1、1l激光的最初的中文名叫做激光的最初的中文名叫做“鐳射鐳射”、“萊塞萊塞”，是它的英文名稱，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英的音譯，是取自英文文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各單詞頭一個字母組成的的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞。意思是縮寫詞。意思是通過受激發射光擴大通過受激發射光擴大。激光的英文全名已經完全表達了制造激光的主要過。激光的英文全名已經完全表達了制造激光的主要過程。程。1964年按照我國著名科學家錢學森建議將年按照我國著名科學家錢學森建議將“光受激發射光受激發射”改稱改稱“激光激光”。1l激光

2、是20世紀以來，繼原子能、計算機、半導體之后，人類的又一重大發明，被稱為“最快的刀”、 l“最準的尺”、“最亮的光”和“奇異的激光”。它的亮度為太陽光的100億倍。 l激光的原理早在 1916 年已被著名的美國物理學家愛因斯坦發現，但直到 1960 年激光才被首次成功制造。激光是在有理論準備和生產實踐迫切需要的背景下應運而生的，它一問世，就獲得了異乎尋常的飛快發展，激光的發展不僅使古老的光學科學和光學技術獲得了新生，而且導致整個一門新興產業的出現。激光可使人們有效地利用前所未有的先進方法和手段，去獲得空前的效益和成果，從而促進了生產力的發展。 1l激光除具有與一般光相同的性質外，還具有高亮度（

3、高功率）、單色性、方向性、相干性好等特點。利用激光在皮膚組織上所產生的特殊生物效應，可以治療多種皮膚病。l （1）激光的皮膚生物學效應 激光與皮膚組織的生物學效應取決于激光與皮膚組織兩方面：一方面與激光的波長、輸出功率（能量）、輸出方法、作用的劑量等因素有關；另一方面與皮膚組織的色澤、含水量、導熱系數、厚度、致密性有關。1l 1）激光對皮膚組織的作用 皮膚的毛發、汗腺及皮脂腺等具有不同的光學性質，當輻射進入皮膚組織各層中，部分被傳送，部分被吸收，部分在細胞層內繼續透射，直至入射光能量被吸收，較長的波長吸收后有非常少地折射，被重新發射出來（即熒光）。一般地說，以皮膚顏色的影響最大，如淺色的高加索

4、皮膚在照射可見光和近紅外光1l時嗎，在皮膚內由于膠原而散射，結果反射大大地減少。在紫外線波長小于320nm，在角質層或表皮的吸收量大。從紫外線280nm至紅外線1000nm，波長越長，進入皮膚組織（貫穿）也越深。l a.反射：是由于一種介質進入另一種介質在界面上折射系數的改變而引起的。因為空氣和皮膚的折射系數不同，垂直的入射光5%-7%在角質層被反射了。在可見光中這個表面反射系數相對不變。1lb.散射：由于分子、粒子、細胞器和細胞而引起的方向性改變。lC.吸收：是指光能在組織內轉化成熱能、化學能，變成熒光、磷光等能量方式。透射通過皮膚層而光能未被衰減。l2）不同波長激光在皮膚組織上的吸收與透射

5、 不同波長激光在皮膚組織上的吸收與透射是不同的。為了達到預期的目的，可選擇相應的激光波長，達到一定的組織深度，被生物組織吸收而產生預1l期的生物學效應，因此不同波長的光在皮膚各層的吸收和透射是很重要的。1931年A.Bachem對皮膚各層次的吸收與透射的研究至今仍被大家所引用，見表1皮膚層次厚度（mm）A/T% 波 長（nm）20025028030048055075010001400角層0.3AT10081198515663420801387227829715644棘細胞層0.5AT8116918162357107713656651628真皮層2.0AT11090160561720442148

6、17208皮下組織25AT50210170801l3）光吸收與皮膚組織的關系 人的皮膚顏色是由表皮下包括細胞和其他一些因素決定的。在近紫外線、可見光、近紅外線中，黑色皮膚的吸收比白色皮膚大，至于有多少，即取決于黑素的多少，又與激光波長有關，但對于波長小于300nm和大于2000nm的激光，膚色的影響便不起作用了，吸收率都一樣，大約為95%。1l熱效應l壓強作用l電磁場效應l光化學反應l選擇性光熱作用la.熱效應 其產生方式主要是碰撞生熱和吸收生熱l（a）碰撞生熱：當可見光、紫外線與生物分子相互作用時，光子被吸收，生物分子被激活，被激活1l的生物分子可通過與周圍分子的多次碰撞逐漸失去它所獲得的光

7、能，周圍分子則獲得平移能（振動能和移動能），生物組織溫度上升變熱。l(b)吸收生熱：當紅外光光子被偶極分子（如水分子）吸收時，光能轉變為該分子的振動能和轉動能，使溫度升高。皮膚組織含有75%-95%水分，因而皮膚對紅外光的吸收升溫與水分子有關。l（c）皮膚組織熱作用：皮膚吸收光能后溫度上升，導致皮膚組織損傷，其破壞作用與溫度高低有關1l如當溫度為37-39時，皮膚有溫熱感；43-44時，皮膚出現潮紅；45為皮膚的痛閾；47-48時，4-9秒皮膚在表皮和真皮之間有炎性滲出物，形成水泡；45-60時，皮膚內蛋白質凝固；50時，傳導熱的神經纖維被破壞；55-60時，受照射部位皮膚出現凝固性壞死；10

8、0時，細胞內外的水沸騰，水蒸氣將細胞膜和皮膚組織破壞；300-400時，皮膚組織碳化（血液和血漿蛋白發生干性壞死），皮膚呈現棕黑色；530以上，皮膚組織燃燒；當溫度繼續升高，照射處皮膚組織氣化。1l（d）皮膚組織的熱化作用 當皮膚組織吸收光能后會發生某些吸熱的化學反應，即熱化作用。熱化作用和光化作用有兩點區別：1.熱化作用其反應與溫度成正比，因為溫度增加分子間碰撞頻率和使分子所獲得的能量有所增加，而光化作用幾乎與溫度變化沒關系；2.光化作用產生受激分子、原子和自由基，而這些在熱化作用時是不會產生的。因此低功率激光照射時，它們往往不直接造成組織的壞死，而是通過皮膚組織內的核酸、蛋白質、類固醇、黑

9、素、尿素等，吸收不同的光譜進行熱傳導，導致組織的損傷。1lb.壓強作用：當光照在皮膚上，光子與皮膚碰撞形成輻射壓力，一般稱光壓。產生光壓很微小，一般可以忽略不計。但激光的能量密度極高，如將1瓦的氬激光光斑聚集于半徑為0.5nm的微粒時（質量約1012g），其輻射壓力為1015N，微粒將獲得105克的加速度，為地面重力加速度的10萬倍。這種激光輻射壓在皮膚上將是不可忽視的能量，同時會聚在很小一點上的光能瞬時轉化為熱能，使組織由液體到氣體，甚至由固體的生物組織直接氣化，在細胞組織內產生微型爆炸，壓強急劇增高，以超音速迸發出來1l產生極大的反沖力，可高達幾百千克，壓強可達幾十至幾百個大氣壓。這種壓強

10、叫做激光二次壓強，它比光壓大得多，對皮膚組織的破壞力也是很嚴重的。lc、電磁場效應：激光比太陽光亮100萬倍，因此，激光是非常強的電磁波。如果將激光光束聚集為幾個微米時，功率密度可達1013W/cm2，此時可產生高壓、高溫、高電磁場強度（可達108V/cm2），在生物體內引起一系列的創傷。在組織內產生諧波，組織內正負電荷在電場作用下振動而產生諧波，導致生物細胞的損傷；產生自由基，在組織內可導致細胞水腫、損傷；產生雙光子、多光子吸收致使組織內發生化學效應和自由基的形成，造成生物細胞損傷；產生布里淵散射，激光的強電場在皮膚組織1l水分中產生布里淵散射，其脈沖頻率可達兆赫，這種脈沖將造成細胞損傷乃至

11、細胞破裂。ld.光化學反應：是指光生物學改變所產生的反應。它有兩種基本的類型：直接的和間接的（敏化的）。直接的光化學反應是生物分子吸收光發生了化學改變，或與不同的分子產生反應，如光合作用、光異構作用、光分解作用、光聚合作用等；間接的光化學反應是指某種能吸收光的物質進入生物系統后，在光的照射下引起后者對光的敏感性，從而導致生物體的一系列反應，該反應有稱光動力學作用，如血卟啉光敏治療皮膚惡性1l腫瘤。le.選擇性光熱作用l（a）熱效應：激光光能被生物組織吸收主要被轉換為熱能，其生物學作用與組織上產生溫度直接相關。當溫度高于60，大多數蛋白質發生變性；溫度高于70DNA變性；溫度在100以下大分子發

12、生變性，如Van der Waals鍵斷裂；溫度超過100細胞內水分超過沸點發生氣化。水蒸發體積發生急速增大產生的壓力作用導致細胞、血管損傷，當溫度進一步升高導致組織凝固壞死、炭化。組織吸收熱的同時熱向鄰近組織傳導而使組織溫度下降，熱向四周傳導叫作熱弛豫，不同組織的熱弛豫速度不相同。當組織因熱傳導溫度下降二分之一所需的時間叫作熱弛豫1l時間(thermal relaxation time，TRT）。一般說體積小的組織TRT小于體積大的。如黑素小體0.121.0um，TRT=1微秒，而直徑為1050um的毛細血管其TRT=1毫秒；而血管直徑為400um，TRT=100毫秒。l 組織熱效應由最初作

13、用在色基（色基靶基）上的激光能量，和來自繼發的鄰近組織的熱傳導所引起的。影響熱損傷的程度和范圍，主要是靶上獲得的溫度高低決定了它受損傷的程度，其次是由熱傳導影響了在靶上駐留的時間。總之，組織損傷程度由能量密度（治療劑量）、脈寬（脈沖持續時間，即治療照射時間）和熱傳導所決定的。1l（b）機械作用：激光在組織上的生物學效應主要可分為熱作用和非熱作用兩種。非熱作用可由激光直接或熱作用繼發而形成。非熱作用主要包括機械作用（photomechanical effects）、電磁場作用和光化學作用。光機械作用在高功率短脈寬治療中尤為突出。它在皮膚組織中產生的熱膨脹熱動力學作用，光聲學作用都將對治療靶造成毀

14、滅性損傷。如作用在紅細胞上的脈沖染料激光，可產生100萬的高溫，爆炸形成的沖擊波將毛細血管擊破；在色素增生類皮膚病的治療中，調Q開關的一些激光器，如調Q紅寶石激光、調QNd:YAD激光、調Q藍寶石激光，在黑色素小體上產生的等離子體溫爆炸式所產生的1l的沖擊波，對黑色細胞的破壞，也是光機械作用的結果。l（c）選擇性光熱作用（selective photothermalysis effets）：選擇性光熱作用是激光被組織吸收后的相互作用的過程，也是指作用對特定靶的產生預期希望達到的目的。因為選擇性光熱作用最終是將激光能量直接作用在皮膚治療靶上，如黑色素小體、血紅蛋白、水分子，造成靶的壞死，而對鄰近

15、正常組織不引起損傷。1l（d）選擇性光熱作用包括三個方面內容：根據不同靶基對作用波長有選擇性吸收的。l 靶基對波長的選擇有兩個因素：首先，該波長對靶基有較高的吸收率（此相對于鄰近組織而言），以避免對周圍組織因吸收而導致熱損傷。其次，不同波長的光對皮膚組織吸收與透射是各不相同的。在可見光范圍內，隨著波長的增加，其在皮膚組織內透射作用也加深，為了對不同深度的靶基治療，選擇相應透射深度的波長也是重要的，如含氧血紅蛋白在可見光光譜中雖然都有1l吸收作用，但它有三個吸收峰值，即418nm、577nm、542nm，臨床上除418nm波長因其在組織上作用甚為表淺，故很少應用之外，577nm、542nm這兩個

16、波長使用較多，因577nm波長含氧血紅蛋白的吸收率高于542nm波長外，其波長作用深度也較之更深些，所以臨床上常選用578.2nm（銅蒸汽激光），585nm（染料激光）波長的光治療位于真皮中的鮮紅斑痣；542nm或532nm波長的光治療淺表的毛細血管擴張。l 治療的激光劑量能夠在靶上有足夠的能量。簡而言之，即對治療靶造成壞死。臨床上選擇的高功1l率短脈沖激光器，如調Q紅寶石激光、調Q Nd:YAG激光、脈沖染料激光等在靶上功率可達1091012W，產生的熱可達107。可見該類激光對靶的破壞是充分的，是以往使用的連續激光器件所不可比擬的。l 短脈寬 以照射時間（治療時間）短于靶的熱弛豫時間（TR

17、T），使熱損失局限在治療靶上，不會因熱傳導造成鄰近周圍組織的損傷。TRT與生物組織性質、個體大小相關，如黑素小體的TRT為1微秒，皮膚組織TRT為1毫秒，管徑不同的血管TRT也不相同，直徑為50um，TRT為12毫秒1l直徑為400um，TRT為100毫秒。l 波長的選擇、劑量的控制、脈沖寬度的設定是構成選擇性光熱作用的關鍵所在，只有對治療的疾病醫學和生物學性質全面的了解和正確運用波長、劑量和TRT才能達到選擇性光熱作用預期的目的，取得最佳的治療效果。1l近40年來，隨著科學技術的不斷進步，激光在皮膚組織上生物學作用研究日益深入，應用新的醫學激光理論指導臨床實踐，出現了許多新型醫學1l見表1種

18、類激光器波長工作方式制式 脈寬主要途徑氣體He-Ne632.8nm連續 普通理療、針灸、光動力學CO210600nm連續 超脈沖 普通普通 毫秒級凝固、氣化、切割磨皮、袪化、切割Ar+488.0nm連續 普通表皮色素及血管增生性疾病514.5nm連續 普通固體半導體800脈沖普通 毫秒級脫毛紅寶石694.3nm脈沖普通 毫秒級調Q 納秒級表皮色素及血管增生性病變翠綠寶石755nm1064nm脈沖連續普通 毫秒級調Q 納秒級 普通 脫毛真皮色素增生性病變凝固、融合、氣化Nd:YAG倍頻532nm脈沖脈沖調Q 納秒級普通 毫秒級調Q 納秒級真皮色素增生性病變表皮血管增生性病變表皮色素增生性病變Er

19、:YAG2940nm脈沖普通 毫秒級磨皮、袪皺1種類激光器波長工作方式制式 脈寬主要途徑液體有機染料585nm395nm脈沖脈沖普通 微秒級普通 毫秒級表、真皮血管增生性病變其他半導體800脈沖普通 毫秒級脫毛1l激光治療分為弱激光治療、強激光治療、光動力學治療三種。l（1）弱激光治療：通常利用弱激光的生物刺激用于理療和針灸治療。l1）激光理療：激光理療的生理作用可因激光波長不同而不同，紅外光波長如散焦CO2激光和Nd-YAG激光、砷化鎵激光的主要作用是溫度效應，用于改善局部血液循環及組織營養、促進炎癥吸收及肉芽和1l上皮生長如慢性潰瘍、凍瘡、寒冷性多形紅斑等；可見光波長如He-Ne激光、He

20、-cd激光及Ar激光有提高機體免疫功能及白細胞吞噬功能、鎮痛及促進傷口愈合等作用，用于治療帶狀皰疹、單純皰疹、斑禿、白癜風等；紫外線波長（短于400nm）小劑量時可增強RNA和DNA活性，促進創口愈合，中等劑量則抑制其活性，故用于治療增殖性皮膚病，大劑量可使RNA和DNA失活甚至細胞死亡，故用于清創殺菌。激光理療通常應遵循小劑量和短療程原則。1l2）激光針灸：用He-Ne激光或N2激光、Ar+激光束作光針，用散焦CO2激光或砷化鎵激光、Nd:YAG激光作光灸照射穴位治療多種疾病，具有無痛、無菌、安全等特點。選穴原則、療程及適應癥與傳統針灸相同。l（2）強激光治療的主要生物效應為熱效應，在一定溫

21、度和時間的聯合作用下，激光熱能可以導致組織細胞變性、凝固和汽化，因而治療大體上分為凝固和汽化兩類。凝固時組織吸收的能量密度較低，溫度超過60可以使蛋白質凝固變性、組織喪失生理功能，止血及融合（血管、神經、輸卵管吻合）亦是凝固的結果，只是破壞程度較輕。1l氣化時組織吸收的能量密度較高，溫度達200以上時，組織中的水分被瞬間汽化而發生爆炸變成氣體，切割是汽化作用的應用。通常臨床上將強激光分為連續、半（準連續）波激光和脈沖激光。l1）連續、半（準）連續波激光：大多數普通制式連續、半連續波激光如CO2激光、Nd:YAG激光、氬激光、銅蒸汽激光和溴化銅激光等，其熱效應是非特異性的、無選擇的，尤其是激光與

22、組織作用的時間沒有得到有效控制，使病變組織吸收的熱能有足夠時間擴散至周圍正常組織中，造成不必要的熱1l損傷。因此連續、半連續波激光治療時較難避術后瘢痕形成。l2）脈沖激光：脈沖激光的治療原理是利用組織中的靶色基如血管中的氧合血紅蛋白、黑素小體、染料顆粒等優先吸收某一波長激光能量而導致熱損傷，同時通過調Q鎖膜技術及頻率轉換技術，大大縮短激光與組織的作用時間，有效避免激光熱能彌散對正常組織造成熱損傷，這種原理稱選擇1l性光熱分解。脈沖激光根據脈寬時間分為長脈沖激光和短脈沖激光，長脈沖激光的脈寬時間為毫秒級，如翠綠寶石激光、半導體激光、染料激光、超脈沖CO2激光、鉺激光等，可選擇性治療多毛、血管增生

23、性病變和磨皮術。短脈沖激光亦稱Q開關激光，其脈寬時間為納秒級，如Q開關紅寶石激光、Q開關Nd:YAG激光、Q開關翠綠寶石激光，可選擇性治療色素性疾病。目前這類激光已廣泛用于臨床，尤其對太田痣、雀斑、某些咖啡斑等色素增生病變、各種文刺的清除和脫毛治愈率很高，但對血管增生性病變如鮮紅斑痣、血管1l瘤、血管擴張治愈率相對較低。l 選擇性光熱分解的條件是： l a.激光的波長必須為靶色基優先吸收；l b.激光的脈沖時間（脈寬）必須靶色基熱馳豫時間（靶色基溫度冷卻時間的63%）；l c.激光的能量密度必須足夠引起靶色基損傷。通常熱馳豫時間（秒）約等于靶色基大小的平方毫米，如一個10-3mm黑素小體熱馳豫

24、時間為（10-3）2 即1微秒。l（3）激光光動力學治療：激光光動力學療法是光敏治療的一種，有分子氧參與的光敏反應稱為動力學治療(FDT)，用激光作為光動力學療法的光源稱激光FDT。臨床常用的光敏劑主要有血卟啉衍生物HpD、5-氨基酮戊酸1l（5-ALA）、苯卟啉衍生物（BPB)、間四羥基苯二氫卟吩和酞菁類。光敏劑易滯留于腫瘤組織內，被注射后，用620-640nm波長的激光照射腫瘤組織激活光敏劑，處于激發態的光敏劑可將能量共振轉移給周圍環境中存在的分子氧，使之變成活性很強的單態氧，而單肽氧可與組織和細胞中的磷脂不飽和脂肪酸的酰基鏈、蛋白質的色氨酸、組氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、核酸的鳥苷等發生氧化反

25、應，這些物質是細胞的基本組成部分，若被氧化破壞可發生不可逆損傷細胞死亡。l 臨床上激光FDT用于治療鮮紅斑痣、血管瘤、1l銀屑病、日光性角化、各種皮膚良性腫瘤和早期無轉移的惡性腫瘤，如增殖性紅斑、蕈樣肉芽腫、鱗狀上皮瘤、基底細胞癌、濕疹樣癌和鮑溫病等。1l見以下圖片1111111111111111l1l超脈沖CO2激光是一款多功能、多科室手術治療設備。配置單模、連續和脈沖三種激光輸出方式，滿足臨床切割、切除和凝固的需要；高精確的激光光束確保精確治療，術后無瘢痕；切口精細，激光對組織的氣化深度僅為0.01nm，手術具有不出血、時間短、無痛苦、愈合快、無碳化、并發癥少等優點。皮膚科臨床適應癥主要有

26、色素痣、脂溢性角化、毛發上皮瘤、汗管瘤、瞼黃瘤、雀斑、皮膚淺表良性腫瘤等。1l通常激光器和波長不同其并發癥亦不相同，總的來說連續波半連續波激光的并發癥大于脈沖激光，而長脈沖激光的并發癥大于短脈沖激光，即使根據選擇性光熱分解原理設計的新型脈沖激光，如果能量密度、脈寬時間、光斑大小及重疊率等參數設置不當或不適合的病人選擇，仍可導致并發癥發生。l（1）增生性瘢痕：多見于連續和半連續激光，如連續CO2激光和Nd:YAG激光。l（2）皮膚質地改變：多見于連續波、半連續波激光和Q開關Nd:YAG激光1064nm波長，Q開關紅寶1l石激光、Q開關翠綠寶石激光。l（3）色素減退：多見于氬激光和Q開關紅寶石激光、Q開關Nd:YAG激光1064nm波長。l（4）色素沉著：多見于CO2激光、Q開關Nd:YAG激光1064nm波長。l（5）紫癜：多見于脈沖染料激光585nm或595nm波長。l（6）濕疹樣反應及粟粒疹：見于調Q制式的激光。1l激光治療的危險性通常分為光束危險和非光束危險兩類：l（1）