美容激光基础

1、1什么是光？光具有两种含义： 粒子性 光子 电磁波： 振幅（强度） 波长或频率（Hz) 光速：3 x 108 m/sec（真空）AmplitudeWavelength2电磁辐射波电场磁场传播方向C=f3电磁波谱电磁波谱4电磁辐射电磁辐射是能量的一种基本形式是能量的一种基本形式具有波的特性和粒子特性具有波的特性和粒子特性电磁辐射波包括：无线电、射频能、微电磁辐射波包括：无线电、射频能、微波、红外线、可见光、紫外线、波、红外线、可见光、紫外线、X线、和线、和咖玛线咖玛线5电磁辐射激光脉冲强光脉冲紫外光射频能量6激 光7LASER = Light Amplification Stimulated E

2、mission RadiationLASER medium = Gas (CO2) Liquid (Dye) Solid (Nd:YAG) Semiconductors (Diode) 激光激光8Laser Typesx-rayscosmic raysMicrowavesTV and radiowavesExcimerArgonKTPDyeRubyAlexandriteNd:YAGEr:YAGCO2190 - 390488 - 514532577-6307556941064294010600UVVISIBLEINFRARED400 nm700 nmHolmium21009+eee+eeeP1P

3、1P1P2P1P210激光谐振腔11Nd:YAG Laser Head YAG -Yttrium Aluminum Garnet Wavelength -1.06 micron (1064 nm), near I.R. pulses Pulsed Nd:YAG - Pulsed pumping lamp (flashlamp - e.g. Xe.)+-Nd:YAG RodPumping LampGold CoatedPumping CavityMirrorMirrorLaser HeadCylindricalWaveguide12激光的特性激光的特性单色性单色性相干性相干性平行性平行性高能量和

4、聚焦性高能量和聚焦性13激光激光普通光普通光激光与普通光激光与普通光14Collimated (non-divergent)CoherentNonMonochromaticBroad SpectrumNon-collimated (divergent)15Nd:YAG Laser Head YAG -Yttrium Aluminum Garnet Wavelength -1.06 micron (1064 nm), near I.R. pulses Pulsed Nd:YAG - Pulsed pumping lamp (flashlamp - e.g. Xe.)+-Nd:YAG RodPum

5、ping LampGold CoatedPumping CavityMirrorMirrorLaser HeadCylindricalWaveguide16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17激光的颜色激光的颜色波长决定了激光的颜色，不同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波长的激光表现为不同颜色的光光为了获取不同波长的光，需要为了获取不同波长的光，需要不同的激光介质不同的激光介质18激光器的分类激光器的分类连续激光连续激光 CO2,氩，氪，氪离子染料激光氩，氪，氪离子染料激光准连续激光或半脉冲激光准

6、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-开关激光开关激光19激光的分类激光的分类连续激光准脉冲激光脉冲激光20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21激光的能量单位激光的能量单位能量能量(energy):J能量密度能量密度(fluence or dose ):J/cm2功率功率(power)：W=J/sec辐射度（辐射度（Irradiance):W/cm2, J/cm2 / sec22激光激光-组织的作用方式组织的作用方式23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吸收：只有能量被吸收才具有治疗作用散射：是影响穿透的重要

7、因素传导：对组织不起任何作用24 Lasers25组织吸收能量组织吸收能量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)荧光荧光光化学反应光化学反应26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27组织变性组织变性时间相关温度相关2829崩解、热变性崩解、热变性30选择性光热作用选择性光热作用selective photothermolysis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激光照射时间（脉冲

8、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高能量激光高能量激光31物体的颜色光源：发光体所发射出的光波长决定了光源的颜色。物体：物体所反射出来的光波长决定了物体的颜色32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。33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

9、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34选择性选择性光热作用的过程光热作用的过程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。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，并传递到组织中（血红蛋白，黑素）蛋白热变性，并传递到周围细胞引起损伤。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。35波长波长/穿

10、透深度穿透深度皮肤的不同结构对的光吸收存在差异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靶基与周围组织颜色差异越大越好36波长波长/穿透深度穿透深度穿透深度：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。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。对一个特定波长的光来说，照射特定的组织，其穿透深度是不会发生改变的。37波长波长/穿透深度穿透深度治疗深度：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。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。特定波长

11、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。38光斑大小光斑大小/治疗深度治疗深度BySpotSize39能量大小能量大小/治疗深度治疗深度5102040波长与穿透深度波长与穿透深度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，单位cm-1.41不同波长的光对皮肤穿透42光对组织的穿透深度00.050.10.150.20.254005006007008009001000Wavelength nmEffective Penetration cm43Light Absorption I

12、nto TissueWaterMelaninHemoglobinOxyhemoglobin44Penetration Depth Lasers45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。46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

13、（蛋白变性）释放出来。47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较慢48吸收吸收/热变性热变性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。当温度超过40C时大多数蛋白质和核酸会发生变性变性与温度和时间均相关对蛋白质变性而言，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。49吸收吸收/临床临床黑色素：显微爆破血管内皮:凝固性坏死/变性

14、毛囊组织：凝固性坏死/变性胶原组织与纤维母细胞：皮肤年轻化常用的“光源”：激光、IPL、RF50波长波长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。 515253能量 / 皮肤反应54热容量 冷却热容量 = 物体温度上升或下降 1C 所需要的能量冷却时间：热驰豫时间55热容量 冷却时间小的物体（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56延迟宽度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

15、在靶组织内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。57热选择性大的物体小的物体（表皮）脉冲宽度 20 msTRT 80 msTRT 10 ms58热的选择性LargeobjectSmallobject59脉冲延迟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。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。60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

16、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61RadialDistance (mm)Skin Depth (mm)-10-8-6-4-2024681002468103mmDia.1-3mmTarget 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 sp

17、ot size of equal fluence 62激光系统63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64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：铜蒸汽激光（绿色激光：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：红宝石（红色激光：红宝石（694nm、

18、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）65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，可形成紫癜和色素沉氧合血红蛋白吸收较好，可形成紫癜和色素沉着着66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可用来治疗表皮和真皮的色素性疾病性疾病氧合血红蛋白吸收差，不形成氧合血红蛋白吸收差，不形成紫癜和色素沉着紫癜和色素沉着67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

19、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68Graphical representation of the Q-switched 6-8 nanosecond pulse duration (determined at mid-point height, each square in the chart symbolizing 4 ns).69Q-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？70适应症适应症71治疗终点治疗终点(QS694nm)72临床终点临床终点(QS1064nm)73QS1064nm治疗终点74治疗血管性皮肤疾病的激光系统治疗血

20、管性皮肤疾病的激光系统波长：532nm,585nm,595nm,1064nm脉宽：长脉冲宽度（1-10ms)色基：血红蛋白靶位：血管内皮机制：蛋白质凝固75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76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，穿透深

21、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77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78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79脱毛激光脱毛激光波长：波长：694nm, 755nm, 80

22、0nm, 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80翠绿宝石激光翠绿宝石激光755nm可见光，红色可见光，红色色素吸收非常好，但较红宝石稍弱色素吸收非常好，但较红宝石稍弱色素沉着风险叫红宝石小色素沉着风险叫红宝石小81半导体激光半导体激光800nm，红色红色色素吸收良好，但较红宝石和翠绿宝石激色素吸收良好，但较红宝石和翠绿宝石激光差光差色素沉着的风险明显比红宝石和翠绿宝石色素沉着的风险明显比红宝石和翠绿宝石小小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激光设备体积最小，易于搬运激光设

23、备体积最小，易于搬运82Nd: YAG激光激光1064nm，红外线红外线色素吸收性较差色素吸收性较差色素沉着的风险小色素沉着的风险小穿透深度深穿透深度深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83磨削激光系统磨削激光系统波长：2940nm,10600nm脉宽：微妙色基：水靶位：表皮机制：磨削/热刺激/愈合机制84皮肤年轻化激光皮肤年轻化激光波长：波长：532nm, 585nm, 595nm,1064nm, 1320nm, 1450nm, OPT光光, RF脉宽：微秒至毫秒脉宽：微秒至毫秒色基：血红蛋白、水、胶原色基：血红蛋白、水、胶原靶位：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85血红蛋白为色基的激光血红蛋白为色基的激光波长：532nm, 585nm, 595nm, 1064nm脉宽：微妙至毫秒能量：引起血管亚损伤的能量机制：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86水和胶原为主要色基的激光波长：1064nm,1320nm, 1450nm，RF脉宽：微妙或毫秒能量：引起临床皮肤亚损伤的能量机制：刺激