具有不同结构的细胞或成分，对光线具有一定的吸收或散射作用，因此光线在皮肤中会逐渐衰减v皮肤对光的吸收系数：单位长度距离的物体吸收光子的能力，

12、单位cm-1.4242不同波长的光对皮肤穿透4343光对组织的穿透深度00.050.10.150.20.254005006007008009001000Wavelength nmEffective Penetration cm4444Light Absorption Into TissueWaterMelaninHemoglobinOxyhemoglobin4545Penetration Depth Lasers4646热限制/热驰豫时间v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。v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。v

13、热量并不具备选择性，它的作用是非特异性的。v治疗的目的是合理地使用光源并将热量限制在靶位。4747热限制/热驰豫时间v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 。v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。4848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 msv 小的色基热量低v无论加热还是散热都很快大的色基热量高v无论是加热还是散热都比

14、较慢4949吸收吸收/热变性热变性v电磁辐射波中任何一个部分被吸收后均能导致热能的产生。v当温度超过40C时大多数蛋白质和核酸会发生变性v变性与温度和时间均相关v对蛋白质变性而言，要取得相同的凝固，加热时间每减少10倍，则必需将温度提高10 C。5050吸收吸收/临床临床v黑色素：显微爆破v血管内皮:凝固性坏死/变性v毛囊组织：凝固性坏死/变性v胶原组织与纤维母细胞：皮肤年轻化v常用的“光源”：激光、IPL、RF5151波长波长v长波长所携带的光能量：能穿透入深部组织光子携带的能量较低，治疗比较温和v短波长所携带相同的光能量 穿透较浅 光子携带的能量较高，治疗较强烈。 525253535454

15、能量 / 皮肤反应5555热容量 冷却v热容量 = 物体温度上升或下降 1C 所需要的能量v冷却时间：热驰豫时间5656热容量 冷却时间v小的物体（小的热容量）温度上升或下降较快如表浅的小的/淡色的损害或表皮v大的物体（较大的热容量）温度上升或下降缓慢如深部的大的/黑色的皮损5757延迟宽度v当脉冲宽度等于或短于靶组织的热驰豫（冷却）时间热损害将被严格地限制在靶组织内v当脉冲宽度较靶组织的热驰豫(冷却）时间长时热将从靶组织内传到出来，结果是：靶组织损伤不足而周围组织的损伤明显加强v脉冲宽度应该等于或短于靶组织的热驰豫时间而应该长于表皮的热驰豫时间。5858热选择性大的物体小的物体（表皮）脉冲宽

16、度 20 msTRT 80 msTRT 10 ms5959热的选择性LargeobjectSmallobject6060脉冲延迟v脉冲延迟应该较靶组织的冷却时间短，因此靶组织能充分地稽留热量。v同时，脉冲延迟应该等于或长于表皮的冷却时间，这样允许表皮达到最大程度的冷却。6161光斑的作用治疗深度受光斑大小的影响散射是主要要考虑的因素小光斑w由于散射光子大量“丢失w治疗深度浅大光斑w由于散射光子被“聚合”在一起w治疗深度提高w快速的治疗6262RadialDistance (mm)Skin Depth (mm)-10-8-6-4-2024681002468103mmDia.1-3mmTarget

17、 DepthRadialDistance (mm)Skin Depth (mm)-10-8-6-4-20246810024681010mmDia.1-3mmTarget Depth1-3mmTarget Depth皮肤对光束散射效果及治疗深度皮肤对光束散射效果及治疗深度Calculated fluence profiles for 3-mm and 10-mm diameter spot size of equal fluence 6363激光系统6464治疗色素增加性皮肤疾病的激光系统治疗色素增加性皮肤疾病的激光系统波长：波长：500-1000nm脉度：脉度：10-9 秒（纳秒）秒（纳秒）色

18、基：黑素小体色基：黑素小体靶位：色素细胞或组织靶位：色素细胞或组织机制：爆破效应机制：爆破效应6565治疗色素性皮肤疾病的激光治疗色素性皮肤疾病的激光 v绿色激光：绿色激光：铜蒸汽激光（铜蒸汽激光（511nm) 氪离子激光（氪离子激光（520-530nm） 脉冲染料（脉冲染料（510nm、300ns） 倍频倍频Nd:YAG(532nm、5-10ns)v红色激光：红色激光：红宝石（红宝石（694nm、20-50ns） 翠绿宝石（翠绿宝石（755nm、50-100ns）v近红外激光：近红外激光：Nd:YAG(1064nm、10ns）6666绿色激光绿色激光v穿透较浅，用以治疗表皮色素性穿透较浅，用

19、以治疗表皮色素性疾病疾病v对雀斑和日光性黑子非常有效对雀斑和日光性黑子非常有效v氧合血红蛋白吸收较好，可形成氧合血红蛋白吸收较好，可形成紫癜和色素沉着紫癜和色素沉着6767红色激光红色激光v穿透较深穿透较深v可用来治疗表皮和真皮的色可用来治疗表皮和真皮的色素性疾病素性疾病v氧合血红蛋白吸收差，不形氧合血红蛋白吸收差，不形成紫癜和色素沉着成紫癜和色素沉着6868近红外激光近红外激光v穿透深穿透深v对深色皮肤人种治疗有优势对深色皮肤人种治疗有优势v治疗文身和太田痣非常有效治疗文身和太田痣非常有效6969Graphical representation of the Q-switched 6-8 n

20、anosecond pulse duration (determined at mid-point height, each square in the chart symbolizing 4 ns).7070Q-开关激光适用于那些色素疾病的治疗？开关激光适用于那些色素疾病的治疗？7171适应症适应症7272治疗终点治疗终点(QS694nm)7373临床终点临床终点(QS1064nm)7474QS1064nm治疗终点7575治疗血管性皮肤疾病的激光系统治疗血管性皮肤疾病的激光系统v波长：532nm,585nm,595nm,1064nmv脉宽：长脉冲宽度（1-10ms)v色基：血红蛋白v靶位：血

21、管内皮v机制：蛋白质凝固7676长脉冲532激光(倍频KTPNd:YAG)v优点：波长覆盖血红蛋白的吸收峰值，选择性好，有理想的优点：波长覆盖血红蛋白的吸收峰值，选择性好，有理想的脉冲宽度脉冲宽度v缺陷：穿透深度有一定的局限性。缺陷：穿透深度有一定的局限性。v临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣7777脉冲染料585激光v优点：波长覆盖吸收峰值，选择性好。优点：波长覆盖吸收峰值，选择性好。v缺陷：脉冲宽度过于窄小，穿透深度不理想缺陷：脉冲宽度过于窄小，穿透深度不理想v临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣7878脉冲染料脉冲染料595激光激

22、光v优点：具有一定的穿透深度，有理想的脉冲宽度优点：具有一定的穿透深度，有理想的脉冲宽度v缺陷：波长偏离吸收峰值，选择性削弱。缺陷：波长偏离吸收峰值，选择性削弱。v临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣7979长脉冲1064激光(Nd:YAG)v优点：良好的穿透深度，有理想的脉冲宽度优点：良好的穿透深度，有理想的脉冲宽度v缺陷：选择性削弱。缺陷：选择性削弱。v临床：深部的血管扩张、鲜红斑痣临床：深部的血管扩张、鲜红斑痣8080脱毛激光脱毛激光v波长：波长：694nm, 755nm, 800nm, 1064nmv脉宽脉宽: 大于大于10msv色基：黑色素色基：黑色素v靶

23、组织：毛乳头生长部位靶组织：毛乳头生长部位v机制：热凝固变性机制：热凝固变性8181翠绿宝石激光翠绿宝石激光v755nm可见光，红色可见光，红色v色素吸收非常好，但较红宝石稍弱色素吸收非常好，但较红宝石稍弱v色素沉着风险叫红宝石小色素沉着风险叫红宝石小8282半导体激光半导体激光v800nm，红色红色v色素吸收良好，但较红宝石和翠绿宝石色素吸收良好，但较红宝石和翠绿宝石激光差激光差v色素沉着的风险明显比红宝石和翠绿宝色素沉着的风险明显比红宝石和翠绿宝石小石小v穿透深度明显要比上两激光深穿透深度明显要比上两激光深v激光设备体积最小，易于搬运激光设备体积最小，易于搬运8383Nd: YAG激光激光

24、v1064nm，红外线红外线v色素吸收性较差色素吸收性较差v色素沉着的风险小色素沉着的风险小v穿透深度深穿透深度深v只有毫秒级激光才能有效脱毛只有毫秒级激光才能有效脱毛8484磨削激光系统磨削激光系统v波长：2940nm,10600nmv脉宽：微妙v色基：水v靶位：表皮v机制：磨削/热刺激/愈合机制8585皮肤年轻化激光皮肤年轻化激光v波长：波长：532nm, 585nm, 595nm,1064nm, 1320nm, 1450nm, OPT光光, RFv脉宽：微秒至毫秒脉宽：微秒至毫秒v色基：血红蛋白、水、胶原色基：血红蛋白、水、胶原v靶位：血管内皮、真皮纤维母细胞靶位：血管内皮、真皮纤维母细胞/胶原胶原8686血红蛋白为色基的激光血红蛋白为色基的激光v波长：532nm, 585nm, 595nm, 1064nmv脉宽：微妙至毫秒v能量：引起血管亚损伤的能量v机制：热对血管内皮细胞的刺激，并由此刺激血管周围III型胶原的增生8787水和胶原为主要色基的激光v波长：1064nm,1320nm, 1450nm，RFv脉宽：微妙或毫秒v能量：引起临床皮肤亚损伤的能量v机制：刺激真