激光在皮肤病治疗及美容方面的应用PPT课件下载推荐.ppt
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激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段,去获得空前的效益和成果,从而促进了生产力的发展。
l激光除具有与一般光相同的性质外,还具有高亮度(高功率)、单色性、方向性、相干性好等特点。
利用激光在皮肤组织上所产生的特殊生物效应,可以治疗多种皮肤病。
l
(1)激光的皮肤生物学效应激光与皮肤组织的生物学效应取决于激光与皮肤组织两方面:
一方面与激光的波长、输出功率(能量)、输出方法、作用的剂量等因素有关;
另一方面与皮肤组织的色泽、含水量、导热系数、厚度、致密性有关。
l1)激光对皮肤组织的作用皮肤的毛发、汗腺及皮脂腺等具有不同的光学性质,当辐射进入皮肤组织各层中,部分被传送,部分被吸收,部分在细胞层内继续透射,直至入射光能量被吸收,较长的波长吸收后有非常少地折射,被重新发射出来(即荧光)。
一般地说,以皮肤颜色的影响最大,如浅色的高加索皮肤在照射可见光和近红外光l时吗,在皮肤内由于胶原而散射,结果反射大大地减少。
在紫外线波长小于320nm,在角质层或表皮的吸收量大。
从紫外线280nm至红外线1000nm,波长越长,进入皮肤组织(贯穿)也越深。
la.反射:
是由于一种介质进入另一种介质在界面上折射系数的改变而引起的。
因为空气和皮肤的折射系数不同,垂直的入射光5%-7%在角质层被反射了。
在可见光中这个表面反射系数相对不变。
lb.散射:
由于分子、粒子、细胞器和细胞而引起的方向性改变。
lC.吸收:
是指光能在组织内转化成热能、化学能,变成荧光、磷光等能量方式。
透射通过皮肤层而光能未被衰减。
l2)不同波长激光在皮肤组织上的吸收与透射不同波长激光在皮肤组织上的吸收与透射是不同的。
为了达到预期的目的,可选择相应的激光波长,达到一定的组织深度,被生物组织吸收而产生预l期的生物学效应,因此不同波长的光在皮肤各层的吸收和透射是很重要的。
1931年A.Bachem对皮肤各层次的吸收与透射的研究至今仍被大家所引用,见表皮肤各层次的吸收度(A)和透射度(T)皮肤层次厚度(mm)A/T%波长(nm)20025028030048055075010001400角层0.3AT10081198515663420801387227829715644棘细胞层0.5AT8116918162357107713656651628真皮层2.0AT1109016056172044214817208皮下组织25AT5021017080l3)光吸收与皮肤组织的关系人的皮肤颜色是由表皮下包括细胞和其他一些因素决定的。
在近紫外线、可见光、近红外线中,黑色皮肤的吸收比白色皮肤大,至于有多少,即取决于黑素的多少,又与激光波长有关,但对于波长小于300nm和大于2000nm的激光,肤色的影响便不起作用了,吸收率都一样,大约为95%。
激光的生物学作用形式l热效应l压强作用l电磁场效应l光化学反应l选择性光热作用la.热效应其产生方式主要是碰撞生热和吸收生热l(a)碰撞生热:
当可见光、紫外线与生物分子相互作用时,光子被吸收,生物分子被激活,被激活l的生物分子可通过与周围分子的多次碰撞逐渐失去它所获得的光能,周围分子则获得平移能(振动能和移动能),生物组织温度上升变热。
l(b)吸收生热:
当红外光光子被偶极分子(如水分子)吸收时,光能转变为该分子的振动能和转动能,使温度升高。
皮肤组织含有75%-95%水分,因而皮肤对红外光的吸收升温与水分子有关。
l(c)皮肤组织热作用:
皮肤吸收光能后温度上升,导致皮肤组织损伤,其破坏作用与温度高低有关l如当温度为37-39时,皮肤有温热感;
43-44时,皮肤出现潮红;
45为皮肤的痛阈;
47-48时,4-9秒皮肤在表皮和真皮之间有炎性渗出物,形成水泡;
45-60时,皮肤内蛋白质凝固;
50时,传导热的神经纤维被破坏;
55-60时,受照射部位皮肤出现凝固性坏死;
100时,细胞内外的水沸腾,水蒸气将细胞膜和皮肤组织破坏;
300-400时,皮肤组织碳化(血液和血浆蛋白发生干性坏死),皮肤呈现棕黑色;
530以上,皮肤组织燃烧;
当温度继续升高,照射处皮肤组织气化。
l(d)皮肤组织的热化作用当皮肤组织吸收光能后会发生某些吸热的化学反应,即热化作用。
热化作用和光化作用有两点区别:
1.热化作用其反应与温度成正比,因为温度增加分子间碰撞频率和使分子所获得的能量有所增加,而光化作用几乎与温度变化没关系;
2.光化作用产生受激分子、原子和自由基,而这些在热化作用时是不会产生的。
因此低功率激光照射时,它们往往不直接造成组织的坏死,而是通过皮肤组织内的核酸、蛋白质、类固醇、黑素、尿素等,吸收不同的光谱进行热传导,导致组织的损伤。
lb.压强作用:
当光照在皮肤上,光子与皮肤碰撞形成辐射压力,一般称光压。
产生光压很微小,一般可以忽略不计。
但激光的能量密度极高,如将1瓦的氩激光光斑聚集于半径为0.5nm的微粒时(质量约1012g),其辐射压力为1015N,微粒将获得105克的加速度,为地面重力加速度的10万倍。
这种激光辐射压在皮肤上将是不可忽视的能量,同时会聚在很小一点上的光能瞬时转化为热能,使组织由液体到气体,甚至由固体的生物组织直接气化,在细胞组织内产生微型爆炸,压强急剧增高,以超音速迸发出来l产生极大的反冲力,可高达几百千克,压强可达几十至几百个大气压。
这种压强叫做激光二次压强,它比光压大得多,对皮肤组织的破坏力也是很严重的。
lc、电磁场效应:
激光比太阳光亮100万倍,因此,激光是非常强的电磁波。
如果将激光光束聚集为几个微米时,功率密度可达1013W/cm2,此时可产生高压、高温、高电磁场强度(可达108V/cm2),在生物体内引起一系列的创伤。
在组织内产生谐波,组织内正负电荷在电场作用下振动而产生谐波,导致生物细胞的损伤;
产生自由基,在组织内可导致细胞水肿、损伤;
产生双光子、多光子吸收致使组织内发生化学效应和自由基的形成,造成生物细胞损伤;
产生布里渊散射,激光的强电场在皮肤组织l水分中产生布里渊散射,其脉冲频率可达兆赫,这种脉冲将造成细胞损伤乃至细胞破裂。
ld.光化学反应:
是指光生物学改变所产生的反应。
它有两种基本的类型:
直接的和间接的(敏化的)。
直接的光化学反应是生物分子吸收光发生了化学改变,或与不同的分子产生反应,如光合作用、光异构作用、光分解作用、光聚合作用等;
间接的光化学反应是指某种能吸收光的物质进入生物系统后,在光的照射下引起后者对光的敏感性,从而导致生物体的一系列反应,该反应有称光动力学作用,如血卟啉光敏治疗皮肤恶性l肿瘤。
le.选择性光热作用l(a)热效应:
激光光能被生物组织吸收主要被转换为热能,其生物学作用与组织上产生温度直接相关。
当温度高于60,大多数蛋白质发生变性;
温度高于70DNA变性;
温度在100以下大分子发生变性,如VanderWaals键断裂;
温度超过100细胞内水分超过沸点发生气化。
水蒸发体积发生急速增大产生的压力作用导致细胞、血管损伤,当温度进一步升高导致组织凝固坏死、炭化。
组织吸收热的同时热向邻近组织传导而使组织温度下降,热向四周传导叫作热弛豫,不同组织的热弛豫速度不相同。
当组织因热传导温度下降二分之一所需的时间叫作热弛豫l时间(thermalrelaxationtime,TRT)。
一般说体积小的组织TRT小于体积大的。
如黑素小体0.121.0um,TRT=1微秒,而直径为1050um的毛细血管其TRT=1毫秒;
而血管直径为400um,TRT=100毫秒。
l组织热效应由最初作用在色基(色基靶基)上的激光能量,和来自继发的邻近组织的热传导所引起的。
影响热损伤的程度和范围,主要是靶上获得的温度高低决定了它受损伤的程度,其次是由热传导影响了在靶上驻留的时间。
总之,组织损伤程度由能量密度(治疗剂量)、脉宽(脉冲持续时间,即治疗照射时间)和热传导所决定的。
l(b)机械作用:
激光在组织上的生物学效应主要可分为热作用和非热作用两种。
非热作用可由激光直接或热作用继发而形成。
非热作用主要包括机械作用(photomechanicaleffects)、电磁场作用和光化学作用。
光机械作用在高功率短脉宽治疗中尤为突出。
它在皮肤组织中产生的热膨胀热动力学作用,光声学作用都将对治疗靶造成毁灭性损伤。
如作用在红细胞上的脉冲染料激光,可产生100万的高温,爆炸形成的冲击波将毛细血管击破;
在色素增生类皮肤病的治疗中,调Q开关的一些激光器,如调Q红宝石激光、调QNd:
YAD激光、调Q蓝宝石激光,在黑色素小体上产生的等离子体温爆炸式所产生的l的冲击波,对黑色细胞的破坏,也是光机械作用的结果。
l(c)选择性光热作用(selectivephotothermalysiseffets):
选择性光热作用是激光被组织吸收后的相互作用的过程,也是指作用对特定靶的产生预期希望达到的目的。
因为选择性光热作用最终是将激光能量直接作用在皮肤治疗靶上,如黑色素小体、血红蛋白、水分子,造成靶的坏死,而对邻近正常组织不引起损伤。
l(d)选择性光热作用包括三个方面内容:
根据不同靶基对作用波长有选择性吸收的。
l靶基对波长的选择有两个因素:
首先,该波长对靶基有较高的吸收率(此相对于邻近组织而言),以避免对周围组织因吸收而导致热损伤。
其次,不同波长的光对皮肤组织吸收与透射是各不相同的。
在可见光范围内,随着波长的增加,其在皮肤组织内透射作用也加深,为了对不同深度的靶基治疗,选择相应透射深度的波长也是重要的,如含氧血红蛋白在可见光光谱中虽然都有l吸收作用,但它有三个吸收峰值,即418nm、577nm、542nm,临床上除418nm波长因其在组织上作用甚为表浅,故很少应用之外,577nm、542nm这两个波长使用较多,因577nm波长含氧血红蛋白的吸收率高于542nm波长外,其波长作用深度也较之更深些,所以临床上常选用578.2nm(铜蒸汽激光),585nm(染料激光)波长的光治疗位于真皮中的鲜红斑痣;
542nm或532nm波长的光治疗浅表的毛细血管扩张。
l治疗的激光剂量能够在靶上有足够的能量。
简而言之,即对治疗靶造成坏死。
临床上选择的高功l率短脉冲激光器,如调Q红宝石激光、调QNd:
YAG激光、脉冲染料激光等在靶上功率可达1091012W,产生的热可达107。
可见该类激光对靶的破坏是充分的,是以往使用的连续激光器件所不可比拟的。
l短脉宽以照射时间(治疗时间)短于靶的热弛豫时间(TRT),使热损失局限在治疗靶上,不会因热传导造成邻近周围组织的损伤。
TRT与生物组织性质、个体大小相关,如黑素小体的TRT为1微秒,皮肤组织TRT为1毫秒,管径不同的血管TRT也不相同,直径为50um,TRT为12毫秒l直径为400um,TRT为100毫秒。
l波长的选择、剂量的控制、脉冲宽度的设定是构成选择性光热作用的关键所在,只有对治疗的疾病医学和生物学性质全面的了解和正确运用波长、剂量和TRT才能达到
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