精编制作光学基础篇PPT课件

1、光学基础知识 目录 一 光学基础知识二 色素性病变的激光治疗三 血管性病变的激光治疗四 脱毛激光治疗五 皮肤年轻化六 痤疮的治疗七 瘢痕的治疗 一 光学基础知识 光学基础知识 光是人眼可以看见的一系列电磁波 也称可见光谱 在科学上的定义 光是指所有的电磁波谱 光是由光子为基本粒子组成 具有粒子性与波动性 称为波粒二象性 光可以在真空 空气 水等透明的物质中传播 对于可见光的范围没有一个明确的界限 一般人的眼睛所能接受的光的波长在380 760nm之间 光是一种电磁辐射 光波在整个电磁波谱中只占据很小的一部分 一般为几个纳米 nm 到1毫米 mm 左右 不同光对皮肤的作用 光的反射 色彩是来自物体本身对各种色光的反射 白光 通过棱镜 就可以发现光线实际上包括了所有的颜色 白色的物体反射所有的色光 这些色光组合成了白光 所以你看到它是白色的 黒色的物体吸收所有的光线 所以我们看到他是黑色 光的散射 物质中存在的不均匀团块使进入物质的光偏离入射方向而向四面八方散开 这种现象称为光的散射 向四面八方散开的光 就是散射光 波长较短的光容易被散射 波长较长的光不容易被散射 光的散射也会使通过物质的

2、光的强度减弱 我们常说的波长越长 穿透越深 例如 当一束太阳光从窗外射进室外内时 我们从侧面可以看到光线的径迹 就是因为太阳光被空气中的灰尘散射的缘故 光的传输 我们的生活时刻在利用光的传输速度 电话 网络等 光的传输和穿透深度与光强度 波长 频率有关光的波长越长 能量越大穿透就越深物质对光的反射 散射 吸收同时在影响光的穿透 光的吸收 一般吸收 若介质对光的吸收程度与波长无关 则称为一般吸收 选择性吸收 若对某些波长或一定波长范围内的光有较强吸收 而对其他波长的光吸收较少 则称为选择性吸收 大部份的医用光学仪器都是利用这一特性 大多数染料和有色物体的颜色都是选择吸收的结果 多数物质对光在一定波长范围内吸收较少 表现为对光透明 而在另一些波段内则对光有强烈吸收 表现为不透明 例如对可见光透明的玻璃对红外线和紫外线有强烈吸收 利用的这一原理我们能有效防护激光 强光对眼睛的伤害 光技术参数 1 波长 单位 nm 1m 109nm 物理定义 从一个波峰到下一个波峰的距离 这一距离称为一个波长临床意义 波长决定光与组织相互作用的性质 不同组织对不同光的吸收系数及光的穿透深度均不相同 2 能量密

3、度 又称光剂量 单位 J cm2 能量密度 光强度 照射时间 入射角余弦 P S T COS P 功率 单位 WS 照射面积 单位 cm2T 照射时间 单位 S 光的入射角度 IPL在医疗美容领域的应用入射角度为0 COS0 1 故此参数通常可忽略不计 由此可见 能量密度主要取决于照射时间 光强度 光技术参数 3 脉宽 T 物理定义 脉冲波峰值 P 降低至一半 P 2 时所对应的两个时刻差称为脉冲宽度 脉宽 临床意义 脉宽的临床意义在于光的热损伤和热传导 照射时间越长 靶细胞接受的热量强度和范围越广 热传导 损伤组织影响因素 光强度 脉宽选择脉宽主要取决于肤色 黑色素越多 对光的吸收越强 波长恒定下 肤色越深 脉宽选择应越小 光的能量单位 能量 energy J能量密度 fluenceordose J cm2功率 power W辐射度 Irradiance W cm2 J cm2 sec 光对皮肤组织的作用 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

4、进行治疗提供了可能性 激光 光对皮肤组织影响的类型 光热效应 组织的凝固与气化取决于吸收 激光脉冲大约0 5毫秒或更长 光机械效应 组织分裂 脉冲激光约0 2毫秒或稍短光化学作用 对化学组织键的直接损坏或在使用PDT药物下出现的化学反应光生物刺激作用 使用低能量激光刺激组织细胞反应选择性光解作用 特殊波长与脉冲宽度配合 在靶目标组织上获得最佳效果而同时对周围组织产生最小的影响 光热效应 光热效应指材料受光照射后 光子能量与晶格相互作用 振动加剧 温度升高 由于温度的变化而造成物质的电学特性变化 利用光热效应的探测器 热敏电阻 热电偶 热电堆和热释电探测器等 红色的光的热效应最大 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 热弛豫和热弛豫时间 热弛豫 当靶组织吸收激光能量后 温度一定会升高 也必定会向周围邻近组织发生热传导 这种热传导的过程就是热弛豫 热弛豫时间 靶组织目标显著的冷却 温度降低一半时 所需要的时间 实际上就是衡量组织冷却的快慢 当激光的照射时间 脉冲宽度 小于色基的热驰豫时间时 热

5、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 选择性光热解作用 要取得选择性光热解作用 必须具备三个基本条件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选择性光热解作用的过程 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 并不传递到周围细胞引起损伤 体内的清除系统 免疫系统 清除 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 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 就由可能做到选择性治疗靶基与周围组织颜色差异越大越好 光斑大小 治疗深度 能量大小 治疗深度 光谱吸收曲线 不同波长对皮肤的穿透深度 吸收 热变性 电磁辐射波中任何一个部分

6、被吸收后均能导致热能的产生 当温度超过40 C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 C 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 脉宽 临床 皮肤组织各级水平热致作用表 热致水平热致温度持续时间临床表现 热敷38 40 长时间温热感觉热致红斑43 44 长时间微血管充血扩张见红斑反应热致水疱47 48 数秒炎性渗出物潴留皮内 表真皮分离热致凝固55 60 约10秒受照处皮肤组织凝固坏死热致沸腾100 以上数秒皮肤组织中的组织液沸腾热致炭化300 400 瞬间可见呈棕黑色干性坏死组织 伴有水蒸气白烟热致燃烧530 以上瞬间可见火光 伴有水蒸气白烟热致汽化5730 瞬间皮肤由固体立即变成气体 并以极高的速度射出 留下一个凹陷 激光基础知识 激光的最初的中文名叫做 镭射 莱塞 是它的英文名称LASER的音译 是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionof

7、Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词 意思是 通过受激发射光扩大 激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程 1964年按照我国著名科学家钱学森建议将 光受激发射 改称 激光 激励 泵浦 系统 光学激励 光泵 是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的 整个激励装置 通常是由气体放电光源 如氙灯 氪灯 和聚光器组成 这种激励方式也称作灯泵浦 气体放电激励 化学激励 核能激励 激光介质 用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系 可以是固体 晶体 玻璃 气体 原子气体 离子气体 分子气体 半导体和液体等媒质 光学共振腔 由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成 1916年爱因斯坦提出的受激辐射概念是其重要的理论基础20世纪40年代末 量子电子学诞生后 被很快应用于研究电磁辐射与各种微观粒子系统的相互作用 并研制出许多相应的器件 这些科学理论和技术的快速发展都为激光器的发明创造了条件1951年 美国物理学家珀塞尔和庞德在实验中成功地造成了粒子数反转 并获得了每秒50千赫的受激辐射 随后美国物理学家查尔斯 汤斯以及苏联物理学家马

8、索夫和普罗霍洛夫先后提出了利用原子和分子的受激辐射原理来产生和放大微波的设计 1954年 查尔斯 汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器 成功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器或振荡器的先例 1958年 汤斯与姐夫阿瑟 肖洛将微波激射器与光学 光谱学的理论知识结合起来 提出了采用开式谐振腔的关键性建议 并预防了激光的相干性 方向性 线宽和噪音等性质 同期 巴索夫和普罗霍洛夫等人也提出了实现受激辐射光放大的原理性方案 世界上第一台激光器 红宝石激光器 是由美国科学家梅曼 T H Maiman 于1960年研究成功的 第一台气体激光器 氦氖激光器由生于伊朗的美国科学家贾万1960年12月制造 常用激光及波长 激光的分类 按激光器 激光介质 分类气体激光 激光介质是气体CO2 He Ne Argon氩固体激光 激光介质是固体钕 钇铝石榴石 Nd YAG 红宝石 紫翠宝石其它激光 半导体 染料 液体激光 按脉冲分类连续激光 CO2 氩 氪 氪离子染料激光准脉冲激光 铜蒸汽激光脉冲激光 Q 开光激光 激光的分类 激光的Q 开关工作原理是控制光能量的输出 使其在纳秒的脉冲中释放所有能

9、量 因此具有高的峰值功率输出 Q 开关激光具有照相机快门一样的装置 在其开启之前能量是不会释放出来的 能量在Q 开关中蓄积 在开启开关时能量在一个激光脉冲中释放出来 Q开关激光 点阵激光 点阵激光是指激光对皮肤产生的焦点阵列 运用了点阵式光热分解理论 是由美国哈佛大学的激光医学专家Dr RoxAnderson于2004年首先发表 并且立即得到世界各地专家认同并迅速应用于临床治疗 点阵式光热分解理论是传统选择性光热分解作用理论的一种延伸 既有侵袭性治疗的快速和显著效果又有非侵袭性治疗副作用少 恢复时间短的优势 1320 1550nm水吸收为主 热损伤 热变性穿透深 热刺激较强主要作用真皮深层10600nm色素 水吸收 气化 热变性穿透较深 热刺激强可作用于表皮与真皮2790 2940nm水吸收强 气化穿透浅 热刺激轻主要作用于表皮 点阵激光的波长特点 IPL IPL IntensePulsedLight 又被称为强脉冲光 是一种很柔和 有良好光热作用的光源 IntensePulsedLight简称IPL 也称为彩光 复合光 强光 光谱为400 1200nm左右的位于可见光与近红外线这部分

10、的光工作原理 光的选择性吸收 光的强热量多波长 强脉冲 宽光谱 彩光量化分解后会形成光量子 用量化分解后的光量子照射皮肤后 它可以到达皮肤的各个层次 分解异常色素细胞 破坏毛囊 闭合异常血管 同时刺激胶原蛋白增生 弹性纤维重新排列 从而到达祛斑 脱毛 祛除红血丝 美白嫩肤的效果 祛斑 依靠新陈代谢把异常色素带出体外 射频技术 射频 radiofrequencyenergy RF 是电磁辐射 electromagnetic 家族中的一个重要的但很小的成员 无线电和微波都是电磁辐射能量 他们统称为射频 和所有其他波相关的现象一样 RF也具有波长和频率 RF和微波的频率分别为3kHz到3MHz 以及300MHz到300GHz C f 射频的生物学作用热学的作用 RF热作用的程度取决于几个因素 辐射的频率 大小 形态 和照射部位的方位 辐射时间 周围的环境状态 热消散是否有效等 除了能量大小外 频率也是决定组织是否吸收RF并由此引起热学作用的重要原因 实验显示机体的吸收以80 100MHz最好射频作用于皮肤的特点射频对机体的作用最大的一个特点就是它不受表皮色素的影响 与皮肤的温度有关 温度越高

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