激光与光子基础知识

1、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 4 + e e e + e e e P1 P1 P1 P2 P1 P2 激光谐振腔 激光的特性 单色性单色性 相干性相干性 方向性方向性 高能量和聚焦性高能量和聚焦性 激光激光 普通光普通光 激光与普通光激光与普通光 8 激光的颜色激光的颜色 波长决定了激光的颜色，不同波长的激光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。表现为不同颜色的光。 为了获取不同波长的光，需要不同的激光为了获取不同波长的光，需

2、要不同的激光 介质介质 激光器的分类 + - Nd:YAG Rod Pumping Lamp Gold Coated Pumping Cavity Mirror Mirror Laser Head Cylindrical Waveguide 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 x-rays cosmic rays Microwaves TV and radio waves Excimer Argon KTP Dye Ruby Alexandrite Nd:YAG Er:YAG C

3、O2 190 - 390 488 - 514 532 577-630 755 694 1064 2940 10600 UV VISIBLE INFRARED 400 nm700 nm Holmium 2100 激光器的分类激光器的分类 连续激光连续激光 CO CO2 2, ,氩，氪，氪离子染料激光氩，氪，氪离子染料激光 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 脉冲激光脉冲激光 Q- Q-开关激光开关激光 激光的分类激光的分类 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 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

4、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（吸组成，具有不同的光学属性（吸 收和反射光能力）收和反射光能力） 不同皮肤结构能吸收或反射不同不同皮肤结构能吸收或反射不同 波长的光波长的光 大多数光是能穿透皮肤的。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不同，为我们使用光进行治疗提 供了可能性。供了可能性。 u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。 u光机械效

5、应：组织分裂，脉冲激光约0.2微秒或稍 短。 u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。 u光生物刺激作用：使用低能量激光刺激组织细胞 反应。 u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 20 治疗色素性皮肤疾病的激光治疗色素性皮肤疾病的激光 绿色激光：

6、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) 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） 近红外激光：近红外激光：Nd:YAG(1064nm、10ns） 21 绿色激光绿色激光 穿透较浅，用以治疗表皮色素性疾病穿透较浅，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，可形成紫癜和色氧合血红蛋白吸收较好，可形成紫癜和色 素沉着素沉

7、着 22 红色激光红色激光 穿透较深穿透较深 可用来治疗表皮和真皮的色素性疾病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，形成紫癜和色氧合血红蛋白吸收差，形成紫癜和色 素沉着风险较低素沉着风险较低 23 近红外激光近红外激光 穿透深穿透深 对深色皮肤人种治疗有优势对深色皮肤人种治疗有优势 治疗文身和太田痣非常有效治疗文身和太田痣非常有效 24 维 纳 斯 Q532:雀斑、咖啡斑雀斑、咖啡斑 Q755:雀斑、太田痣雀斑、太田痣 Q1064：太田痣、文刺太田痣、文刺 VPW532:血管、皱纹、痤疮血管、皱纹、痤疮 25 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 波长：53

8、2nm,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 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。 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 27 脉冲染料585激光 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。 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

9、深度不理想 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 28 脉冲染料脉冲染料595激光激光 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 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。 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 29 长脉冲1064激光(Nd:YAG) 优点：良好的穿透深度，有理想的脉冲宽度优点：良好的穿透深度，有理想的脉冲宽度 缺陷：选择性削弱。缺陷：选择性削弱。 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 30 脱毛激光脱毛激光 波长：波长：6

10、94nm, 755nm, 800nm, 1064nm 脉宽脉宽: 大于大于10ms 色基：黑色素色基：黑色素 靶组织：毛乳头生长部位靶组织：毛乳头生长部位 机制：热凝固变性机制：热凝固变性 31 能为能为色基色基理想吸收理想吸收波波 长长的激光的激光 激光照射时间（脉冲激光照射时间（脉冲 宽度）必需短于色基宽度）必需短于色基 的的热驰豫时间热驰豫时间 高能量激光高能量激光 当激光波长处于色基吸收峰值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时，其光子能量被转移到最终 具有临床效果色基分子上，而具有临床效果色基分子上，而 周围色基竞争吸收最少，且当周围色基竞争吸收最少，且当 脉宽等于

11、或小于该组织的热弛脉宽等于或小于该组织的热弛 豫时间时，激光所产生的热效豫时间时，激光所产生的热效 应仅限于靶组织，而不引起周应仅限于靶组织，而不引起周 围组织热损伤和瘢痕。围组织热损伤和瘢痕。 选择性光热作用选择性光热作用 32 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 33 选择性选择性光热作用的过程光热作用的过程 携带足够

12、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。 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。 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。 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。 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。 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 Water Melanin Hemoglobin Oxyhemog

13、lobin 36 光对组织的穿透深度 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 4005006007008009001000 Wavelength nm Effective Penetration cm 37 不同波长的光对皮肤穿透 38 Penetration Depth Lasers 39 光斑大小光斑大小/治疗深度治疗深度 By Spot Size 40 能量大小能量大小/治疗深度治疗深度 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

14、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 Time 20 m 140 s 50 m 1.2 ms 100 m 3.6 ms 300 m 5-10 ms v 小的色基热量低 v无论加热还是散热都很快 大的色基

15、热量高 v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：

16、 532nm、585nm、595nm、1064nm 脉冲宽度： 0.5-100ms 皮肤科激光治疗中心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：激光脱毛： 694nm、755nm 、 800nm、1064nm，IPL 光子 新一代半导体激光脱毛：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 激光脱毛机制激光脱毛机制 激光 作用于皮肤 毛囊中的黑色素毛囊中的黑色素 选择性吸收选择性吸收 局部产生高热 毛发再生组织毛发再生组织 热坏死热坏死 抑制毛 发生长 激光作用于皮肤，被毛囊中的激光作用于皮肤，被毛囊中的 黑色素选择性吸收，局部产生高黑色素

17、选择性吸收，局部产生高 温，通过热扩散作用使毛囊局温，通过热扩散作用使毛囊局 部的毛发再生组织发生热坏死，部的毛发再生组织发生热坏死， 从而使毛发失去再生能力从而使毛发失去再生能力,同时同时 又不损伤周边组织又不损伤周边组织 局灶性光热作用原理局灶性光热作用原理局灶性光热作用原理局灶性光热作用原理 Fractional means 点阵意义 ShotNormal 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

18、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, Fo

19、tona, 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强脉冲光治疗技术强脉冲光治疗技术 IPL

20、Head Components Reflector Linear Xenon Flashlamp 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： 黑色素黑色素：祛斑 血红

21、蛋白血红蛋白：血管型疾病的治疗 水、胶原水、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,因此我因此我 们需要的是一组滤光镜片而不是们需要的是一组滤光镜片而不是 单个治疗头单个治疗头 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

22、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，