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皮肤的保健与美容

皮肤的保健与美容. 中国医科大学附属第一医院皮肤病 李远宏. 第一节 皮肤激光的基础知识. 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 10 8 m/sec（ 真空）. Amplitude. Wavelength. λ. 电磁辐射波. 电场 磁场 传播方向. C=f λ. 电磁波谱. 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

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Presentation Transcript

  1. 皮肤的保健与美容 中国医科大学附属第一医院皮肤病 李远宏

  2. 第一节 皮肤激光的基础知识

  3. 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

  4. λ 电磁辐射波 电场 磁场 传播方向 C=f λ

  5. 电磁波谱

  6. 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、微波、红外线、可见光、紫外线、X线和伽玛射线

  7. 激 光 LASER = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation LASER medium =Gas (CO2) Liquid (Dye) Solid (Nd:YAG) Semiconductors (Diode)

  8. Spontaneous Emission e¯ P1 e¯ P1 + + + e¯ 受激辐射 P1 e¯ e¯ P2 P1 + + + e¯ P2

  9. 激光发生器 Pumping Cavity 激光介质 (i.e. crystal, gas, dye) 全反射镜R- 100% 半反射镜R- 90% 激发器 (i.e. flashlamp, electric current, laser)

  10. Cylindrical Waveguide Mirror Pumping Lamp Gold Coated Pumping Cavity Nd:YAG Rod Mirror Nd:YAG Laser Head • YAG - Yttrium Aluminum Garnet • Wavelength - 1.06 micron (1064 nm), near I.R. pulses • Pulsed Nd:YAG - Pulsed pumping lamp (flashlamp - e.g. Xe.)

  11. 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

  12. Holmium Alexandrite CO2 KTP Nd:YAG Er:YAG Ruby Dye Excimer Argon Microwaves TV and radio waves x-rays cosmic rays 694 1064 2100 532 577-630 755 2940 10600 488 - 514 190 - 390 UV VISIBLE INFRARED 700 nm 400 nm Laser Types

  13. 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

  14. 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

  15. 激光的分类 连续激光 准脉冲激光 脉冲激光

  16. 激光的特性 • 单色性 • 相干性 • 平行性 • 高能量和聚焦性

  17. 激光与普通光 激光 普通光

  18. Non-coherent Coherent Broad Spectrum Monochromatic WhiteLight Laser Collimated (non-divergent) Non-collimated (divergent)

  19. 激光的能量单位 • 能量(energy):J • 能量密度(fluence or dose ):J/cm2 • 功率(power)：W= • 辐射度（Irradiance):W/cm2, J/cm2 /sec

  20. 激光-组织的作用方式

  21. 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

  22. CO2 , Er:YAG Mid and far I.R. Diode, Nd:YAG Visible and near I.R. Lasers Blocked by cornea water Not blocked by cornea water

  23. 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

  24. 组织吸收能量 热弥散 高热区

  25. 组织变性 • 时间相关 • 温度相关

  26. 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

  27. 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。

  28. 选择性光热作用 • 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

  29. 靶组织毁坏机制 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)

  30. 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。

  31. 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，就有可能做到选择性治疗 • 靶基与周围组织颜色差异越大越好

  32. 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。

  33. 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。

  34. 光斑大小/治疗深度 By Spot Size

  35. 能量大小/治疗深度 10 20 5

  36. 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.

  37. 不同波长的光对皮肤穿透

  38. 光对组织的穿透深度 0.25 0.2 0.15 Effective Penetration [cm] 0.1 0.05 0 400 500 600 700 800 900 1000 Wavelength [nm]

  39. 100,000 Er:YAG 10,000 Melanin 1,000 CO2 100 Water Hemoglobin 10 1.0 Oxyhemoglobin Absorption Coefficient (per centimeter) 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.2 1.0 3.0 10 20 Wavelength (Microns) Light Absorption Into Tissue

  40. Penetration Depth – Lasers

  41. 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。

  42. 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。

  43. 热限制/热驰豫时间 Vessel Diameter Thermal Relaxation Time 20 m 140 s 50 m 1.2 ms 100 m 3.6 ms 300 m 5-10 ms • 小的色基热量 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

  44. 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40℃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℃。

  45. 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

  46. 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

  47. IPL Head Components Reflector Linear Xenon Flashlamp Filter Coating Light Guide

  48. IPL Broadband Spectrum with Cut-Off Filters

  49. Penetration Depth - IPL Low Filter Shallow 0.1 - 0.3 mm Medium 0.3 - 0.5 mm Deep > 0.5 mm High Filter

  50. 波长与频率 Wavelength Amplitude 长波长 低频率 低能量 短波长 高频率 高能量

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