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选择性光热作用理论及激光美容仪简介

泰然健康网
2024-12-12 16:22

选择性光热作用理论及激光美容仪简介

—激光美容系列讲座二孙林潮

1，选择性光热作用理论

现代激光美容治疗既强调有效，更注重安全。激光主要,依靠其热作用使靶组织(病变组织)有效破坏，但靶组织受热

的同时会向其周围传导热量，因此在治疗时如何使热传导减少到不致引起周围组织损伤 (可形成瘢痕等) 的安全程度是一个非常关键的问题

1983 年 A nde~ on R R 和Parrish JA 提出了选择性光热作用理论，即根据不同组织的生物学特性，只要选择合适的激光参数(波长、脉冲持续时间、能量)，就可以保证最有效治疗病变部位的同时，对周围正常组织的损伤最小。该理论实现了激光治疗的有效性和安全性的完美统一，是激光医学发展史上的里程碑和分水岭，按照该理论设计的激光仪从此真正可以做到“去病不留痕”。要实现选择性光热作用，则必须满足三个重要的条件：

1．1 波长：选择能作用到靶组织并被靶组织强烈吸收的波长，由于激光在组织中的穿透深度与激光的波长成正比，因此治疗时激光波长的选择应首先考虑激光穿透力的大小，病变部位越深，则所需的激光波长越长，尤其是真皮深部的病变一定要选择较长的激光波长，否则激光作用不到病变部位。就血管性病变而言，激光治疗的靶色基为血管内血液中的氧合血红蛋白。氧合血红蛋白吸收峰值有三个：即4 18 nm

(蓝色)、542 nm (绿色)及577 nm (黄色)(见图 1)。其中4 18nm 是氧合血红蛋白最大的吸收峰值，如果我们只考虑吸收能力，这一波长的激光无疑是最理想的，但 4 18 nm 激光的穿透能力差，达不到皮肤真皮的多数血管组织，而且4 18 nm 激光还能被表皮中的黑色素很好地吸收，有可能造成术后皮肤色素减退等，所以4 18 nm 波长与 542 nm 和 577 nm 的波长相比，尽管后两个波长的激光吸收峰值相对较小，但它们的穿透性较好，且黑色素对它们的吸收不如 418 nm 那样多，故靠近542 nm 和 577 nln 波长是治疗血管性病变理想的激光波长。对于部位较深在的病变，则 577nm 附近的波长更加理想。就色素性疾病而言，黑色素吸收峰值在 280 —1 200nm中并随波长增加而吸收减少(见图 1)。治疗浅表色素性疾病如雀斑、黑子等，可选择波长较短的激光，如 5 10 nln 、532 nm等；如果治疗真皮色素性疾病如太田痣、蓝黑色文身等，则必须选用波长较长的激光，如 694 nm 、755 nm 、1 064 nm 等，只有波长较长的激光才能有效地到达真皮深层。文身的色素有黑、蓝、绿、黄、橙、红等多种人工色素，根据互补吸收的光学原理，文身的治疗应选择与其颜色互补的激光。如红色文身用绿色的5 10 nn·或532 nm 的激光治疗，绿蓝色文身用红色的630 nm 、694 nm 或 755 nm 的激光治疗，而蓝黑色文身用红色的755 nm 或近红外的 1 064 nm 的激光进行治疗。 QQ截图20170607103122.png

组织中的水对可见光和近红外线吸收极少，而大于 2LLm的红外线波段吸收较好，其吸收主峰在 2 94LLn·。表皮和真皮所含有的大量水分，成为激光磨削治疗时(如祛皱纹等)的靶组织。根据水对光的吸收曲线(见图 2)，磨削治疗用 E r(铒)：YA G (2．94 ) 最好，其次为 c0 (10．6 ) 及 H ()(钬)：YA G(2．1 LLm )激光。 QQ截图20170607103325.png

1。2 脉冲持续时间：应小于或等于靶组织的热弛豫时间。激光的脉冲持续时间必须足够长，才能引起靶组织的充分破坏，但热传导的多少与激光的脉冲持续时间成正比，时间越长，：熟损伤的范围就越大。正像人们在日常生活中经常遇到的现象，如果用手指快速接触一个烧热的锅，皮肤不会被烫伤，但如果接触的时间稍长就会烧伤皮肤。间理 “火中取栗”可以不伤手也全在“时间短暂”上。根据光学理论，只要使激光的脉冲持续时间小于或等于靶组织的热弛豫时间，就不会引起周围组织的热损伤。热弛豫时间(Therm al Relaxation Tim e，TR T ) 是指受热的组织通过热扩散将其自身的热量降低 50％所需的时间。该参数是衡量靶组织的热传导速度快慢的指标。小物体要比大物体冷却得快，精确地讲，TRT 与物体大小的平方成正比。因此对于 1 个给定的物体，大小增加到 2倍，则 TRT 将增加到 4 倍。①血管性病变中血管管径的粗细有很大差异。通过计算，毛细血管的 TRT 约为 1O 微秒(“s)，管径0．1 m m 血管的T RT 约为4．8 毫秒 m s)，而更大血管的TRT 可达几十毫秒 m s)。因此治疗血管性病变最理想的激光脉冲持续时间(即脉宽)应为几毫秒至几十毫秒。②色素性病变中黑色素颗粒非常微小，其TRT 仅为 1 s。因此治疗色素性病变应使用脉宽为纳秒级 (ns，1 s：1 000 ns)的激光，即带 Q 开关的激光(见本文 2．1．2)。③皮肤组织的TRT 大致为1 ms，因此要求做皮肤磨削除皱的激光仪的脉宽小于 lm s。④毛囊的体积较大，其 TRT 为几毫秒至一百毫秒，因此要求用来脱毛的激光的脉宽最好在几毫秒至一百毫秒之间。现代激光仪与 10 余年前的激光仪的最大区别正是在于对脉宽的精确控制，这是现代激光治疗安全性的根本保证。

1．3 能量：选择能在靶组织上产生足够的温度，使之破坏的合适能量。足够的激光能量是保证疗效的前提，现代激光仪都具有强大的功率。实际临床应用时激光的能量密度须根据靶组织的性质、颜色深浅、大小厚薄和治疗当时的反应等来确定，治疗过程中应不断地对激光能量进行调试和修正。如选择的激光能量过低达不到疗效，过高则有形成瘢痕的危险。

2 激光美容仪简介

2．1 激光的倍频、调 Q ：激光的倍频、调 Q 是激光束控制技术的重要组成部分，通过这些技术可以扩展激光频率、提高激光输出功率和能量。

2．1．1 激光的倍频：激光倍频技术是通过改变激光频率，使激光向更短波长扩展，来获得范围更宽的激光波长。激光倍频的基本原理是利用频率为 u 的光穿过倍频晶体，产生倍频效应，其射出光中含有 2u 光的成分，从而获得波长减少一半的激光，如波长 1 064 nm 的激光通过 KTP 倍频晶体后可获得波长 532nm 的激光。

2．I．2 激光调 Q ：为了使激光的能量在时间上集中，在工作物质达到粒子数反转时，使其不马上释放能量，而是继续对工作物质进行激励，让激发态的粒子数继续积累，然后在极短的时间内释放激光，即可大大提高激光输出功率。调 Q 技术即是实现压缩激光脉宽、提高激光峰值功率的方法，这种技术又称为Q 开关技术。Q 开关激光脉宽短至几个纳秒至几百个纳秒 (1ns= 10 S)，其激光峰值功率极高，可使一些细小颗粒如黑色素、文身墨等骤然受热而发生瞬间爆破，而邻近的正常组织不被破坏。

2．2 激光美容仪器的分类：激光美容仪器有多种分类方法，

常用方法如下：

2．2．1 按工作物质分为固体、气体、液体、半导体激光器等。固体激光器和气体激光器发展最早，这两种激光器输出功率大而稳定、使用方便、效率 (频率)高、耗材少。液体激光器包括各种染料激光器，其工作物质是若丹明、碳化菁等染料溶于乙醇或三氯甲烷等溶剂中，形成溶液，经高速循环，将染料从一薄嘴喷出，形成良好的光学液面，泵浦光经一定角度放置泵浦镜后，打到液面上，使染料受激产生激光。染料激光器的优点是工作物质多、输出功率大、光学性质好，缺点是需不断更换染料、耗材较多、保养复杂、效率 (频率)较低。半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的一类激光器，其优点是体积小、价格低、效率高、寿命长，目前越来越多的医用工业研究设计人员尝试使用半导体激光替代其他激光，作为改进激光医用仪器的主要措施。

2．2．2 按激光释放能量的运转方式，可分为连续激光、半连续激光和脉冲激光。

连续激光是以稳定的、连续的光束释放其激光能量。脉冲激光的能量则是以脉冲的形式释放，依据脉冲宽度，脉冲激光又可分为长脉冲激光(脉冲宽度为毫秒级)和短脉冲激光 (脉冲宽度为纳秒级)。短脉冲激光包括各种 Q 开关激光。半连续激光也是以脉冲的形式来释放能量，所不同的是每个脉冲之间的间隔时间非常短暂，也不可调节，激光能量以紧密联结在一起的脉冲群的形式释放出来 (如铜蒸气激光的脉冲以每秒 6 000 —15 000 个脉冲群的方式释放)，实际上皮肤难以“识别”出这是脉冲激光，其临床效果和连续激光的效果相似，因此有时也将半连续激光称为拟连续激光或准连续激光。

2．2．3 按波长范围分为紫外、红外、可见光激光器等。

在皮肤美容领域中应用最多的是可见光激光器，用于治疗血管性病变和色素性病变等；其次应用较多的是用来切割、气化皮损组织和用于磨削除皱的红外激光仪；紫外激光器用于皮肤美容的较少见。一般描述激光器时，会同时描述上述特征。如脉冲 Nd：Y AG 激光：波长 1 064 nm ，近红外光，不可见。H e —N e 激光：气体激光，波长630 nm ，红光，连续。

2．3 常用激光美容仪的特点和应用

见表 1 —4

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