激光与光子基础知识

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LightAmplificationbytheStimulatedEmissionofRadiation激光与激光治疗仪器激光与激光治疗仪器4+++e¯e¯e¯+++e¯e¯e¯SpontaneousEmissionStimulatedEmissionP1P1P1P2P1P2激光谐振腔激光介质(i.e.crystal,gas,dye)全反射镜R-100%部分反射镜R-90%能量源(i.e.flashlamp,electriccurrent,laser)激光的特性•单色性•相干性•方向性•高能量和聚焦性激光普通光激光与普通光LaserWhiteLight8激光的颜色•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。•为了获取不同波长的光，需要不同的激光介质激光器的分类+-Nd:YAGRodPumpingLampGoldCoatedPumpingCavityMirrorMirrorLaserHeadCylindricalWaveguide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10LaserTypesx-rayscosmicraysMicrowavesTVandradiowavesExcimerKTPNd:YAGEr:YAG190-390488-514532577-6307556941064294010600UVVISIBLEINFRARED400nm700nmHolmium2100激光器的分类•连续激光CO2,氩，氪，氪离子染料激光•准连续激光或半脉冲激光铜蒸气激光•脉冲激光Q-开关激光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激光/光组织影响反射散射传输吸收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。激光/光组织影响的类型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。光机械效应：组织分裂，脉冲激光约0.2微秒或稍短。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。光生物刺激作用：使用低能量激光刺激组织细胞反应。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波长：500-1000nm脉度：10-9秒（纳秒）色基：黑素小体靶位：色素细胞或组织机制：爆破效应20治疗色素性皮肤疾病的激光•绿色激光：铜蒸汽激光（511nm)氪离子激光（520-530nm）脉冲染料（510nm、300ns）倍频Nd:YAG(532nm、5-10ns)•红色激光：红宝石（694nm、20-50ns）翠绿宝石（755nm、50-100ns）•近红外激光：Nd:YAG(1064nm、10ns）21绿色激光•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•氧合血红蛋白吸收较好，可形成紫癜和色素沉着22红色激光•穿透较深•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，形成紫癜和色素沉着风险较低23近红外激光•穿透深•对深色皮肤人种治疗有优势•治疗文身和太田痣非常有效24维纳斯Q532:雀斑、咖啡斑Q755:雀斑、太田痣Q1064：太田痣、文刺VPW532:血管、皱纹、痤疮25治疗血管性皮肤疾病的激光系统•波长：532nm,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，有理想的脉冲宽度•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27脉冲染料585激光•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•临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣28脉冲染料595激光•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。•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•缺陷：选择性削弱。•临床：深部的血管扩张、鲜红斑痣30脱毛激光•波长：694nm,755nm,800nm,1064nm•脉宽:大于10ms•色基：黑色素•靶组织：毛乳头生长部位•机制：热凝固变性31•能为色基理想吸收波长的激光•激光照射时间（脉冲宽度）必需短于色基的热驰豫时间•高能量激光•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具有临床效果色基分子上，而周围色基竞争吸收最少，且当脉宽等于或小于该组织的热弛豫时间时，激光所产生的热效应仅限于靶组织，而不引起周围组织热损伤和瘢痕。选择性光热作用32光热作用（photothermolysis)：–色基（血红蛋白，黑素或文刺颗粒）吸收光子(photo)能量–光子能量转变成热能(thermo)–靶组织因热能的作用而毁坏或变性(lysis)靶组织毁坏机制33选择性光热作用的过程•携带足够能量的光子经过皮肤到达色基。•表皮和真皮最小程度地吸收光子能量。•在靶组织中有足够多的光子吸收，并产生热量。•靶组织中（血红蛋白，黑素）蛋白热变性，并传递到周围细胞引起损伤。•体内的清除系统（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35LightAbsorptionIntoTissueWavelength(Microns)1.00.21020100,00010,0001,000100101.00.10.010.0010.0001WaterMelaninHemoglobinOxyhemoglobinAbsorptionCoefficient(percentimeter)CO2Er:YAG3.036光对组织的穿透深度00.050.10.150.20.254005006007008009001000Wavelength[nm]EffectivePenetration[cm]37不同波长的光对皮肤穿透38PenetrationDepth–Lasers39光斑大小/治疗深度BySpotSize40能量大小/治疗深度5102041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。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VesselDiameterThermalRelaxationTime20m140s50m1.2ms100m3.6ms300m5-10ms小的色基热量低无论加热还是散热都很快大的色基热量高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血管性皮肤疾病的治疗•激光的波长：–532nm、585nm、595nm、1064nm•脉冲宽度：–0.5-100ms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：694nm、755nm、800nm、1064nm，IPL光子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作用于皮肤毛囊中的黑色素选择性吸收局部产生高热毛发再生组织热坏死抑制毛发生长激光作用于皮肤，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，从而使毛发失去再生能力,同时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Fractionalmeans点阵意义ShotNormalskinHealingprocessCO2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复（Woundhealing)：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-ablativefractionallaser)–1320nm（Cynosure)–1410nm（Reliant)–1540nm(Palomar)–1550nm(Reliant,Solta))•气化型局灶型皮表重建(ablativefractionalresurfacing)–10600nm(Lumenis)•气化性点阵(ablativefractionallaser)–2790nm(Cutera)–2940nm(Alma,Fotona,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=IntensePulsedLight简单的说就是光谱为500–1200nm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IPLHeadComponentsReflectorLinearXenonFlashlampFilterCoatingLightGuideIPLBroadbandSpectrumwithCut-OffFilters•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:Lumenisone(OPT时代)/2004/Lumenis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：祛斑血红蛋白：血管型疾病的治疗水、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,因此我们需要的是一组滤光镜片而不是单个治疗头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。I