隨著“輕醫(yī)美”理念的普及，皮膚光電美容治療幾乎成了所有醫(yī)美機(jī)構(gòu)的標(biāo)配，光電技術(shù)也成了美容醫(yī)生們的“必備武器”，不少設(shè)備看似操作便利，但要在光電治療領(lǐng)域內(nèi)“一往無前”，還需從技術(shù)原理到術(shù)后護(hù)理全面掌握。
1916年，著名物理學(xué)家愛因斯坦首次提出了“受激輻射”的概念，從而奠定了激光的理論基礎(chǔ)，以后又在實驗中得到了驗證。1960年，第一臺真正的激光器呱呱墜地，這是一臺紅寶石激光器，完成這一創(chuàng)舉的是美國物理學(xué)家梅曼。
美國物理學(xué)家西奧多·哈羅德·梅曼制造了世界上第一臺激光器
激光工作的原理是將光能轉(zhuǎn)化成熱能，造成靶組織細(xì)胞損傷，刺激新生細(xì)胞新陳代謝，達(dá)到治療目的。1984年Rox Anderson教授提出的“選擇性光熱作用理論”開創(chuàng)了激光在美容領(lǐng)域里的應(yīng)用，也很好地解釋了激光美容的原理。
1、單色性
激光是受激輻射的產(chǎn)物，光子的躍遷往往發(fā)生在固定的兩個能級之間，頻率分布非常窄，色度純。
2、相干性
激光有極強(qiáng)的空間及時間相干性。從激光光源不同空間位點發(fā)出的光位相差不變，方向與波長也一致（空間相干性）；同一空間位點不同時間發(fā)射出的光也有固定的位相差（時間相干性）。強(qiáng)脈沖光是一種非相干光。
3、能量高度集中
在諧振腔的選擇作用下，激光光束的發(fā)散角很小，光束能量高度集中，因而方向性極強(qiáng)、激光光源表面亮度很高、被照面上光強(qiáng)度很大。
4、平行性
激光光束在傳播很長距離后光束仍保持平行而不發(fā)生彌散。
1、熱效應(yīng)
激光通過熱效應(yīng)，經(jīng)皮膚吸收后轉(zhuǎn)化為熱能使得組織溫度升高，達(dá)到臨床療效。熱效應(yīng)與組織達(dá)到的溫度和照射時間均有密切聯(lián)系。
T=S2/D
（T為熱傳導(dǎo)時間，S為熱傳導(dǎo)距離，D為組織的熱擴(kuò)散率）
當(dāng)皮膚溫度達(dá)到43-44℃時，皮膚就會出現(xiàn)潮紅；
45℃時皮膚開始有痛覺；
47-48℃可能出現(xiàn)水皰；
55-60℃時，皮膚出現(xiàn)凝固性壞死；
100℃時，組織中的水達(dá)到沸點而導(dǎo)致氣化；
300-400℃以上時，皮膚組織會發(fā)生炭化，進(jìn)而燃燒、氣化。
以二氧化碳激光為例，其照射的皮膚組織可迅速達(dá)到極高溫度，發(fā)生壞死與氣化，從而實現(xiàn)臨床治療。
CO2激光治療通過損傷皮膚形成壞死柱促進(jìn)皮膚再生實現(xiàn)治療效果
2、光機(jī)械作用
光照射在物體表面時，光子與之碰撞產(chǎn)生的輻射壓力稱為光壓，又稱一次光壓。
當(dāng)高能量精密度的激光束照射于皮膚表面，產(chǎn)生大量熱能，溫度驟升，使組織液由液相向氣相轉(zhuǎn)變、組織熱膨脹，產(chǎn)生數(shù)十乃至數(shù)百個大氣壓的沖擊波，該作用稱為二次光壓。
以調(diào)Q激光為例，其治療色素增生性皮膚病過程中，成熟黑素小體吸收光能后，急劇膨脹而“爆炸”，產(chǎn)生巨大沖擊波，破壞黑素小體所在的黑素細(xì)胞，能量密度1J/cm2，脈寬5×10-9s的調(diào)Q激光產(chǎn)生的沖擊波壓強(qiáng)可高達(dá)6.9×107Pa。
Q開關(guān)激光用于黃褐斑治療前（左）與治療后（右）
3、光化學(xué)作用
光動力療法（PDT）就是間接光化學(xué)效應(yīng)的典型代表，常用的光敏劑包括5-氨基酮戊酸（5-ALA）及血卟啉衍生物（HpD）等，在一定波長激光照射下，產(chǎn)生大量單線態(tài)氧等自由基，通過自由基反應(yīng)，引起生物膜的系列改變，破壞靶細(xì)胞，或通過凋亡途徑達(dá)到靶細(xì)胞破壞目的。
光動力療法治療玫瑰痤瘡：(a)治療前；(b)3次治療后1個月；(c)3次治療后3個月；(d)6次治療后3個月，DOI：10.1080/14764172.2018.1502455
4、電磁場效應(yīng)
經(jīng)過聚焦的激光產(chǎn)生的電磁場強(qiáng)度達(dá)到106-109V/cm2時，會產(chǎn)生強(qiáng)電磁場，并通過激勵、振動、諧波、自由基、雙光子、多光子吸收、布里淵散射效應(yīng)引起組織損傷，達(dá)到治療效果。
5、生物刺激作用
多見于低功率激光照射，引起共振、量子遷移等，恢復(fù)生物等離子體的穩(wěn)定，進(jìn)而恢復(fù)機(jī)體正常的結(jié)構(gòu)與功能。此外，還有研究表明，低功率照射對機(jī)體免疫系統(tǒng)具有雙相調(diào)節(jié)作用，并可抗氧化，促進(jìn)新陳代謝。
【概念】當(dāng)入射激光的波長與靶色基自身固有的吸收峰匹配，且照射時間短于靶色基的熱弛豫時間（TRT）時，就可以選擇性地破壞靶色基，而不損傷周圍正常組織或僅造成輕度損傷，從而達(dá)到無創(chuàng)傷治療的效果。
選擇性光熱作用（Selective Photothermolysis）理論于1984年由Parrish與Anderson提出，是激光發(fā)展史上的一個重要里程碑。Rox Anderson教授曾多次來到國內(nèi)參與學(xué)術(shù)交流，他被稱為“點陣激光之父”
1、合適的波長
以治療色素增生性皮膚病的調(diào)Q紅寶石激光（波長694nm）為例，這一波長下來自氧合血紅蛋白（418nm、542nm、577nm 3個吸收峰）的競爭性吸收很少，既能較好地為成熟黑素小體吸收，又有一定的穿透深度；
2、合適的脈寬
根據(jù)選擇性光熱作用原理，脈寬應(yīng)短于靶色基的熱弛豫時間，這就使激光產(chǎn)生的熱能主要局限于靶色基，很少彌散到周圍正常組織，造成損傷；
3、足夠的能量
這是短脈沖激光治療的必要條件。調(diào)Q技術(shù)使短脈沖激光得以在極短的時間內(nèi)釋放出高能量，功率高達(dá)109-1012W，足以摧毀靶色基。
黑素、氧合血紅蛋白、血紅蛋白及水的吸收曲線
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皮膚中的色基可以選擇性地吸收特定波長的光，如果色基的吸收光譜是已知的，那么可以選擇合適波長的激光，對色基進(jìn)行照射以得到理想的組織治療作用。
在電磁波的可見光部分，激光的波長與穿透深度成正比，波長越長，穿透越深?？梢姽饣咎幵?/span>600-1300nm的范圍，波長在300nm以下的激光能被蛋白質(zhì)、黑色素、尿酸和DNA所吸收，因而穿透很淺，超過1300nm的激光，盡管波長較長，但由于水對激光的吸收性增加，其穿透深度受到影響，處在這一波長的激光，其主要色基為水。
水最大的吸收峰為2940nm(Er:YAG激光)，較大的吸收峰為10600nm二氧化碳激光；氧合血紅蛋白吸收峰為波長415nm、540nm、577nm；脫氧血紅蛋白吸收峰為波長430nm、555nm；黑色素，800nm以下的任何波長的光均可優(yōu)先地加熱表皮中的黑色素。短波長更易引起非常高的表皮溫度，而長波長如1064nm可繞過表皮中的黑色素。
選擇性光熱作用原理應(yīng)用于脫毛治療
調(diào)整激光波長使之與色基吸收波長相一致有時是非常困難的。以血紅蛋白為例，當(dāng)波長為420nm時，吸收非常好，但穿透很淺，僅有100nm深，只能勉強(qiáng)達(dá)到真表皮連接處，不足以治療深部血管（如鮮紅斑痣）。所以，盡管577nm和542nm的吸收并不如420nm好，但由于穿透更深，并且黑色素吸收較少，是治療皮膚深部血管較理想的波長。更長波長的激光由于穿透深，也被應(yīng)用于較大的血管的治療，例如595nm、910nm和1064nm激光。
按照能量輸出方式，激光一般分為以下3種類型：
1、連續(xù)式激光
激光的能量連續(xù)輸出，這類激光對治療靶的選擇性不強(qiáng)，主要包括：二氧化碳激光、氬離子激光、氦氖（He-Ne）激光等；
2、準(zhǔn)連續(xù)激光
這類激光的能量以脈沖形式輸出，但輸出的脈沖頻率非常高，在皮膚組織上的生物學(xué)效應(yīng)和實際臨床效果都與連續(xù)式激光沒有顯著差異，所以稱為準(zhǔn)連續(xù)激光。
與連續(xù)式激光一樣，準(zhǔn)連續(xù)激光對治療靶的的選擇性也不強(qiáng)。主要的準(zhǔn)連續(xù)激光包括：銅蒸氣激光、氪激光、磷酸肽鉀鹽（KTP）激光等。
3、短脈沖激光
激光的能量以脈沖方式輸出，脈寬很短，一般在納秒（ns）與毫秒（ms）級。這類激光以選擇性光熱作用理論為基礎(chǔ)，對作用靶具有高度選擇性，而對周圍正常組織則無明顯損傷，從而可達(dá)到無創(chuàng)傷治療的理想效果。
短脈沖激光的代表包括：調(diào)Q紫翠玉激光、調(diào)Q紅寶石激光、調(diào)Q Nd:YAG激光、脈沖染料激光、調(diào)Q鉺激光、超脈沖二氧化碳激光、調(diào)Q半導(dǎo)體激光等。強(qiáng)脈沖光的作用機(jī)制和方式均與短脈沖激光相近。
（未完待續(xù)）
本期內(nèi)容主要概述了皮膚光電治療的發(fā)展歷程、生物學(xué)效應(yīng)、技術(shù)原理及分類，下一期將介紹各種光電治療設(shè)備的特點及應(yīng)用要點。
參考資料：
Future Directions in Cutaneous Laser Surgery, Anthony M. Rossi, MD, Bruce E. Katz, MD, Dermatologic Clinics, January 2014
《皮膚激光醫(yī)學(xué)與美容》，主編：盧忠
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