激光及强脉冲光基础培训李建钢课件.ppt

1、激光及强脉冲光基础激光及强脉冲光基础培训李建钢培训李建钢激光发展历史激光发展历史光的基础知识：分类光的基础知识：分类产生激光的基本要素：产生激光的基本要素：1.产生激光的物质产生激光的物质 (激光介质激光介质)2.激励源激励源3.光学放大器光学放大器激光是一种电磁波Cynosure,Inc.波长波长=颜色颜色振幅振幅=强度强度Cynosure,Inc.基态激发态Cynosure,Inc.基态基态受激吸收第一步激光的形成过程单个光子受激辐射两个相干光子第二步 光的类型光的类型 波形 波谱滤色光激光Filter白光激光的物理特性高单色性：激光的物理特性高定向性方向性：方向性：普通光源：光射向四面八

2、方探照灯：光投射到月球上（离地40万公里），光斑直径将扩大到1000公里以上。激光：光投射至月球上，光斑的直径散开只有两公里多。激光的物理特性高亮度性激光是目前世界上最亮的光源二氧化碳激光管比日光灯管亮度高100亿倍激光器的亮度可以做到比太阳表面亮度高1010倍医学上切割组织、气化表浅肿瘤都是利用激光的高亮度性所产生的高温效应。激光的特点激光的特点_5.高能量密度高能量密度GaAsx-rayscosmic rays电视和收电视和收音机策波音机策波190-390488-514532577-63075569410642940106002100常见激光器及其特性常见激光器及其特性类型类型名称名称工作

3、物质工作物质波长波长(m)激励方式激励方式特征特征气气体体激激光光器器原子原子He-NeHe-Ne0.6328气体放电气体放电广泛广泛分子分子CO2CO210.6气体放电气体放电高功率输出高功率输出N2N20.3371气体放电气体放电无谐振腔无谐振腔离子离子Ar+Ar+0.4880气体放电气体放电常用作常用作泵浦源泵浦源He-CdHe-Cd0.4416气体放电气体放电固体固体激光激光器器红宝石红宝石Cr3+Al2O30.6943光泵浦光泵浦应用广泛，应用广泛，可得到高功可得到高功率输出率输出Nd3+YAGNd3+YAG1.06光泵浦光泵浦钕玻璃钕玻璃Nd3+1.06光泵浦光泵浦液体激光器液体激

4、光器染料染料染料染料0.585激光泵浦激光泵浦波长可调波长可调半导体半导体激光器激光器GaAs/GaAlAsGaAs0.85电流注入电流注入短波长通信短波长通信InP/InGaAsPInP1.30电流注入电流注入长波长通信长波长通信连续激光准脉冲激光脉冲激光产生不同激光的方法：产生不同激光的方法：2.通过激光波长转换方法通过激光波长转换方法:1）应用非线性光学应用非线性光学:倍频倍频(SHG);3HG,4HG,5HG,OPO 等等 2）固体染料波长转换片）固体染料波长转换片 KTP 晶体晶体1064 nm532 nm水水黑色素黑色素血色素血色素氧合血红素氧合血红素 组织光学组织光学(吸收光谱吸

5、收光谱)皮肤色团光谱皮肤色团光谱 血红蛋白血红蛋白(Hb)，氧合血红，氧合血红蛋白蛋白(HbO2),正铁血红蛋白正铁血红蛋白(Met-Hb)都在都在585nm波长波长处有吸收峰处有吸收峰.水水(Water)在此波长的吸收在此波长的吸收小很多量级小很多量级.色素色素(Melanin)是唯一的干是唯一的干扰因素扰因素.组织光吸收曲线图中红外1100-2600nm被水完全吸收,而不被黑色素和血红蛋白吸收激光r 工作波长皮肤靶基治疗类型Argon488色素Pigment LesionsDoubled Nd:Yag532色素，血管Vascular,Pigmented LesionsCu Vapor578

6、血管Vascular LesionsPulsed Dye 585-600血管Vascular LesionsRuby694色素Hair,Pigmented,TattoosAlexandrite 755色素，血管Hair,Pigmented,TattoosDiode800-810色素，血管Hair,VascularNd:Yag1060色素Hair,Pigmented,TattooErbium2940水Epidermal Ablation 热致水平热致水平 热致温度热致温度 持续时间持续时间 临床表现临床表现 热热 敷敷 3840 长时间长时间 温热感觉温热感觉 热致红斑热致红斑 4344 长时间

7、长时间 微血管充血扩张见红斑反应微血管充血扩张见红斑反应 热致水疱热致水疱 4748 数秒数秒 炎性渗出物潴留皮内炎性渗出物潴留皮内,表真皮分离表真皮分离 热致凝固热致凝固 5560 约约10秒秒 受照处皮肤组织凝固坏死受照处皮肤组织凝固坏死 热致沸腾热致沸腾 100以上以上 数秒数秒 皮肤组织中的组织液沸腾皮肤组织中的组织液沸腾 热致炭化热致炭化 300400 瞬间瞬间 可见呈棕黑色干性坏死组织可见呈棕黑色干性坏死组织,伴有水蒸气白烟伴有水蒸气白烟 热致燃烧热致燃烧 530以上以上 瞬间瞬间 可见火光可见火光,伴有水蒸气白烟伴有水蒸气白烟 热致汽化热致汽化 5730 瞬间瞬间 皮肤由固体立即

8、变成气体皮肤由固体立即变成气体,并以极并以极 高的速度射出高的速度射出,留下一个凹陷留下一个凹陷,根据激光功率密度的不同根据激光功率密度的不同:1.切割术切割术组织中水汽化导致的体积扩大压力增加组织中水汽化导致的体积扩大压力增加,以及组以及组 织固有的张力而被分开而形成切口织固有的张力而被分开而形成切口.2.气化术气化术组织中水分在瞬间被蒸发组织中水分在瞬间被蒸发,干燥干燥,凝固了的组织也凝固了的组织也 随即燃烧而一并被蒸发去除随即燃烧而一并被蒸发去除.3.碳化术碳化术以焦点以外一定大小的光斑以焦点以外一定大小的光斑,在一定的时间内连在一定的时间内连 续的照射组织续的照射组织,使受照组织发生干

9、性坏死和炭化使受照组织发生干性坏死和炭化,外观呈综黑色外观呈综黑色.4.凝固术凝固术以焦点以外相应大小的光斑以焦点以外相应大小的光斑,把功率降低至适当把功率降低至适当 水平水平,连续的照射组织连续的照射组织,使受照组织在保持上皮使受照组织在保持上皮 完整完整,不产生缺损和碳化的基础上出现热凝固不产生缺损和碳化的基础上出现热凝固 坏死坏死.外观由灰白色渐变为灰褐色。外观由灰白色渐变为灰褐色。5.激光组织间热疗法激光组织间热疗法 让激光通过插入组织内的光纤维对让激光通过插入组织内的光纤维对 组织进行加热，使组织内温度升至组织进行加热，使组织内温度升至60C以上，以上，并持续照射一定时间并持续照射一

10、定时间,使该组织凝固坏死。已应用于治疗肿瘤。使该组织凝固坏死。已应用于治疗肿瘤。6.光热敷光热敷利用功率密度约为利用功率密度约为150-800mW/cm2的低强度激的低强度激光对病灶局部产生一种温热的感觉，犹如热敷。光对病灶局部产生一种温热的感觉，犹如热敷。产生条件：产生条件：光子给予生物大分子的能量光子给予生物大分子的能量断开其弱键所需的能量断开其弱键所需的能量全过程：全过程：生物分子吸收相应能量的光子生物分子吸收相应能量的光子 外层价电子被激发跃迁至电子激发态外层价电子被激发跃迁至电子激发态 在其驰豫返回基态时释放出的能量消耗在某一化学在其驰豫返回基态时释放出的能量消耗在某一化学 键的断裂

11、和新键的形成上键的断裂和新键的形成上 生成稳定的最终产物生成稳定的最终产物 原理：原理：光敏剂进入靶组织光敏剂进入靶组织受到接近光敏剂发射光谱峰值波长的光照射受到接近光敏剂发射光谱峰值波长的光照射光敏剂被激发光敏剂被激发光敏剂把能量转移给靶组织中的分子氧光敏剂把能量转移给靶组织中的分子氧靶组织中的分子氧被激发为强氧化剂（单态靶组织中的分子氧被激发为强氧化剂（单态 氧）氧）单态氧使靶组织的生物膜产生过氧化损伤单态氧使靶组织的生物膜产生过氧化损伤靶组织破坏靶组织破坏HPD（血卟啉衍生物）（血卟啉衍生物）DHE（双血卟啉酯）（双血卟啉酯）酞花菁染料酞花菁染料脱镁叶绿环类脱镁叶绿环类癌光啉（癌光啉（P

12、SD-007）光敏素光敏素 mTHPC（间四羟基氯苯酚）（间四羟基氯苯酚）卟啉合成物的母体卟啉合成物的母体ALA（5氨基氨基-酮戊酸）酮戊酸）进入靶组织方式：进入靶组织方式：静脉给药静脉给药 动脉给药动脉给药 组织内注射组织内注射 局部敷贴局部敷贴 产生条件：产生条件：低光功率密度（低强度）低光功率密度（低强度）较长曝光时间较长曝光时间典型应用：典型应用：光动力疗法（光动力疗法（PDT）低强度激光血管内照射低强度激光血管内照射 激光局部照射激光局部照射+-高斯分布模式高斯分布模式平帽模式平帽模式*传统的Q开关Nd:YAG激光的峰值能量密度位于中央-暂时性色素沉着的风险增加*Spectra VR

13、M平帽模式能量均匀分布Image profiled by Spiricon Beam Profiler波长：波长：585nm585nm脉宽：脉宽：350us350us输出光斑直径：输出光斑直径：5mm5mm重复频率：重复频率：2Hz2Hz输出系统：柔性光纤手柄输出系统：柔性光纤手柄反射镜反射镜氙闪光灯柱氙闪光灯柱过滤膜过滤膜导光晶体导光晶体I型光子嫩肤型光子嫩肤II 型光子嫩肤型光子嫩肤适应症适应症良性血管病变，包括：良性血管病变，包括：毛细血管扩张毛细血管扩张Telangiectasias红斑痤疮红斑痤疮Symptoms of Rosacea红脸红脸Flushing皮肤色素改变皮肤色素改变D

14、yschromia激光磨削后红斑激光磨削后红斑阳光性色素斑阳光性色素斑Pigmentary sun damage色素斑色素斑Mottled pigmentation色素沉着色素沉着Hyperpigmentation光老化光老化Photoaging痣痣Lentigines表皮及真皮结构改变表皮及真皮结构改变皱纹皱纹Rhytides皮肤弹性改变皮肤弹性改变Elastotic changes胶原和结缔组织改变胶原和结缔组织改变毛孔粗大毛孔粗大Large pores 强脉冲光能转化为热量，影响皮肤表面深部的胶原纤维和弹力纤维，使之重新排列，并恢复弹性，强脉冲光能转化为热量，影响皮肤表面深部的胶原纤维和

15、弹力纤维，使之重新排列，并恢复弹性，从而达到消除皱纹，缩小毛孔的治疗效果从而达到消除皱纹，缩小毛孔的治疗效果 Energy Penetration of Commonly Used Cutaneous LasersWaterMelaninHemoglobinOxyhemoglobin Pulse 1 Pulse 2 Pulse 3 Delay 1 Delay 2 Pulse durationPulse durationPulse durationPulse delayonoffoff354045505560657075808501020304050Time msTemperature CEpidermisVessel 血管直径血管直径 冷却时间冷却时间 .20 m 140 s 50 m 1.2 ms 100 m 3.6 ms 300 m 5-10 ms