关于治疗色斑的激光

激光(laser)是英文“Light Amplification by Stimulated Emission of RadiaLLon”(受激辐射光放大)每个单词的第一个字母的组合词。这是一个比较难以理解的物理现象,其要点是:某物质原子的电子受到外界的能量激励达到了一个高能量的状态,当电子从高能状态回到常态的时候,就会释放出光子,这种光子组成的光就是激光。激光具有单色性好、方向性好、相干性好和亮度高,以及光束可以方便传输和光斑大小可以方便调整等特性。

激光的工作物质、名称和波长

如前所述,激光是某一种物质的电子从高能量位回到常态时释放出的光子,由于每一种物质有特定的能量差,所以释放出的光具有特定的波长。也就是说,同一种物质所产生的激光,其波长一定是相同的。现在,已经有非常多种类的激光研制成功了。治疗皮肤疾病常用的激光有:二氧化碳激光(波长10 600 nm)、红宝石激光(波长694 nm)、翠绿宝石激光(波长755mn)、Nd: YAC激光(波长1 064 nm)、染料激光(常见波长585/595 nm)、半导体激光(波长806/910 nm)等。

连续波和脉冲波激光

连续激光波和脉冲激光波

像电灯一样,打开开关后持续发光的类型就叫做连续波(连续输出)激光(上左图);如果像照相机的闪光灯一样,闪一下以后要稍微等一会儿以后再闪第二下的类型(脉冲发射).就叫做脉冲激光(上右图)。前者的代表是二氧化碳激光,后者的代表是红宝石激光。

脉冲激光的脉宽

脉冲激光的照射时间

上图是脉冲激光的照射时间图示,横轴是时间,纵轴是功率。山形的曲线显示出了最大的功率值(Wmax)和二分之一位置(1/2Wmax),功率从二分之一位置上升到最高点又回到二分之一位置的时间称作半值幅,也就是脉宽(pulse duration)。当然,有些激光具有更复杂的时间-功率曲线,还有一些激光是由几种不同脉冲组合而成的(最近长脉宽激光种类很多),对于这些激光,上述定义就不一定适用了。

这里还要特别提到一种特殊的脉冲激光——Q开关脉冲激光。一般的脉冲激光的脉宽是在毫秒(ms=10-3s)到微秒(μs=10-6s)范围,但有一类激光是使用快门,使得共振腔内的光集中起来,在很短的时间内一下子释放出来,其脉宽会缩短一万倍,发出极强的光,这就是Q开关激光,其脉宽可以达到纳秒级(ns=10-9s)。治疗皮肤疾病常用的Q开关激光有Q开关红宝石激光Q开关翠绿宝石激光Q开关Nd:YAG激光等。

脉冲激光的频率

脉冲激光的频率按1秒钟发射的次数(Hz)表示。比如1秒钟发射5次的频率是5Hz;如果是2.5秒发射1次的,频率就是1/2.5=0.4Hz。

激光的能量表示和能量分布

能盈的单位是焦耳,连续波激光的能量一般是指1秒钟内激光输出的功即功率(J/s=W)。激光强弱大多使用功率单位瓦特(W)来表示,这是指光束全体的功率。但是,激光的光束半径如果不同,那么功率密度(W/cm2)就会不同,对组织的作用就有很大的差别。笔者认为,像二氧化碳激光之类的激光,不要使用功率来表示,使用功率密度来表示比较好。但在现在,还只能按照惯例的功率来表示。

对于脉冲激光,随着时间的变化,其功率也在变化。像上图中山形曲线所表示的那样,一个脉冲激光的能量焦耳(J)测定值相当于曲线内的面积大小,一个脉冲激光的能量密度就是流量(J/cm2),但这个数值是包括了全部的能量在内的数值,并且是在假定光束内的能量密度是一致的前提下。实际上,光束的中央部分的能量密度要比周围的高。光束中央部分的能量密度分布叫做光束剖面。光束剖面的能量分布如果均匀的话,对组织的作用就会比较均匀,这类激光有较好的治疗效果。临床上往往对于这个问题没有足够的理解和重视。

影响激光穿透深度的因素

影响激光对皮肤的穿透深度的因素有:波长、光斑大小、功率密度、脉宽、峰值功率等,相当复杂。首先,波长较长的激光由于散射较少,功率衰减少,故而穿透较深。光束的类型对于穿透深度也有很大的影响,如1cm光斑照射1次的面积相当于5mm光斑照射4次。有人可能认为这是一回事,但其实相差很大,1cm光斑的激光照射覆盖了较大的面积.没有四个5mm光斑照射的散射部分,所以可以穿透更深。功率密度越大,当然穿透得越深。同样的能量,脉宽窄的峰值功率就高,穿透就深。脉宽最短的Q开关激光,峰值功率可以非常大,所以就可以达到很深的部位。

强脉冲光(光子)

激光是单波长的强光。强脉冲光(光子)是和太阳光以及白炽灯一样的广谱波长的强光,其波长范围按照机器的不同而有所区别,有的还根据临床需要利用滤过片“切取”需要的波长范围的光。和激光比较起来,强脉冲光(光子)具有较广的治疗范围。

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