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選擇性光熱作用理論及激光美容儀簡介

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月12日 16:22

選擇性光熱作用理論及激光美容儀簡介

—激光美容系列講座二孫林潮

1，選擇性光熱作用理論

現(xiàn)代激光美容治療既強(qiáng)調(diào)有效，更注重安全。激光主要,依靠其熱作用使靶組織(病變組織)有效破壞，但靶組織受熱

的同時(shí)會向其周圍傳導(dǎo)熱量，因此在治療時(shí)如何使熱傳導(dǎo)減少到不致引起周圍組織損傷 (可形成瘢痕等) 的安全程度是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題

1983 年 A nde~ on R R 和Parrish JA 提出了選擇性光熱作用理論，即根據(jù)不同組織的生物學(xué)特性，只要選擇合適的激光參數(shù)(波長、脈沖持續(xù)時(shí)間、能量)，就可以保證最有效治療病變部位的同時(shí)，對周圍正常組織的損傷最小。該理論實(shí)現(xiàn)了激光治療的有效性和安全性的完美統(tǒng)一，是激光醫(yī)學(xué)發(fā)展史上的里程碑和分水嶺，按照該理論設(shè)計(jì)的激光儀從此真正可以做到“去病不留痕”。要實(shí)現(xiàn)選擇性光熱作用，則必須滿足三個(gè)重要的條件：

1．1 波長：選擇能作用到靶組織并被靶組織強(qiáng)烈吸收的波長，由于激光在組織中的穿透深度與激光的波長成正比，因此治療時(shí)激光波長的選擇應(yīng)首先考慮激光穿透力的大小，病變部位越深，則所需的激光波長越長，尤其是真皮深部的病變一定要選擇較長的激光波長，否則激光作用不到病變部位。就血管性病變而言，激光治療的靶色基為血管內(nèi)血液中的氧合血紅蛋白。氧合血紅蛋白吸收峰值有三個(gè)：即4 18 nm

(藍(lán)色)、542 nm (綠色)及577 nm (黃色)(見圖 1)。其中4 18nm 是氧合血紅蛋白最大的吸收峰值，如果我們只考慮吸收能力，這一波長的激光無疑是最理想的，但 4 18 nm 激光的穿透能力差，達(dá)不到皮膚真皮的多數(shù)血管組織，而且4 18 nm 激光還能被表皮中的黑色素很好地吸收，有可能造成術(shù)后皮膚色素減退等，所以4 18 nm 波長與 542 nm 和 577 nm 的波長相比，盡管后兩個(gè)波長的激光吸收峰值相對較小，但它們的穿透性較好，且黑色素對它們的吸收不如 418 nm 那樣多，故靠近542 nm 和 577 nln 波長是治療血管性病變理想的激光波長。對于部位較深在的病變，則 577nm 附近的波長更加理想。就色素性疾病而言，黑色素吸收峰值在 280 —1 200nm中并隨波長增加而吸收減少(見圖 1)。治療淺表色素性疾病如雀斑、黑子等，可選擇波長較短的激光，如 5 10 nln 、532 nm等；如果治療真皮色素性疾病如太田痣、藍(lán)黑色文身等，則必須選用波長較長的激光，如 694 nm 、755 nm 、1 064 nm 等，只有波長較長的激光才能有效地到達(dá)真皮深層。文身的色素有黑、藍(lán)、綠、黃、橙、紅等多種人工色素，根據(jù)互補(bǔ)吸收的光學(xué)原理，文身的治療應(yīng)選擇與其顏色互補(bǔ)的激光。如紅色文身用綠色的5 10 nn·或532 nm 的激光治療，綠藍(lán)色文身用紅色的630 nm 、694 nm 或 755 nm 的激光治療，而藍(lán)黑色文身用紅色的755 nm 或近紅外的 1 064 nm 的激光進(jìn)行治療。 QQ截圖20170607103122.png

組織中的水對可見光和近紅外線吸收極少，而大于 2LLm的紅外線波段吸收較好，其吸收主峰在 2 94LLn·。表皮和真皮所含有的大量水分，成為激光磨削治療時(shí)(如祛皺紋等)的靶組織。根據(jù)水對光的吸收曲線(見圖 2)，磨削治療用 E r(鉺)：YA G (2．94 ) 最好，其次為 c0 (10．6 ) 及 H ()(鈥)：YA G(2．1 LLm )激光。 QQ截圖20170607103325.png

1。2 脈沖持續(xù)時(shí)間：應(yīng)小于或等于靶組織的熱弛豫時(shí)間。激光的脈沖持續(xù)時(shí)間必須足夠長，才能引起靶組織的充分破壞，但熱傳導(dǎo)的多少與激光的脈沖持續(xù)時(shí)間成正比，時(shí)間越長，：熟損傷的范圍就越大。正像人們在日常生活中經(jīng)常遇到的現(xiàn)象，如果用手指快速接觸一個(gè)燒熱的鍋，皮膚不會被燙傷，但如果接觸的時(shí)間稍長就會燒傷皮膚。間理 “火中取栗”可以不傷手也全在“時(shí)間短暫”上。根據(jù)光學(xué)理論，只要使激光的脈沖持續(xù)時(shí)間小于或等于靶組織的熱弛豫時(shí)間，就不會引起周圍組織的熱損傷。熱弛豫時(shí)間(Therm al Relaxation Tim e，TR T ) 是指受熱的組織通過熱擴(kuò)散將其自身的熱量降低 50％所需的時(shí)間。該參數(shù)是衡量靶組織的熱傳導(dǎo)速度快慢的指標(biāo)。小物體要比大物體冷卻得快，精確地講，TRT 與物體大小的平方成正比。因此對于 1 個(gè)給定的物體，大小增加到 2倍，則 TRT 將增加到 4 倍。①血管性病變中血管管徑的粗細(xì)有很大差異。通過計(jì)算，毛細(xì)血管的 TRT 約為 1O 微秒(“s)，管徑0．1 m m 血管的T RT 約為4．8 毫秒 m s)，而更大血管的TRT 可達(dá)幾十毫秒 m s)。因此治療血管性病變最理想的激光脈沖持續(xù)時(shí)間(即脈寬)應(yīng)為幾毫秒至幾十毫秒。②色素性病變中黑色素顆粒非常微小，其TRT 僅為 1 s。因此治療色素性病變應(yīng)使用脈寬為納秒級 (ns，1 s：1 000 ns)的激光，即帶 Q 開關(guān)的激光(見本文 2．1．2)。③皮膚組織的TRT 大致為1 ms，因此要求做皮膚磨削除皺的激光儀的脈寬小于 lm s。④毛囊的體積較大，其 TRT 為幾毫秒至一百毫秒，因此要求用來脫毛的激光的脈寬最好在幾毫秒至一百毫秒之間?，F(xiàn)代激光儀與 10 余年前的激光儀的最大區(qū)別正是在于對脈寬的精確控制，這是現(xiàn)代激光治療安全性的根本保證。

1．3 能量：選擇能在靶組織上產(chǎn)生足夠的溫度，使之破壞的合適能量。足夠的激光能量是保證療效的前提，現(xiàn)代激光儀都具有強(qiáng)大的功率。實(shí)際臨床應(yīng)用時(shí)激光的能量密度須根據(jù)靶組織的性質(zhì) 、顏色深淺、大小厚薄和治療當(dāng)時(shí)的反應(yīng)等來確定，治療過程中應(yīng)不斷地對激光能量進(jìn)行調(diào)試和修正。如選擇的激光能量過低達(dá)不到療效，過高則有形成瘢痕的危險(xiǎn)。

2 激光美容儀簡介

2．1 激光的倍頻、調(diào) Q ：激光的倍頻、調(diào) Q 是激光束控制技術(shù)的重要組成部分，通過這些技術(shù)可以擴(kuò)展激光頻率、提高激光輸出功率和能量。

2．1．1 激光的倍頻：激光倍頻技術(shù)是通過改變激光頻率，使激光向更短波長擴(kuò)展，來獲得范圍更寬的激光波長。激光倍頻的基本原理是利用頻率為 u 的光穿過倍頻晶體，產(chǎn)生倍頻效應(yīng)，其射出光中含有 2u 光的成分，從而獲得波長減少一半的激光，如波長 1 064 nm 的激光通過 KTP 倍頻晶體后可獲得波長 532nm 的激光。

2．I．2 激光調(diào) Q ：為了使激光的能量在時(shí)間上集中，在工作物質(zhì)達(dá)到粒子數(shù)反轉(zhuǎn)時(shí)，使其不馬上釋放能量，而是繼續(xù)對工作物質(zhì)進(jìn)行激勵(lì)，讓激發(fā)態(tài)的粒子數(shù)繼續(xù)積累，然后在極短的時(shí)間內(nèi)釋放激光，即可大大提高激光輸出功率。調(diào) Q 技術(shù)即是實(shí)現(xiàn)壓縮激光脈寬、提高激光峰值功率的方法，這種技術(shù)又稱為Q 開關(guān)技術(shù)。Q 開關(guān)激光脈寬短至幾個(gè)納秒至幾百個(gè)納秒 (1ns= 10 S)，其激光峰值功率極高，可使一些細(xì)小顆粒如黑色素、文身墨等驟然受熱而發(fā)生瞬間爆破，而鄰近的正常組織不被破壞。

2．2 激光美容儀器的分類：激光美容儀器有多種分類方法，

常用方法如下：

2．2．1 按工作物質(zhì)分為固體、氣體、液體、半導(dǎo)體激光器等。固體激光器和氣體激光器發(fā)展最早，這兩種激光器輸出功率大而穩(wěn)定、使用方便、效率 (頻率)高、耗材少。液體激光器包括各種染料激光器，其工作物質(zhì)是若丹明、碳化菁等染料溶于乙醇或三氯甲烷等溶劑中，形成溶液，經(jīng)高速循環(huán)，將染料從一薄嘴噴出，形成良好的光學(xué)液面，泵浦光經(jīng)一定角度放置泵浦鏡后，打到液面上，使染料受激產(chǎn)生激光。染料激光器的優(yōu)點(diǎn)是工作物質(zhì)多、輸出功率大、光學(xué)性質(zhì)好，缺點(diǎn)是需不斷更換染料、耗材較多、保養(yǎng)復(fù)雜、效率 (頻率)較低。半導(dǎo)體激光器是用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的一類激光器，其優(yōu)點(diǎn)是體積小、價(jià)格低、效率高、壽命長，目前越來越多的醫(yī)用工業(yè)研究設(shè)計(jì)人員嘗試使用半導(dǎo)體激光替代其他激光，作為改進(jìn)激光醫(yī)用儀器的主要措施。

2．2．2 按激光釋放能量的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，可分為連續(xù)激光、半連續(xù)激光和脈沖激光。

連續(xù)激光是以穩(wěn)定的、連續(xù)的光束釋放其激光能量。脈沖激光的能量則是以脈沖的形式釋放，依據(jù)脈沖寬度，脈沖激光又可分為長脈沖激光(脈沖寬度為毫秒級)和短脈沖激光 (脈沖寬度為納秒級)。短脈沖激光包括各種 Q 開關(guān)激光。半連續(xù)激光也是以脈沖的形式來釋放能量，所不同的是每個(gè)脈沖之間的間隔時(shí)間非常短暫，也不可調(diào)節(jié)，激光能量以緊密聯(lián)結(jié)在一起的脈沖群的形式釋放出來 (如銅蒸氣激光的脈沖以每秒 6 000 —15 000 個(gè)脈沖群的方式釋放)，實(shí)際上皮膚難以“識別”出這是脈沖激光，其臨床效果和連續(xù)激光的效果相似，因此有時(shí)也將半連續(xù)激光稱為擬連續(xù)激光或準(zhǔn)連續(xù)激光。

2．2．3 按波長范圍分為紫外、紅外、可見光激光器等。

在皮膚美容領(lǐng)域中應(yīng)用最多的是可見光激光器，用于治療血管性病變和色素性病變等；其次應(yīng)用較多的是用來切割、氣化皮損組織和用于磨削除皺的紅外激光儀；紫外激光器用于皮膚美容的較少見。一般描述激光器時(shí)，會同時(shí)描述上述特征。如脈沖 Nd：Y AG 激光：波長 1 064 nm ，近紅外光，不可見。H e —N e 激光：氣體激光，波長630 nm ，紅光，連續(xù)。

2．3 常用激光美容儀的特點(diǎn)和應(yīng)用

見表 1 —4

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