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1、1激光美容技術(shù)激光美容技術(shù)234目的要求目的要求1.掌握激光的定義、特性、激光對(duì)皮膚的掌握激光的定義、特性、激光對(duì)皮膚的生物學(xué)效應(yīng)和激光生物學(xué)效應(yīng)和激光的選擇光熱性原理的選擇光熱性原理;2.熟悉激光熟悉激光產(chǎn)生條件和過程產(chǎn)生條件和過程、激光的分類;、激光的分類;3.了解了解激光的發(fā)展史激光的發(fā)展史。5 5激光技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史激光技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史 1916年,愛因斯坦年,愛因斯坦在他在他的經(jīng)典著作的經(jīng)典著作“關(guān)于輻射關(guān)于輻射的量子理論的量子理論”中第一次中第一次提出了受激輻射的存在提出了受激輻射的存在和光放大的可能,從而和光放大的可能,從而創(chuàng)建了激光的基本原理創(chuàng)建了激光的基本原理Einstein6 6激

2、光技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史激光技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史 1960年年美國休斯公司實(shí)驗(yàn)室美國休斯公司實(shí)驗(yàn)室一位從事紅寶石熒光研究的年一位從事紅寶石熒光研究的年輕人輕人,梅曼(,梅曼(Maiman THMaiman TH)制)制成了世界上第一臺(tái)激光器成了世界上第一臺(tái)激光器紅紅寶石(寶石(rubyruby)激光。)激光。 梅曼在梅曼在7月月7日正式演示了世界第一臺(tái)日正式演示了世界第一臺(tái)紅寶石固態(tài)激光器;紅寶石固態(tài)激光器;Maiman7 7激光技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史激光技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史Maiman的第一臺(tái)激光器的第一臺(tái)激光器8 8中國第一臺(tái)激光器(中國第一臺(tái)激光器(19611961) 1961年年,長春光機(jī)所研制了我國的首臺(tái)紅寶石激光器。

3、,長春光機(jī)所研制了我國的首臺(tái)紅寶石激光器。91983年,年,Anderson RRAnderson RR和和Parrish JAParrish JA提出了選擇性提出了選擇性光熱作用理論,為美容激光醫(yī)學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)光熱作用理論,為美容激光醫(yī)學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。自20世紀(jì)80年代中期以后,隨著Q開關(guān)技術(shù)、倍頻技木、超脈沖技木、電腦掃描技木在激光領(lǐng)域的應(yīng)用,使得一些色素性皮膚病(如太田痣),血管性皮膚病(如鮮紅斑痣),多毛癥,皮膚老化等損容性皮膚病的治療,達(dá)到了近乎完美的效果。20世紀(jì)90年代進(jìn)入脈沖激光年代(美容激光)1010光盤存儲(chǔ)器原理光盤存儲(chǔ)器原理激光刻蝕與讀出激光刻蝕與讀出1111激光全息

4、防偽人民幣(建國50周年紀(jì)念幣)1212激光控制核聚變激光控制核聚變1313天文臺(tái)(激光導(dǎo)航星)來自納層來自納層的反射光的反射光(高度約(高度約100km)100km)最大高度最大高度約約35km35km來自空氣來自空氣分子的分子的RayleighRayleigh光光1414激光測(cè)距與激光雷達(dá)激光測(cè)距與激光雷達(dá)15激光產(chǎn)生的基本原理1616普通光源普通光源 普通光源是光的自發(fā)輻射。普通光源是光的自發(fā)輻射。 特點(diǎn):多波長、任意方向、特點(diǎn):多波長、任意方向、不相干。不相干。 普通光源向四面八方輻射普通光源向四面八方輻射, ,光線分散到光線分散到4 4p p球面度的立體球面度的立體角內(nèi)角內(nèi). .17

5、激光激光18光的波粒二象性光的波粒二象性 波動(dòng)性:傳播過程波動(dòng)性:傳播過程 具有頻率、波長、偏振具有頻率、波長、偏振 粒子性:光與物質(zhì)相互作用粒子性:光與物質(zhì)相互作用 具有能量、動(dòng)量、運(yùn)動(dòng)質(zhì)量具有能量、動(dòng)量、運(yùn)動(dòng)質(zhì)量19202122激勵(lì)系統(tǒng)激勵(lì)系統(tǒng)工作物質(zhì)工作物質(zhì)激光束激光束光學(xué)諧振腔光學(xué)諧振腔 激光器激光器 231、工作物質(zhì)、工作物質(zhì) 在熱平衡狀態(tài)下,一般介質(zhì)中的粒子都滿足滿足玻爾茲曼分布,即低能級(jí)的粒子數(shù)密度大于高玻爾茲曼分布,即低能級(jí)的粒子數(shù)密度大于高能級(jí)的能級(jí)的。要產(chǎn)生激光,必須首先改變粒子的分布,使高能級(jí)的粒子數(shù)密度大于低能級(jí)的(粒子數(shù)反轉(zhuǎn))。 只有在特殊的介質(zhì)中才能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn),

6、目前自然界中只找到數(shù)百種這樣的介質(zhì),稱激活介質(zhì),它們是激光產(chǎn)生的必要條件24mmm分類分類工作物質(zhì)工作物質(zhì)激勵(lì)方式激勵(lì)方式工作方式工作方式激光波長激光波長固體激光器固體激光器紅寶石紅寶石摻釹釔鋁摻釹釔鋁石榴石石榴石釹玻璃釹玻璃光泵激發(fā)光泵激發(fā)光泵激發(fā)光泵激發(fā) 光泵激發(fā)光泵激發(fā)脈沖脈沖連續(xù)、脈沖連續(xù)、脈沖 脈沖脈沖694.3nm1.06 1.06氣體激光器氣體激光器氦氖氦氖二氧化碳二氧化碳?xì)咫x子氬離子電激光電激光電激光電激光電激光電激光脈沖脈沖連續(xù)、脈沖連續(xù)、脈沖連續(xù)、脈沖連續(xù)、脈沖632.8nm10.06514.5nm 488nm半導(dǎo)體激光半導(dǎo)體激光器器砷化鎵砷化鎵注入式注入式連續(xù)、脈沖連續(xù)、

7、脈沖902nm液體激光器液體激光器染料染料激光激發(fā)激光激發(fā) 閃光燈激發(fā)閃光燈激發(fā)連續(xù)、脈沖連續(xù)、脈沖585nm(可調(diào)諧)可調(diào)諧)555nm25 2、激勵(lì)源 在工作物質(zhì)中,要實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn),還必須從外界提供能量,將處于低能級(jí)的粒子激發(fā)到高能級(jí)上 常用的激勵(lì)源:電能、光能、核能、光化學(xué)能26光學(xué)諧振腔光學(xué)諧振腔有三個(gè)作用: 提供正反饋,使光放大能在腔內(nèi)穩(wěn)定地振腔,為產(chǎn)生高密度同種受激輻射光子提供保證。 將腔內(nèi)部分激光由部分反射面耦合輸出。 確保激光的單色性和方向性。.激光光束激光光束全反射鏡全反射鏡l光學(xué)諧振腔示意圖光學(xué)諧振腔示意圖部分透光反射鏡部分透光反射鏡2728激光的特性激光的特性單色性好:

8、單色性好:光的顏色與波長相對(duì)應(yīng)單一波長的光為單色光。2930方向性好方向性好:由于諧振腔只允許沿軸線方向的光輸出,所以激光的發(fā)散角度很小,似一束平行光,故激光是方向性最好的光。 3132高亮度高亮度:由于激光的能量高度集中在一個(gè)很小的角度內(nèi),所以它的亮度要比普通光源高幾萬億倍。3333激光切割激光切割34 相干性好:相干性好: 由于激光是受激輻射光,其光波在時(shí)間和空間上一致,故相干性好,可形成疊加。 352009年國慶閱兵36373839第二節(jié)激光的物理學(xué)效應(yīng)與生物效應(yīng)40激光對(duì)皮膚組織的生物學(xué)效應(yīng)【熱效應(yīng)】【熱效應(yīng)】 是指激光被吸收后轉(zhuǎn)化為熱能,使皮膚組織溫度升高,這是激光對(duì)皮膚最重要的生物

9、學(xué)效應(yīng),很多激光都是通過熱效應(yīng)熱效應(yīng)來達(dá)到臨床療效的4142【熱效應(yīng)】【熱效應(yīng)】(1)主要是通過碰撞生熱碰撞生熱和吸收生熱吸收生熱兩種方式來實(shí)現(xiàn)的。 前者是指 光子被吸收后激活了生物分子,被激活的生物分子與周圍其他分子不斷碰撞并使其獲得振動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)能; 后者是指 偶極分子(主要是水分子)吸收了紅外光光子后,光能直接轉(zhuǎn)化為該分子的振動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)能。這兩種方式均可導(dǎo)致皮膚組織溫度升高,熱效應(yīng)產(chǎn)生。(2)熱彌散熱彌散: 熱效應(yīng)產(chǎn)生的同時(shí),熱彌散即已經(jīng)開始。通過熱彌散,熱能向周圍組織擴(kuò)散,導(dǎo)致熱效應(yīng)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。傳導(dǎo)是熱彌散的一種主要方式。目前常用熱弛豫時(shí)間熱弛豫時(shí)間來表示熱彌散的速度。來表示熱彌散的

10、速度。(3)熱效應(yīng)對(duì)皮膚組織的影響熱效應(yīng)對(duì)皮膚組織的影響: 激光的熱效應(yīng)既包括激光對(duì)作用靶的直接熱效應(yīng),也包括熱能由作用靶向周圍組織擴(kuò)散所產(chǎn)生的繼發(fā)熱效應(yīng)。43一般而言,激光的熱效應(yīng)與組織達(dá)到的溫度和照射時(shí)間均有密切聯(lián)系。組織在數(shù)毫秒內(nèi)溫度驟升200-1000度,或在45-50度的溫度下持續(xù)1分鐘左右,均可引起蛋白質(zhì)破壞、組織受損。 3739時(shí):皮膚有溫?zé)岣?344時(shí):皮膚潮紅5560時(shí):皮膚內(nèi)蛋白質(zhì)凝固100時(shí):細(xì)胞內(nèi)外的水沸騰300400:皮膚組織炭化530以上:皮膚組織燃燒4445【光機(jī)械作用】【光機(jī)械作用】主要是指激光的一次光壓與二次光壓第一次壓強(qiáng): 即被照處的光壓。光照射在物體表面時(shí)

11、,光子與之碰撞所產(chǎn)生的輻射壓力。 第二次壓強(qiáng):第二次壓強(qiáng): 當(dāng)生物組織吸收強(qiáng)激光而出現(xiàn)瞬間高熱,急熱當(dāng)生物組織吸收強(qiáng)激光而出現(xiàn)瞬間高熱,急熱致膨脹壓強(qiáng)等,稱為激光對(duì)組織的二次壓強(qiáng)。致膨脹壓強(qiáng)等,稱為激光對(duì)組織的二次壓強(qiáng)。4647【電磁場(chǎng)效應(yīng)】激光是電磁波,激光還以電磁場(chǎng)的形式參與生物組織的作用【光化學(xué)效應(yīng)】指激光照射生物組織后,生物大分子吸收激光光子的能量,產(chǎn)生受激原子、分子和自由基,引起機(jī)體內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)。【弱激光的生物刺激作用】即毫瓦級(jí)弱激光,被生物組織吸收能量以后,可改善局部的血液循環(huán)、促進(jìn)炎癥的消散和吸收、有利組織再生、加速創(chuàng)面的愈合。48常用的術(shù)語及釋義1、能量密度能量密度:又稱劑

12、量。是指激光單位照射面積上的能量,常用J/cm22、功率密度功率密度:是指激光照射靶區(qū)單位面積上的功率,常用W/cm2來表示4、功率功率:是指激光在單位時(shí)間內(nèi)輸出的能量,常用單位為W。5、脈寬脈寬:又稱脈沖持續(xù)時(shí)間,是(pulse duration),是指短脈沖激光單位脈沖的持續(xù)時(shí)間,一般用毫秒及納秒ms、 s、ns等來表示(1s=103ms=106s=109ns)6、脈沖延遲脈沖延遲:如果一個(gè)脈沖由兩個(gè)以上子脈沖組成,則兩個(gè)相鄰子脈沖之間的時(shí)間間隔,稱為脈沖延遲,一般用毫秒來表示。497、光斑大小光斑大小:即激原光束輸出時(shí)出光即激原光束輸出時(shí)出光孔或焦點(diǎn)處的光斑大小孔或焦點(diǎn)處的光斑大小。是指

13、激光在是指激光在正常聚焦?fàn)顟B(tài)下的照射范圍,不同的激光治正常聚焦?fàn)顟B(tài)下的照射范圍,不同的激光治療手柄可形成不同形狀的光斑。如光斑呈圓療手柄可形成不同形狀的光斑。如光斑呈圓形,則往往用光斑的直徑來表示光斑的大小。形,則往往用光斑的直徑來表示光斑的大小。常用單位為毫米常用單位為毫米8 8、色基、色基:即色素基團(tuán),是指組織中能吸收:即色素基團(tuán),是指組織中能吸收一定波長光的生物分子,大多為生物體內(nèi)自一定波長光的生物分子,大多為生物體內(nèi)自然存在的色素。皮膚組織中最重要的色基為然存在的色素。皮膚組織中最重要的色基為血紅蛋白、黑素與水。每種色基都有自身特血紅蛋白、黑素與水。每種色基都有自身特定的光吸收曲線。定

14、的光吸收曲線。9 9、熱弛豫時(shí)間熱弛豫時(shí)間(thermal thermal telaxtiaon time TRTtelaxtiaon time TRT)是指色基吸)是指色基吸收激光能量后,溫度下降收激光能量后,溫度下降50%50%所需的所需的時(shí)間。一般而言,色基體積或直徑時(shí)間。一般而言,色基體積或直徑越大,熱弛豫時(shí)間越長越大,熱弛豫時(shí)間越長50選擇性光熱作用理論 選擇性光熱作用的主要內(nèi)容是:選擇性光熱作用的主要內(nèi)容是:當(dāng)入射激光的波長與靶色基自身固有的吸收峰匹配,且照射時(shí)間短于靶色基的熱弛豫時(shí)間(TRT)時(shí),就可選擇性地破壞靶色基,而不損傷周圍正常組織或僅造成輕度損傷,從而達(dá)到無創(chuàng)傷治療的效

15、果。51521、合適的波長 每一色基均有自身特有的吸收曲線例如氧合血紅蛋白就有418nm、542nm和577nm,3個(gè)吸收峰。一個(gè)理想的激光波長要符合以下3個(gè)點(diǎn):1、與靶色基的吸收峰盡可能匹配、與靶色基的吸收峰盡可能匹配2、來自其他色基的競(jìng)爭(zhēng)性吸收盡可能要少、來自其他色基的競(jìng)爭(zhēng)性吸收盡可能要少3、有足夠的穿透深度、有足夠的穿透深度治療色素增生性皮膚病的調(diào)Q紅寶石激光(波長694nm)比較好地符合了上述幾點(diǎn)。在這一波長下來自氧合血紅蛋白的競(jìng)爭(zhēng)性吸收就很少,而該波長既能較好地成為成熟黑素小體吸收,又有一定的穿透深度。5354 治療色素增生性皮膚病的調(diào)Q紅寶石激光(波長694nm)比較好地符合了上述

16、幾點(diǎn)。在這一波長下來自氧合血紅蛋白的競(jìng)在這一波長下來自氧合血紅蛋白的競(jìng)爭(zhēng)性吸收就很少爭(zhēng)性吸收就很少而該波長既能較好地成為成熟黑素小而該波長既能較好地成為成熟黑素小體吸收體吸收又有一定的穿透深度。又有一定的穿透深度。5556572、合適的脈寬短脈沖激光能量釋放的持續(xù)時(shí)間是通過脈寬(脈沖持續(xù)時(shí)間)反映出來的。根據(jù)選擇性光熱作用原理,脈寬應(yīng)短于靶色基的脈寬應(yīng)短于靶色基的熱弛豫時(shí)間熱弛豫時(shí)間,這就使激光產(chǎn)生的熱能主要局限于靶色基,而很少彌散到周圍正常組織,造成損傷。583、足夠的能量這是短脈沖激光治療的必要條件。調(diào)Q技術(shù)使短脈沖激光得以在極短的時(shí)間內(nèi)釋放出高能量,功率可高達(dá)109-1012W,足以摧毀

17、靶色基。如前所述,短脈沖激光對(duì)靶色基的破壞主要是通過熱效應(yīng)與機(jī)械短脈沖激光對(duì)靶色基的破壞主要是通過熱效應(yīng)與機(jī)械作用來達(dá)到的作用來達(dá)到的59 黑色素:顯微爆破 血管內(nèi)皮:凝固壞死/變性 毛囊組織:凝固性壞死/變性 膠原組織與纖維母細(xì)胞:皮膚年輕化60長、短波長所攜帶相同的光能量時(shí) 短波長、高頻率、高能量 長波長、低頻率、低能量 短波穿透較淺、長波穿透較深(在一定范圍內(nèi)) 短波光子攜帶的能量高,治療較強(qiáng)烈 長波光子攜帶的能量高,治療較強(qiáng)烈61光穿透深度與波長的關(guān)系光穿透深度與波長的關(guān)系300-1000nm內(nèi),波長越長,穿透越深波長1300nm,由于被水強(qiáng)吸收,穿透表淺研究表明:對(duì)多數(shù)激光而言(波長300-1000nm),進(jìn)入皮膚的激光約99%被皮膚組織外層3.6mm所吸收,在近紫外光、可見光、近紅外光這一波段范圍內(nèi),膚色越深,吸收

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