激光美容基本理論.ppt

激光美容技術 目的要求 1 掌握激光的定義 特性 激光對皮膚的生物學效應和激光的選擇光熱性原理 2 熟悉激光產(chǎn)生條件和過程 激光的分類 3 了解激光的發(fā)展史 5 激光技術發(fā)展簡史 1916年 愛因斯坦在他的經(jīng)典著作 關于輻射的量子理論 中第一次提出了受激輻射的存在和光放大的可能 從而創(chuàng)建了激光的基本原理 Einstein 6 激光技術發(fā)展簡史 1960年美國休斯公司實驗室一位從事紅寶石熒光研究的年輕人 梅曼 MaimanTH 制成了世界上第一臺激光器 紅寶石 ruby 激光 梅曼在7月7日正式演示了世界第一臺紅寶石固態(tài)激光器 Maiman 7 激光技術發(fā)展簡史 Maiman的第一臺激光器 8 中國第一臺激光器 1961 1961年 長春光機所研制了我國的首臺紅寶石激光器 1983年 AndersonRR和ParrishJA提出了選擇性光熱作用理論 為美容激光醫(yī)學研究奠定了基礎 自20世紀80年代中期以后 隨著Q開關技術 倍頻技木 超脈沖技木 電腦掃描技木在激光領域的應用 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 達到了近乎完美的效果 20世紀90年代進入 脈沖激光年代 美容激光 10 光盤存儲器原理 激光刻蝕與讀出 11 激光全息防偽人民幣 建國50周年紀念幣 12 激光控制核聚變 13 天文臺 激光導航星 來自納層的反射光 高度約100km 最大高度約35km 來自空氣分子的Rayleigh光 14 激光測距與激光雷達 激光產(chǎn)生的基本原理 16 普通光源 普通光源是光的自發(fā)輻射 特點 多波長 任意方向 不相干 普通光源向四面八方輻射 光線分散到4p球面度的立體角內 激光 光的波粒二象性 波動性 傳播過程具有頻率 波長 偏振粒子性 光與物質相互作用具有能量 動量 運動質量 自發(fā)輻射 受激吸收 受激輻射 自發(fā)輻射 受激吸收 受激輻射 自發(fā)輻射 受激吸收 受激輻射 激勵系統(tǒng) 工作物質 激光束 光學諧振腔 激光器 1 工作物質在熱平衡狀態(tài)下 一般介質中的粒子都滿足玻爾茲曼分布 即低能級的粒子數(shù)密度大于高能級的 要產(chǎn)生激光 必須首先改變粒子的分布 使高能級的粒子數(shù)密度大于低能級的 粒子數(shù)反轉 只有在特殊的介質中才能實現(xiàn)粒子數(shù)反轉 目前自然界中只找到數(shù)百種這樣的介質 稱激活介質 它們是激光產(chǎn)生的必要條件 2 激勵源在工作物質中 要實現(xiàn)粒子數(shù)反轉 還必須從外界提供能量 將處于低能級的粒子激發(fā)到高能級上常用的激勵源 電能 光能 核能 光化學能 光學諧振腔光學諧振腔有三個作用 提供正反饋 使光放大能在腔內穩(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 激光的特性 單色性好 光的顏色與波長相對應單一波長的光為單色光 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 高亮度 由于激光的能量高度集中在一個很小的角度內 所以它的亮度要比普通光源高幾萬億倍 33 激光切割 相干性好 由于激光是受激輻射光 其光波在時間和空間上一致 故相干性好 可形成疊加 2009年國慶閱兵 第二節(jié)激光的物理學效應與生物效應 激光對皮膚組織的生物學效應 熱效應 是指激光被吸收后轉化為熱能 使皮膚組織溫度升高 這是激光對皮膚最重要的生物學效應 很多激光都是通過熱效應來達到臨床療效的 熱效應 1 主要是通過碰撞生熱和吸收生熱兩種方式來實現(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能和轉動能 后者是指偶極分子 主要是水分子 吸收了紅外光光子后 光能直接轉化為該分子的振動能和轉動能 這兩種方式均可導致皮膚組織溫度升高 熱效應產(chǎn)生 2 熱彌散 熱效應產(chǎn)生的同時 熱彌散即已經(jīng)開始 通過熱彌散 熱能向周圍組織擴散 導致熱效應范圍進一步擴大 傳導是熱彌散的一種主要方式 目前常用熱弛豫時間來表示熱彌散的速度 3 熱效應對皮膚組織的影響 激光的熱效應既包括激光對作用靶的直接熱效應 也包括熱能由作用靶向周圍組織擴散所產(chǎn)生的繼發(fā)熱效應 一般而言 激光的熱效應與組織達到的溫度和照射時間均有密切聯(lián)系 組織在數(shù)毫秒內溫度驟升200 1000度 或在45 50度的溫度下持續(xù)1分鐘左右 均可引起蛋白質破壞 組織受損 37 39 時 皮膚有溫熱感 43 44 時 皮膚潮紅 55 60 時 皮膚內蛋白質凝固 100 時 細胞內外的水沸騰 300 400 皮膚組織炭化 530 以上 皮膚組織燃燒 光機械作用 主要是指激光的一次光壓與二次光壓第一次壓強 即被照處的光壓 光照射在物體表面時 光子與之碰撞所產(chǎn)生的輻射壓力 第二次壓強 當生物組織吸收強激光而出現(xiàn)瞬間高熱 急熱致膨脹壓強等 稱為激光對組織的二次壓強 電磁場效應 激光是電磁波 激光還以電磁場的形式參與生物組織的作用 光化學效應 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 引起機體內一系列化學反應 弱激光的生物刺激作用 即毫瓦級弱激光 被生物組織吸收能量以后 可改善局部的血液循環(huán) 促進炎癥的消散和吸收 有利組織再生 加速創(chuàng)面的愈合 常用的術語及釋義1 能量密度 又稱劑量 是指激光單位照射面積上的能量 常用J cm22 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 是指激光在單位時間內輸出的能量 常用單位為W 5 脈寬 又稱脈沖持續(xù)時間 是 pulseduration 是指短脈沖激光單位脈沖的持續(xù)時間 一般用毫秒及納秒ms s ns等來表示 1s 103ms 106 s 109ns 6 脈沖延遲 如果一個脈沖由兩個以上子脈沖組成 則兩個相鄰子脈沖之間的時間間隔 稱為脈沖延遲 一般用毫秒來表示 7 光斑大小 即激原光束輸出時出光孔或焦點處的光斑大小 是指激光在正常聚焦狀態(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8 色基 即色素基團 是指組織中能吸收一定波長光的生物分子 大多為生物體內自然存在的色素 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定的光吸收曲線 9 熱弛豫時間 thermaltelaxtiaontimeTRT 是指色基吸收激光能量后 溫度下降50 所需的時間 一般而言 色基體積或直徑越大 熱弛豫時間越長 選擇性光熱作用理論 選擇性光熱作用的主要內容是 當入射激光的波長與靶色基自身固有的吸收峰匹配 且照射時間短于靶色基的熱弛豫時間 TRT 時 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 從而達到無創(chuàng)傷治療的效果 1 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個吸收峰 一個理想的激光波長要符合以下3個點 1 與靶色基的吸收峰盡可能匹配2 來自其他色基的競爭性吸收盡可能要少3 有足夠的穿透深度治療色素增生性皮膚病的調Q紅寶石激光 波長694nm 比較好地符合了上述幾點 在這一波長下來自氧合血紅蛋白的競爭性吸收就很少 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 治療色素增生性皮膚病的調Q紅寶石激光 波長694nm 比較好地符合了上述幾點 在這一波長下來自氧合血紅蛋白的競爭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 2 合適的脈寬 短脈沖激光能量釋放的持續(xù)時間是通過脈寬 脈沖持續(xù)時間 反映出來的 根據(jù)選擇性光熱作用原理 脈寬應短于靶色基的熱弛豫時間 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 3 足夠的能量 這是短脈沖激光治療的必要條件 調Q技術使短脈沖激光得以在極短的時間內釋放出高能量 功率可高達109 1012W 足以摧毀靶色基 如前所述 短脈沖激光對靶色基的破壞主要是通過熱效應與機械作用來達到的 黑色素 顯微爆破血管內皮 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胞 皮膚年輕化 長 短波長所攜帶相同的光能量時短波長 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 短波光子攜帶的能量高 治療較強烈長波光子攜帶的能量高 治療較強烈 光穿透深度與波長的關系 300 1000nm內 波長越長 穿透越深波長1300nm 由于被水強吸收 穿透表淺研究表明 對多數(shù)激光而言 波長300 1000nm 進入皮膚的激光約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 膚色越深 吸收越多 而在300nm以下及950 2200nm波長范圍內 不同膚色的皮膚組織對激光的吸收無明顯差異 MedliteC6為例波長106