【整形美容】---激光基础知识大全

1,美容激光基础知识,中国医学科学院将皮肤病研究所,2,什么是光？,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）,Amplitude,Wavelength,3,电磁辐射波,电场 磁场 传播方向,C=f ,4,电磁波谱,5,电磁辐射,是能量的一种基本形式具有波的特性和粒子特性电磁辐射波包括：无线电、射频能、微波、红外线、可见光、紫外线、X线、和咖玛线,6,电磁辐射,激光脉冲强光脉冲紫外光射频能量,7,激 光,8,LASER = Light Amplification Stimulated Emission RadiationLASER medium = Gas (CO2) Liquid (Dye) Solid (Nd:YAG) Semiconductors (Diode),激光,9,Laser Types,10,+,+,+,e,e,e,+,+,+,e,e,e,Spontaneous Emission,Stimulated Emission,P1,P1,P1,P2,P1,P2,11,激光谐振腔,Laser Medium (i.e. crystal, gas, dye),Reflective MirrorR- 100%,Partially Reflective MirrorR- 90%,Pumping Cavity,Energy Source(i.e. flashlamp, electric current, laser),12,Nd:YAG Laser Head,YAG -Yttrium Aluminum GarnetWavelength -1.06 micron (1064 nm), near I.R. pulsesPulsed Nd:YAG -Pulsed pumping lamp (flashlamp - e.g. Xe.),13,激光的特性,单色性相干性平行性高能量和聚焦性,14,激光,普通光,激光与普通光,15,Laser,Collimated (non-divergent),White Light,Non-collimated (divergent),16,Nd:YAG Laser Head,YAG -Yttrium Aluminum GarnetWavelength -1.06 micron (1064 nm), near I.R. pulsesPulsed Nd:YAG -Pulsed pumping lamp (flashlamp - e.g. Xe.),17,激光的分类,激光介质：气体激光 染料激光 固体激光 化学激光,18,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,19,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,20,激光的分类,连续激光,准脉冲激光,脉冲激光,21,脉冲激光,脉冲宽度组织加热,脉冲延迟组织冷却,22,激光的能量单位,能量(energy):J能量密度(fluence or dose ):J/cm2功率(power)：W=J/sec辐射度（Irradiance):W/cm2, J/cm2 / sec,23,激光-组织的作用方式,24,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：是影响穿透的重要因素传导：对组织不起任何作用,25,Lasers,Blocked by cornea water,Not blocked by cornea water,26,组织吸收能量,热效应和机械效应 组织作用的温度-时间相关性热的传导 热驰豫和热驰豫时间(Thermal relaxation time)荧光光化学反应,27,组织吸收能量,高热区,热弥散,热驰豫及热驰豫时间,28,组织变性,时间相关温度相关,29,30,崩解、热变性,31,选择性光热作用selective photothermolysis,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,32,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,33,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。,34,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,35,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。,36,波长/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,37,波长/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。,38,波长/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。,39,光斑大小/治疗深度,By Spot Size,40,能量大小/治疗深度,5,10,20,41,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.,42,不同波长的光对皮肤穿透,43,光对组织的穿透深度,0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,400,500,600,700,800,900,1000,Wavelength nm,Effective Penetration cm,44,Light Absorption Into Tissue,45,Penetration Depth Lasers,46,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。,47,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。,48,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 ms,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,49,吸收/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。,50,吸收/临床,黑色素：显微爆破血管内皮:凝固性坏死/变性毛囊组织：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、RF,51,脉冲强光(Intensive pulsed light)IPL,52,什么是IPL?,IPL = Intense Pulsed Light简单的说就是光谱为500 1200 nm的位于可见光与近红外线这部分的光,53,IPL Head Components,Reflector,Linear XenonFlashlamp,Filter Coating,Light Guide,54,IPL Broadband Spectrum with Cut-Off Filters,55,Penetration Depth - IPL,Low Filter High Filter,Shallow 0.1 - 0.3 mm,Medium 0.3 - 0.5 mm,Deep 0.5 mm,56,Wavelength,Amplitude,短波长高频率高能量,长波长低频率低能量,波长与频率,57,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。,58,防护镜 防护镜的标识:防护的波长范围该波长的光密度 （Optical density ，OD)在使用激光和IPL时均要求使用即便是佩戴了防护镜也不要直接看光束。,59,脉冲类型与热选择性,60,能量 / 皮肤反应,非常重要! 当深度增加时能量会衰减,61,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,62,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,63,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。,64,热选择性,大的物体,小的物体（表皮）,脉冲宽度 20 ms,TRT 80 ms,TRT 10 ms,65,热的选择性,Large object,Small object,66,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。,67,冷却胶,IPL和很多激光在治疗时均需要使用冷却胶:在治疗时冷却皮肤有利于光线对皮肤的穿透改善治疗中的不适可以将冷却胶存放在冰箱中 (非冷冻),68,皮肤/胶接触,具有冷却装置的IPL治疗头通过一薄层胶轻轻地于皮肤接触(在发射Quantum光时)没有冷却装置的IPL 头需要与皮肤保持1-3mm的间隙 (发射VascuLight光时). 也可以接触皮肤但需要降低能量室温的胶只在治疗表浅血管时使用，以避免血管的收缩。Nd:YAG激光头需要一薄层的冷却胶来接触皮肤，偶尔需要压紧皮肤LightSheer 半导体头可以使用胶也可以不使用，治疗头需要压紧皮肤,69,治疗头,70,如何设置参数？,根据皮肤和靶组织的反应调节治疗参数：如果需要强烈一些的治疗效果:提高能量密度缩短脉冲宽度减小脉冲延迟脉冲数减小选择短波长滤光镜片温和的治疗参数：相反的调节,71,Pulse Type,72,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由于散射光子大量“丢失治疗深度浅大光斑由于散射光子被“聚合”在一起治疗深度提高快速的治疗,73,皮肤对光束散射效果及治疗深度,Calculated fluence profiles for 3-mm and 10-mm diameter spot size of equal fluence,74,IPL和选择性光热作用原理：,复合光 -多元化治疗适应症根据治疗目的的不同可调节波长多个均匀脉冲 -完善的热选择性作用，保护周围组织，不但有效而且安全高能量 -高能量使得使用大光斑治疗成为可能，因此治疗深度得以加深 治疗数度更快,75,激光 与 IPL,激光具有单一波长 (单色性) -适应症比较单一，尤其在一个特定得皮肤深度激光的脉冲通常为单一脉冲-不利于保护表皮，尤其使黑肤色的患者使用新的长脉冲技术可以改善这一缺点激光的能量是比较固定的 -要达到有效的能量密度通常需要缩小光斑大小，可通过扫描技术来提高治疗速度,76,强光的应用,血管性疾病色素性皮肤疾病光老化（皮肤年轻化）皱纹痤疮斑痕,77,射频技术,(radiofrequency energy，RF),78,电磁波谱,79,什么是射频（RF）？,射频（radiofrequency energy， RF）是电磁辐射（electromagnetic）家族中的一个重要的但很小的成员。无线电和微波都是电磁辐射能量，他们统称为射频。和所有其他波相关的现象一样，RF也具有波长和频率。RF和微波的频率分别为3kHz到3MHz，以及300MHz到300GHz。Cf,80,射频在各个领域都得到了广泛的应用,电台、电视、收音机、手机和其他通讯设施，包括卫星通讯等生活中一个非常常见的例子是微波炉，这种波长的电磁辐射对水有着非常好的作用。在医学中利用RF具有快速加热机体组织的优势来进行治疗的，组织在较高温度（热量）下能治疗受损的组织或杀伤肿瘤细胞来达到治疗目的的。,81,RF的生物学作用,热学的作用。RF热作用的程度取决于几个因素：辐射的频率、大小、形态、和照射部位的方位、辐射时间、周围的环境状态、热消散是否有效等。除了能量大小外，频率也是决定组织是否吸收RF并由此引起热学作用的重要原因。实验显示机体的吸收以80100MHz最好。,82,RF对皮肤作用的特点,射频对机体的作用最大的一个特点就是它不受表皮色素的影响。 与皮肤的温度有关，温度越高作用越强。,83,非创伤性皮肤年轻化治疗原理,真皮层热刺激，6070度时，可启动皮肤的创伤与修复机制激活纤维母细胞、胶原合成（I/III型胶原）其它机制？神经肽、神经营养因子？血管内皮活性物质？IPL, 长脉冲宽度的红外光/激光、血管性激光、射频,84,How it Works,Electricity will take the shortest path from the source to the groundMonopolar (Thermage): Through the tissue and through the body to the ground padBipolar flush with tissue (Syneron): Across the most superficial layers of tissue Bipolar folded (FACES): Focused through tissue, deep dermal effect,85,单极射频,86,普通双极射频,单极射频,87,普通双极射频,射频能量在超过双极距离1/2的深度时射频能量明显衰减。要达到治疗目的，需要加大射频发射能量由于双极之间的能量最大，构成了治疗中一个不可逾越的高温度屏障区，故具有灼伤表皮的可能性。,88,FACES 技术的高效双极射频,负压吸引：将组织吸入电极之间RF能量完全贯穿通过组织RF穿透组织时与皮肤间相互作用产生热量，并作用于真皮深层，表皮不受影响结果：皮肤深层加热，几乎没有疼痛感觉Functional Aspiration ControlledElectrothermal Stimulation,89,FACES Technology,90,Theory of Clinical Mechanism,CollagenesisHeat is deposited in tissueCollagen denaturedHealing process beginsNew & more organized collagen is laid downPlumps the skinCollagen ContractionImmediate gratificationDermal collagen contractionLigament & tendon contraction,91,AlumaPeri-Oral Region,Before (4/28/04) Mid-Trial(6-30-04)End-Trial(10-19-04),Before,2 months,6 months,92,脉冲紫外光,93,银屑病的治疗,尽管银屑病治疗有很多的发展，但是总的说来银屑病治疗是非常困难的，外用治疗并不能总是有效，而且也有令人讨厌的副作用及依从性问题。标准的UVB治疗是最有效的方法之一，它相对安全、而且与其他光化学疗法比较，标准的UVB治疗后缓解时间较长，治疗后通常能得到5个月的缓解，这为全身泛发的银屑病提供了治疗手段。,94,银屑病,对银屑病能产生最大反应的光波长是在300nm左右。当波长短于290nm时，其光毒作用会大于治疗作用；而当波长大于330nm时，为了达到与300nm时相同的疾病清除程度，所需要的剂量要提高很多倍。准分子激光器是20世纪70年代末发展起来的一种脉冲激光器，它的主要特点是波长短，功率高。,95,银屑病,标准的UVB比较，308nmUVB准分子激光见效更快（治疗次数少、时间短），也很安全。在一项研究中308nmUVB准分子激光治疗轻、中度银屑病患者每周2次照射，结果在124例患者中（主要是斑块型）有55%对疗效非常满意， 63的患者认为他们需要进一步的治疗，包括维持治疗。25%患者认为激光的疗效比既往的所有治疗效果更好。当然也有少数（8）治疗后似乎加重了。副作用很轻微（主要是轻微的疼痛、红斑、色沉、水疱），患者的这种反应86完全消失或明显消退。与既往的治疗相比，缓解期明显增加（达到3348周以上的缓解）。,96,白癜风,310nm强脉冲紫外光308nm准分子激光减小快、疗程短,97,表皮保护技术,DCD技术CCC技术空气冷却,98,DCD冷却,动态冷却治疗前冷却，过低没有作用，过高会导致皮肤结构发生瞬间改变，散射和反射增多治疗中（关键的时候）没有冷却耗材,99,同步冷却 (治疗的全程高效冷却)接触性：高效风冷：,100,皮肤同步冷却,意义：保护表皮、镇痛临床研究：表皮损伤的温度为6065实验中将两根同样纤细的电热线圈放在皮肤表面测量皮肤温度，当照射参数为：2.8和6.0ms，延迟时间为20ms, 能量密度24J/cm2，使用冷却时表皮温度只上升到42，而不用冷却时表皮的温度上升到65。没有冷却装置的强光要治疗老化性皮肤是不可思议的,60,101,激光系统,102,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,103,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）,104,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,105,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，不形成紫癜和色素沉着,106,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,107,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,108,Graphical representation of the Q-switched 6-8 nanosecond pulse duration (determined at mid-point height, each square in the chart symbolizing 4 ns).,109,Spot Size / Fluence,4 possible diameters presented by 4 different treatment tips.,110,Q-开关激光适用于那些色素疾病的治疗？,111,适应症,112,治疗终点(QS694nm),113,临床终点(QS1064nm),114,脉冲强光,波长：500-1200，500-950, 500-980脉宽：毫秒脉冲延迟：毫秒脉冲数：单/双/三脉冲,115,脉冲强光,主要适应症：皮肤年轻化次要适应症：淡化色素斑，消除毛细血管扩张新一代的OPT光除具有优良的皮肤年轻化作用外，尚具有较好的PWS治疗作用。,116,波谱,500-900nm:对色素性疾病以及血管性疾病有效900-1200：对水和胶原具有刺激作用，具有较好的嫩肤与紧肤作用,117,波形,普通IPL波形,OPT 光的波形,118,脉冲数,单脉冲：穿透浅，适用于表浅的治疗双脉冲：穿透较深，适用于较深部皮损的治疗三脉冲：穿透深，适用于深部疾病的治疗,119,滤光头,短波长：穿透浅，适用于色素/血管的治疗，表皮吸收多，因此副作用要多一些，不合适治疗深肤色的患者。长波长：穿透深，适用于皮肤年轻化的治疗，表皮相对吸收较少，因此副作用要轻一些，可用于治疗深肤色的患者。,120,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（1-10ms)色基：血红蛋白靶位：血管内皮机制：蛋白质凝固,121,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,122,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,123,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,124,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,125,IPL,优点：大光斑和OPT技术，使光线能穿透很深，波长中含有血红蛋白的吸收峰值的部分，具有一定选择性好，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,126,适应症,OPT-IPL治疗较小、较浅的血管病变，而Multi-spot Nd：YAG治疗头用于治疗较大、较深的血管病变，尤其是用于治疗腿部的静脉浅部和深部毛细血管扩张（小静脉扩张）以及腿部的网状静脉（直径0.1-4.0mm）。,127,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,128,红宝石激光,694nm可见光，红色在所有脱毛激光中，是色素吸收最好的激光色素沉着的风险较其他激光大（除非使用有效的冷觉装置和更长的脉冲方式治疗）。,129,翠绿宝石激光,755nm可见光，红色色素吸收非常好，但较红宝石稍弱色素沉着风险叫红宝石小,130,半导体激光,800nm，红色色素吸收良好，但较红宝石和翠绿宝石激光差色素沉着的风险明显比红宝石和翠绿宝石小穿透深度明显要比上两激光深激光设备