1、1激光技术在医疗领域的应用激光技术在医疗领域的应用Medical Application of Laser Technology2013年年4月月2提提 纲纲123激光相关概念原理介绍激光相关概念原理介绍激光介质相互作用的效应激光介质相互作用的效应激光在医疗科研中的应用激光在医疗科研中的应用近红外近红外脑功能脑功能成像成像准分子激准分子激光角膜切光角膜切削术削术光动力光动力疗法疗法光子嫩肤光子嫩肤美国点美国点火装置火装置3激光激光Laser Laser Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 受激发射光放大受激发射光放大
2、4激光产生原理激光产生原理外界泵浦源外界泵浦源激光谐振腔激光谐振腔增益介质增益介质5世界第一台激光器：红宝石激光器世界第一台激光器：红宝石激光器 1960年年5月月15日，在美国加州休斯公司的一个研究室里，年轻的美国物理学家日，在美国加州休斯公司的一个研究室里，年轻的美国物理学家梅梅曼曼正在进行一项重要的实验。他的实验装置里有一根人造红宝石棒。突然，一正在进行一项重要的实验。他的实验装置里有一根人造红宝石棒。突然，一束深红色的亮光从装置中射出，它的亮度是太阳表面的束深红色的亮光从装置中射出，它的亮度是太阳表面的4倍。激光和激光器的问倍。激光和激光器的问世，被称为世，被称为20世纪最重大的科学发
3、现之一世纪最重大的科学发现之一。6激光：高斯光束激光：高斯光束2200000 02(,)exp()()()wxyE x y zA Ewzw z7激光应用领域激光应用领域工业工业医疗医疗商业商业科研科研信息信息军事军事8光和介质的相互作用光和介质的相互作用光热效应光热效应光蚀除效应光蚀除效应等离子等离子体诱导蚀除体诱导蚀除激光生物效应激光生物效应光化学效应光化学效应光机械作用光机械作用分子吸收了外分子吸收了外来光子的能量来光子的能量后激发的化学后激发的化学反应，如光合反应，如光合作用作用热量达到温热热量达到温热，凝结，汽化，凝结，汽化，碳化和熔融，碳化和熔融效应。效应。紫外光产生的切紫外光产生的
4、切除作用，高能量除作用，高能量的紫外激光打断的紫外激光打断分子键的作用。分子键的作用。（准分子激光治（准分子激光治疗屈光不正疗屈光不正高功率激光产高功率激光产生等离子蚀除生等离子蚀除高功率激光产高功率激光产生机械分裂和生机械分裂和切割切割9不同温度处组织的光热效应不同温度处组织的光热效应100度度150度度300度度60度度45度度体温过高体温过高：当组织体温：当组织体温度处于度处于42-50范围内的一范围内的一种状态，此温度持续几种状态，此温度持续几分钟大部分组织将坏死分钟大部分组织将坏死凝结凝结：体温达到体温达到60，蛋白质和胶原蛋白产生，蛋白质和胶原蛋白产生变性作用，组织凝结细胞坏死，宏
5、观上组织变性作用，组织凝结细胞坏死，宏观上组织变暗。临床应用：治疗肿瘤的激光诱导间质变暗。临床应用：治疗肿瘤的激光诱导间质热疗法。很少出血。热疗法。很少出血。汽化汽化：水开始汽化并形成气泡，引起组织基团的机械破裂和热分解。可带走热，防止温度大量升高。碳化碳化:组织开始释放碳组织开始释放碳，组织体变黑。，组织体变黑。熔融：熔融：局部温度达到局部温度达到300度，此事组织表面度，此事组织表面产生熔融物质和气泡产生熔融物质和气泡。10激光的两个参数激光的两个参数IntensityLaserSpectrum-11组织的光学窗口组织的光学窗口Optical Window in TissueNear IR
6、Light in the 700-900 nm wavelength range(Near Infrared)can penetrate into tissue up to 5-6 cmLight sources working within this range can be used in investigating the optical properties of tissue800 nm Source:Detects changes in Blood Volume850 nm Source:Detects changes in oxygenated-Hb(HbO2)750 nm So
7、urce:Detects changes in deoxygenated-Hb(Hb)http:/www.bme.boun.edu.tr/biophotonics/research.html12近红外脑功能成像近红外脑功能成像13认识我们的大脑认识我们的大脑2.53.0毫米毫米14 约约140亿个细胞亿个细胞 重约重约1400克克大脑皮层厚度约为大脑皮层厚度约为2-3毫米毫米总面积约为总面积约为2200平方厘米平方厘米 人脑中的主要成分是水，占人脑中的主要成分是水，占80%占人体体重的占人体体重的2%耗氧量达全身耗氧量的耗氧量达全身耗氧量的25%血流量占心脏输出血量的血流量占心脏输出血量的15
8、%一天内流经大脑的血液为一天内流经大脑的血液为2000升升 大脑消耗的能量若用电功大脑消耗的能量若用电功率表示大约相当于率表示大约相当于25瓦瓦15神经系统科学神经系统科学 语言认知的研究语言认知的研究 运动区研究运动区研究老年性痴呆的研究老年性痴呆的研究脑功能研究对象脑功能研究对象心理学心理学视觉刺激研究视觉刺激研究精神病学精神病学 抑郁及精神分抑郁及精神分裂等的研究裂等的研究新生儿科学新生儿科学 新生儿听觉、视觉及语言等成新生儿听觉、视觉及语言等成长障碍的早期发现与治疗长障碍的早期发现与治疗儿科学儿科学ADHD及智障的研究及智障的研究教育学教育学1644名地震幸存者虽毫发无损名地震幸存者虽
9、毫发无损 但脑部已产生异变但脑部已产生异变四川大地震四川大地震44名幸存者脑中名幸存者脑中控制情感控制情感的几个节点，如前扣带回、岛叶、的几个节点，如前扣带回、岛叶、尾状核、杏仁核、海马等区域，功能活动普遍尾状核、杏仁核、海马等区域，功能活动普遍比常人活跃比常人活跃。17大脑大脑外界刺激外界刺激行为行为18192021已有脑功能成像手段已有脑功能成像手段 目前，作为脑功能研究的手段主要有目前，作为脑功能研究的手段主要有脑电图、脑电图、fMRI（功能性磁共振成像）、（功能性磁共振成像）、PET、MEG等。等。fNIRS：（：（functional Near Infrared Spectrosco
10、py）功能性近红外光学成像技术，通过生物体穿）功能性近红外光学成像技术，通过生物体穿透性高的透性高的近红外光谱近红外光谱对脑功能进行无侵袭性测量。对脑功能进行无侵袭性测量。其原理是通过三个特定波长的近红外光来测量大脑皮层的其原理是通过三个特定波长的近红外光来测量大脑皮层的含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白以及总以及总血红蛋白的含量，从而表征大脑在接受外界刺激或思维过程中不同区域的反应和功能表达血红蛋白的含量，从而表征大脑在接受外界刺激或思维过程中不同区域的反应和功能表达 大脑在思考的时候，血流量增加，当停止思考时，大脑血流量减小。大脑在思考的时候，血流量增加，当停止思考时，大
11、脑血流量减小。fMRIPET22血红蛋白血红蛋白血红细胞血红细胞血红蛋白血红蛋白氧分子氧分子23脑功能成像脑功能成像扩散光学层析扩散光学层析(DOT:Diffuse Optical Tomography)http:/www.nmr.mgh.harvard.edu/martinos/research/MultimediaGallery/DOT_materials/dot.html24实验布局图实验布局图25实验实例实验实例26diffuse optical tomography27光学在眼科中的应用光学在眼科中的应用-激光治疗近视激光治疗近视28眼睛结构眼睛结构-29How the eye wo
12、rknCornea=Lens CovernIris and Pupil=Aperture of CameranLens=Cameras LensesnRetina=Cameras Filmn角膜：镜头盖n虹膜：光阑n晶状体：透镜n视网膜：探测器-30How eye works?-31近视近视远视远视散光散光老花眼老花眼32激光治疗区光不正原理激光治疗区光不正原理Cornea角膜角膜Desired Corneal surface理想曲面理想曲面 Tissue to be removed需去除组织部分需去除组织部分 近视近视Myopic ablation33Cornea角膜角膜Desired Co
13、rneal surface理想曲面理想曲面Tissue to be removed需去除组织需去除组织 远视远视Hyperopic ablation激光治疗区光不正原理激光治疗区光不正原理34准分子激光角膜切削术准分子激光角膜切削术激光脉冲激光脉冲吸环装置吸环装置LASIK:Laser-Assisted In Situ Keratomileusis得到美国得到美国FDA认证认证 35 准分激光是一种准分激光是一种气体脉冲气体脉冲激光激光 波长为波长为193nm 此波长的此波长的吸收范围窄吸收范围窄，能量几乎完全被，能量几乎完全被角膜上皮细胞和角膜上皮细胞和基质吸收基质吸收，超过这个范围的组织不
14、会吸收到激光，超过这个范围的组织不会吸收到激光 每一个激光脉冲可以切削每一个激光脉冲可以切削0.2到到0.25um厚度的生物组织厚度的生物组织 光化反应光化反应：分子之间的结合键断裂，将组织直接分离成：分子之间的结合键断裂，将组织直接分离成挥发性的碎片而消散无踪，对周围组织则没有影响，达挥发性的碎片而消散无踪，对周围组织则没有影响，达到对角膜的重塑目的，能精确消融人眼角膜预计去除的到对角膜的重塑目的，能精确消融人眼角膜预计去除的部分空间精确度达细胞水平，不损伤周围组织。部分空间精确度达细胞水平，不损伤周围组织。36v准分子激光对近视的矫治就是用准分子激光切削角膜中央前面，准分子激光对近视的矫治
15、就是用准分子激光切削角膜中央前面，即去除角膜基质层，使角膜表面变得比原来平坦一些，弯曲度减即去除角膜基质层，使角膜表面变得比原来平坦一些，弯曲度减少、使眼部成像的焦点落在视网膜上，以达到矫正近视的效果，少、使眼部成像的焦点落在视网膜上，以达到矫正近视的效果，这就如同把隐形眼镜的度数精确地刻在角膜上一样。这就如同把隐形眼镜的度数精确地刻在角膜上一样。v所谓远视是指在无调节状态下，平行光线经眼屈光系统的曲折后，所谓远视是指在无调节状态下，平行光线经眼屈光系统的曲折后，焦点聚在视网膜之后，没有形成清晰物像，导致看近处模糊，易焦点聚在视网膜之后，没有形成清晰物像，导致看近处模糊，易疲劳。那么，准分子激
16、光对远视的矫治就是用准分子激光切削角疲劳。那么，准分子激光对远视的矫治就是用准分子激光切削角膜中心区周围基质层，使角膜表面变得比原来突起一些，弯曲度膜中心区周围基质层，使角膜表面变得比原来突起一些，弯曲度增加，使眼部的成像焦点落在视网膜上，以达到矫正远视的效果。增加，使眼部的成像焦点落在视网膜上，以达到矫正远视的效果。37手术原理是先采用自动微型角膜板层系统在角膜表面制作一带蒂的板层手术原理是先采用自动微型角膜板层系统在角膜表面制作一带蒂的板层角膜瓣角膜瓣，翻转角膜瓣后，应用准分子激光电脑控制多步分区进行，翻转角膜瓣后，应用准分子激光电脑控制多步分区进行角膜基质角膜基质内切削，最后内切削，最后
17、将角膜瓣复位。这种方法保留了角膜上皮和前弹力层的完整性，用将角膜瓣复位。这种方法保留了角膜上皮和前弹力层的完整性，用193纳米准分纳米准分子激光切削角膜基质，避免了术后雾状混浊的发生子激光切削角膜基质，避免了术后雾状混浊的发生-38nStep 1.负压环吸引固定眼球，放角膜上方nA suction ring is centered over the cornea of the eye LASIK 工作步骤-39Step 2:自动式微型角膜刀沿轨道旋转推进，制作角膜瓣自动式微型角膜刀沿轨道旋转推进，制作角膜瓣The microkeratome creates a partial flap in
18、the cornea of uniform thickness -40Step 3:翻开角膜瓣，暴露角膜基质翻开角膜瓣，暴露角膜基质The corneal flap is folded back on the hinge exposing the middle portion of the cornea.-41Step 4:应用准分子激光照射角膜中央区。应用准分子激光照射角膜中央区。The excimer laser is then used to remove tissue and reshape the center of the cornea.-42Step 5:角膜瓣复位，无需缝合角膜
19、瓣复位，无需缝合In the final step,the hinged flap is folded back into its original position.-43LASIK工作视频44光动力疗法（光动力疗法（photodynamic therapy）v光敏剂光敏剂：一类分子，只吸收光子并将能量传递给那些不能吸：一类分子，只吸收光子并将能量传递给那些不能吸收光子的分子，促使其发生化学反应，而本身则不参与化学收光子的分子，促使其发生化学反应，而本身则不参与化学反应，恢复到原先的状态。反应，恢复到原先的状态。v光动力反应光动力反应:有氧分子参与的伴随生物效应的光敏反应有氧分子参与的伴随生
20、物效应的光敏反应v原理是：病变细胞与光敏剂结合，在外界光激发后产生氧自原理是：病变细胞与光敏剂结合，在外界光激发后产生氧自由基、单态氧等物质，损伤细胞膜和血管内皮细胞，选择性由基、单态氧等物质，损伤细胞膜和血管内皮细胞，选择性的杀伤病变细胞而达到治疗目的。的杀伤病变细胞而达到治疗目的。45光动力疗法光动力疗法46Photosensitizer光敏剂光敏剂Oxygen氧气氧气Light光光光动力作用三大要素47作用原理作用原理S1光敏剂基态光敏剂基态Ground stateT13O21O2激发光激发光光敏物质受到光激发时，吸收光子能量，由基光敏物质受到光激发时，吸收光子能量，由基态变成激发态，处
21、于激发态的态变成激发态，处于激发态的光敏物质光敏物质很不稳很不稳定，化学退激过程生成大量定，化学退激过程生成大量活性氧活性氧，其中最主，其中最主要的是单线态氧，活性氧能与多种生物大分子要的是单线态氧，活性氧能与多种生物大分子相互作用，损伤细胞结构或影响细胞功能。相互作用，损伤细胞结构或影响细胞功能。48光敏剂光敏剂v光敏剂的三个条件：光敏剂的三个条件：v(1)自己能首先被光照射激活；自己能首先被光照射激活；v(2)在体系中有足够的浓度，且能吸收足够量的光子；在体系中有足够的浓度，且能吸收足够量的光子；v(3)必须能把自己的能量传递给反应物。必须能把自己的能量传递给反应物。v光敏试剂一般是光敏试
22、剂一般是芳香族酮类芳香族酮类和和安息香醚类安息香醚类v对生物体安全无毒；对生物体安全无毒；v药物能被癌组织特异性吸收和贮存；药物能被癌组织特异性吸收和贮存；v荧光效应强，皮肤光毒作用少；荧光效应强，皮肤光毒作用少；v易排泄无积累，副作用小。易排泄无积累，副作用小。国际：国际：photofrin，photosan，ALA国内：国内：HpD（血卟啉衍生物）制剂，（血卟啉衍生物）制剂，ALA49激光光源激光光源v研究开发光敏剂和相应的特定波长的光源是推广应用光动力疗法的研究开发光敏剂和相应的特定波长的光源是推广应用光动力疗法的两个主要任务。两个主要任务。v在光动力疗法应用初期，人们利用有各种灯泡或加
23、装滤色片的灯来在光动力疗法应用初期，人们利用有各种灯泡或加装滤色片的灯来获得所需的光源。获得所需的光源。v随着激光技术的发展，多种激光器被用做光动力疗法的光源。随着激光技术的发展，多种激光器被用做光动力疗法的光源。倍频倍频Nd:YAG激光器泵浦染料激光器激光器泵浦染料激光器 氩离子激光器泵浦染料激光器氩离子激光器泵浦染料激光器 铜蒸汽激光器泵浦染料激光器铜蒸汽激光器泵浦染料激光器 金蒸汽激光器金蒸汽激光器 氦氖激光器氦氖激光器 半导体激光器半导体激光器50光动力疗法临床例子v色素性皮肤病：鲜红斑痣（色素性皮肤病：鲜红斑痣（PWS)PWS)，有很好的治疗效果。，有很好的治疗效果。v光敏剂：光敏剂
24、：HMME(hematoporphyrin monomethyl ether)血卟啉单甲血卟啉单甲醚醚v要求：要求：500nm-580nm 光源光源p cream is applied to the skin for about 1 hourp exposed to Blue,Red or Pulsed yellow lightp abnormal skin cells is removed 51http:/www.cdc-.au/photo_dynamic_therapy光动力疗法临床例子52完全褪色完全褪色 (CR)(CR)光动力疗法临床例子53大部褪色大部褪色 (ER)(ER)光动力疗法
25、临床例子54光动力疗法治疗黄斑病光动力疗法治疗黄斑病55黄斑介绍黄斑介绍1黄斑：黄斑：在眼底视神经盘的颞在眼底视神经盘的颞侧侧0.35cm处并稍下方，处于处并稍下方，处于人眼的光学中心区，是视力人眼的光学中心区，是视力轴线的投影点。由于黄斑处轴线的投影点。由于黄斑处于人眼的于人眼的光学中心光学中心，因此眼，因此眼睛所注视的目标则投影于黄睛所注视的目标则投影于黄斑区的中央凹处斑区的中央凹处。2 人眼的视力检查，就人眼的视力检查，就是查黄斑区的视觉能是查黄斑区的视觉能力。力。黄斑区以外的视网膜黄斑区以外的视网膜视力是极其低下的。视力是极其低下的。3当人体死亡或眼球脱当人体死亡或眼球脱离人体后，黄斑
26、区呈离人体后，黄斑区呈现为淡黄色，因此而现为淡黄色，因此而被命名为黄斑被命名为黄斑56黄斑视频黄斑视频57老年性黄斑退化症老年性黄斑退化症(AMD:Age-Related Macular Degeneration)v老年性黄斑病变：老年性黄斑病变：发生在眼底视网膜黄斑部的一种病变，视网膜色发生在眼底视网膜黄斑部的一种病变，视网膜色素上皮的代谢功能衰退引发，常一眼先发病，最终双眼受累。随年素上皮的代谢功能衰退引发，常一眼先发病，最终双眼受累。随年龄增加而发病率上升并导致视力明显下降的疾病，具有致盲性。龄增加而发病率上升并导致视力明显下降的疾病，具有致盲性。v与黄斑区长期慢性光损伤，脉络膜血管硬化
27、，与黄斑区长期慢性光损伤，脉络膜血管硬化，v视网膜色素上皮细胞老化有关视网膜色素上皮细胞老化有关。临床上分为：萎缩性（干性）临床上分为：萎缩性（干性）(90%病人病人)和和渗出性（湿性）两种类型渗出性（湿性）两种类型Macular Degeneration WetMacular Degeneration Dry58光动力治疗过程光动力治疗过程将将光敏剂光敏剂Visudyne注入血管，当其在眼内积累到一定量时，用一种特定的注入血管，当其在眼内积累到一定量时，用一种特定的激激光光将光敏剂激活，激活的光敏剂释放大量的将光敏剂激活，激活的光敏剂释放大量的自由基和单态氧自由基和单态氧，破坏细胞结构，破坏
28、细胞结构，导致，导致细胞的死亡细胞的死亡，从而导致新生血管的萎缩，减少出血和液体的渗漏，达，从而导致新生血管的萎缩，减少出血和液体的渗漏，达到稳定视力的目的。到稳定视力的目的。59演示视频演示视频http:/ 含有胶原蛋白：一种蛋白质，能使肌含有胶原蛋白：一种蛋白质，能使肌肤富于弹性，并增加其柔韧度及适应的肤富于弹性，并增加其柔韧度及适应的能力。能力。l 还包含微细血管啊，神经、毛囊组织还包含微细血管啊，神经、毛囊组织等，汗腺及皮脂腺等，汗腺及皮脂腺厚度为厚度为0.1mm，主要的功能，主要的功能是更新细胞和细胞的新陈代是更新细胞和细胞的新陈代谢的作用。谢的作用。3层的总厚度为层的总厚度为1.2
29、5mm61毛目细胞分裂旺盛的时期，毛目细胞分裂旺盛的时期，是毛发的增长时期是毛发的增长时期毛发生长过程毛发生长过程静止期静止期(telogen)退行期退行期(catagen)生长期生长期anagen毛发生长周期毛发生长周期约数周，毛目细胞退化，约数周，毛目细胞退化，毛乳头萎缩，毛发停止生长毛乳头萎缩，毛发停止生长换毛的开始，换毛的开始，毛发脱落至新发再生毛发脱落至新发再生 头发：生长期为头发：生长期为3-4年，为人体毛年，为人体毛发生长期最长的，平均每月生长发生长期最长的，平均每月生长1左右左右眉毛、睫毛生长期仅约眉毛、睫毛生长期仅约2个月个月 头发：静止期头发：静止期34个月个月 成年人平均
30、每天脱落成年人平均每天脱落70-100根左右的头发根左右的头发正常人的头发，生长期占正常人的头发，生长期占85，退行期占退行期占14，休止期，休止期1462毛发生长的视频介绍毛发生长的视频介绍63激光脱毛原理激光脱毛原理(Laser Hair Removal)v依据依据选择性的光热解选择性的光热解原理，通过合理调节激光波长能量脉宽，激原理，通过合理调节激光波长能量脉宽，激光便能穿过皮肤表层到达毛发的根部毛囊，毛囊中的的光便能穿过皮肤表层到达毛发的根部毛囊，毛囊中的的麦拉宁色麦拉宁色素素会吸收激光的能量并转化为破坏毛囊组织的热能，从而使毛发会吸收激光的能量并转化为破坏毛囊组织的热能，从而使毛发停
31、止生长停止生长v 周边组织对此波长无吸收，无损周边组织对此波长无吸收，无损v 只有只有生长期内的毛囊存在麦拉宁色素生长期内的毛囊存在麦拉宁色素，所以需要多个周期完全实，所以需要多个周期完全实现脱毛效果现脱毛效果v激光脱毛是目前最安全快捷长久的去毛技术激光脱毛是目前最安全快捷长久的去毛技术64激光脱毛三种不同波长激光脱毛三种不同波长黑色素最佳吸收波长黑色素最佳吸收波长黑色素一定吸收率，黑色素一定吸收率，表皮吸收较少表皮吸收较少 细小、浅色毛发细小、浅色毛发 多次脱毛后复发或残留多次脱毛后复发或残留毛发毛发 浅肤色人群浅肤色人群各种精细化修正脱毛各种精细化修正脱毛毛发颜色较浅。毛发颜色较浅。深色肤
32、种深色肤种黑色素相对吸收较好黑色素相对吸收较好 大面积躯干脱毛。大面积躯干脱毛。对疼痛特别敏感者对疼痛特别敏感者755nm810nm1064nm65Laser Hair Removal(pricipal demo video)http:/ Hair Removal(clinical demo)68光子嫩肤光子嫩肤(Photorejuvenation)v光子嫩肤光子嫩肤v 是利用脉冲强光（是利用脉冲强光（intensive pulse light,IPL）对皮肤进行一种带有美容性）对皮肤进行一种带有美容性质的治疗，其功能是消除质的治疗，其功能是消除/减淡皮肤各种减淡皮肤各种色素斑、增强皮肤弹性，
33、消除细小皱纹、色素斑、增强皮肤弹性，消除细小皱纹、改善面部毛细血管扩张、改善面部毛孔改善面部毛细血管扩张、改善面部毛孔粗大和皮肤粗糙，也能改善发黄的皮肤粗大和皮肤粗糙，也能改善发黄的皮肤色彩等。色彩等。69光子嫩肤基本原理光子嫩肤基本原理v特定光谱（特定光谱（585nm、694nm、755nm、1064nm，以血红蛋白、黑，以血红蛋白、黑色素、胶原纤维为靶基）的色素、胶原纤维为靶基）的IPL穿透皮肤，并被组织中的色素或血穿透皮肤，并被组织中的色素或血管中的血红蛋白优先选择性吸收，在不破坏正常组织的前提下，管中的血红蛋白优先选择性吸收，在不破坏正常组织的前提下，破破坏、分解扩坏、分解扩张的血管、
34、色素基团、色素细胞等，从而达到治疗张的血管、色素基团、色素细胞等，从而达到治疗毛细毛细血管扩张、色素斑血管扩张、色素斑的效果。的效果。v IPL作用于皮肤组织产生光热作用和光化学作用，是深层的作用于皮肤组织产生光热作用和光化学作用，是深层的胶原纤胶原纤维和弹力纤维维和弹力纤维重新排列，并恢复弹性，使面部皮肤皱纹消除或减轻，重新排列，并恢复弹性，使面部皮肤皱纹消除或减轻，毛孔缩小，起到使皮肤年轻化的作用。毛孔缩小，起到使皮肤年轻化的作用。70不同波长的穿透深度不同波长的穿透深度71工作原理工作原理vHow It WorksBeforeDuringAfterIPL Skin Treatments
35、Using Photorejuvenation72皮肤变色皮肤变色(dyschromia)73老人斑老人斑(age spot)老年人皮肤的一种脂褐质色素斑块，是一种良性表皮增生性肿瘤老年人皮肤的一种脂褐质色素斑块，是一种良性表皮增生性肿瘤74酒糟鼻酒糟鼻(红鼻子红鼻子)Rosacea发生于面部中央的慢性皮肤炎症发生于面部中央的慢性皮肤炎症75BeforeFemale with broken capillariesBefore and after 3 IPL treatmentsCourtesy of Robert Weiss,MD,Hunt Valley,MarylandAfter毛细管扩张毛
36、细管扩张Telangiectasia76Female with facial veinsBefore and after 3 IPL treatmentsCourtesy of Jerry Darms,MD,Lake Oswego,OregonBeforeAfter毛细管扩张毛细管扩张Telangiectasia77IPL Laser treatment clinical demo vedio78v 激光美白牙齿是在牙齿表面涂以高浓度专用漂白剂，在波长介于激光美白牙齿是在牙齿表面涂以高浓度专用漂白剂，在波长介于480520纳米纳米之间的高强度蓝光照射下，由于之间的高强度蓝光照射下，由于激光加热
37、激光加热，可将，可将美白美白剂剂快速渗透到牙齿表面及深层，与附着的快速渗透到牙齿表面及深层，与附着的 色素色素产生产生氧化还原氧化还原作用，作用，从而达到理想的牙齿美白效果。从而达到理想的牙齿美白效果。激光美白牙齿79激光牙齿美白激光牙齿美白80肾脏肾脏肾脏是人体的重要器肾脏是人体的重要器官，它的基本功能是官，它的基本功能是生成尿液，借以清除生成尿液，借以清除体内代谢产物及某些体内代谢产物及某些废物、毒物废物、毒物81肾结石肾结石Kidney stones肾结石肾结石(calculus of kidney)指发生于肾盏、肾盂及肾盂与输尿管连接部指发生于肾盏、肾盂及肾盂与输尿管连接部的结石。由于
38、新陈代谢紊乱而造成的沉积物：草酸盐、脂肪、糖分、的结石。由于新陈代谢紊乱而造成的沉积物：草酸盐、脂肪、糖分、蛋白质、钙等摄入过量，而造成的沉积。蛋白质、钙等摄入过量，而造成的沉积。82肾结石肾结石 尿液中排泄钙增多，尿液中排泄钙增多，其结石物质易产生结晶其结石物质易产生结晶核，易形成结石核，易形成结石 根据结石成分的不同根据结石成分的不同，可分，可分草酸钙结石、磷草酸钙结石、磷酸钙结石、尿酸（尿酸酸钙结石、尿酸（尿酸盐）结石盐）结石，与饮食有关，与饮食有关83肾结石形成原因肾结石形成原因p 由于饮食，体内由于饮食，体内草酸草酸的的大量积存，是导致肾尿结大量积存，是导致肾尿结石的因素之一。如菠菜
39、、石的因素之一。如菠菜、豆类、葡萄、可可、茶叶豆类、葡萄、可可、茶叶、桔子、番茄、土豆、李、桔子、番茄、土豆、李子、竹笋。子、竹笋。p 嘌呤代谢形成嘌呤代谢形成尿酸尿酸，可，可使尿中草酸盐沉淀。动物使尿中草酸盐沉淀。动物内脏、海产食品、花生、内脏、海产食品、花生、豆角、菠菜等，均含有较豆角、菠菜等，均含有较多的嘌呤成分。多的嘌呤成分。富含草酸食物富含草酸食物84X射线检测结果射线检测结果85激光碎石激光碎石86Pulsed dye laser fragmentation of a kidney stone87钬激光碎石术治疗肾结石钬激光碎石术治疗肾结石Ureteroscopic laser l
40、ithotripsy of kidney stonev钬激光波长钬激光波长2.1m，脉冲式激光，是目前众多外科手术用激光中，脉冲式激光，是目前众多外科手术用激光中最新的一种。最新的一种。v产生的能量可使光纤末端与结石之间的产生的能量可使光纤末端与结石之间的水汽化水汽化，形成，形成微小的空泡微小的空泡，并将能量传至结石，使并将能量传至结石，使结石粉碎结石粉碎成粉末状。成粉末状。v水吸收了大量的能量，减少了对周围组织的损伤。水吸收了大量的能量，减少了对周围组织的损伤。v同时钬激光对人体组织的穿透深度很浅，仅为同时钬激光对人体组织的穿透深度很浅，仅为0.4mm。因此在碎。因此在碎石时可以做到对周围组
41、织损伤最小，安全性极高。石时可以做到对周围组织损伤最小，安全性极高。88Clinical demo89激光清理太空垃圾激光清理太空垃圾90激光清理太空垃圾激光清理太空垃圾激光照射所产生的热量将蒸发掉这些太空垃圾表面激光照射所产生的热量将蒸发掉这些太空垃圾表面的一小部分外壳物质，这些被蒸发的物质将在这些的一小部分外壳物质，这些被蒸发的物质将在这些太空垃圾后部产生微弱的等离子喷流，从而减缓这太空垃圾后部产生微弱的等离子喷流，从而减缓这些太空碎片的运行速度，最终导致它们脱轨，坠入些太空碎片的运行速度，最终导致它们脱轨，坠入地球大气层焚毁。地球大气层焚毁。91激光武器激光武器激光武器攻击卫星激光武器攻
42、击卫星美军美军C-130激光载机攻击地面目标想象图激光载机攻击地面目标想象图92激光武器激光武器p 速度快，每秒速度快，每秒30万公里万公里p 功率高：功率高：100千瓦千瓦p 能量集中能量集中p 受大气、光斑传输变大等影响，尚未普及受大气、光斑传输变大等影响，尚未普及穿孔：高功率密度的激光束使靶材表面急剧穿孔：高功率密度的激光束使靶材表面急剧熔化，进而汽化蒸发，汽化物质向外喷射，熔化，进而汽化蒸发，汽化物质向外喷射，反冲力形成冲击波，在靶材上穿一个孔反冲力形成冲击波，在靶材上穿一个孔层裂：靶材表面吸收激光能量后，原子被层裂：靶材表面吸收激光能量后，原子被电离，形成等离体电离，形成等离体“云云
43、”。“云云”向外膨胀喷射形向外膨胀喷射形成应力波向深处传播。应力波的反射造成靶材成应力波向深处传播。应力波的反射造成靶材被拉断，形成被拉断，形成“层裂层裂”破坏破坏激光摧毁激光摧毁目标原理目标原理93激光致盲武器激光致盲武器利用激光束照射利用激光束照射人眼人眼或武器装备中的或武器装备中的光电传感器光电传感器等元部件，使之受到等元部件，使之受到干扰、失效、过载或造成某些损伤的一类激光武器。干扰、失效、过载或造成某些损伤的一类激光武器。94激光制导激光制导Laser guidev 以激光为信息载体，把导弹、炮弹或炸弹引向目标而实施精以激光为信息载体，把导弹、炮弹或炸弹引向目标而实施精确打击的先进技
44、术确打击的先进技术导引头导引头95光电光电探测器探测器导弹导弹操纵面操纵面96制导原理制导原理97美国国家点火装置美国国家点火装置(NIF:National Ignition Facility)n位于加州利弗莫尔市国家点火装置的外观，由劳伦斯利福摩尔国家实验室位于加州利弗莫尔市国家点火装置的外观，由劳伦斯利福摩尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)建造。建设工作完成于建造。建设工作完成于2009年年3月，同月，同年年5月月31日交付使用。日交付使用。9899p 美国美国NIF追求的目标追求的目标:在地球上创造一个在地球上创造一个微型太阳微型
45、太阳”。p 国家点火装置，亦称国家点燃实验设施，是一座国家点火装置，亦称国家点燃实验设施，是一座激光核聚变装置激光核聚变装置。p 原理原理:让激光形成的极大让激光形成的极大高温高压高温高压作用于一小颗作用于一小颗氢燃料球氢燃料球以启动以启动核聚变反应核聚变反应。NIF是世界上最大的是世界上最大的ICF设施，一旦点火成功之后就能自给自足长期形成聚变能设施，一旦点火成功之后就能自给自足长期形成聚变能量的输出。量的输出。100步骤：安装球形外壳步骤：安装球形外壳正方形窗口正方形窗口:激光束的入口激光束的入口,共共192束束直径约为直径约为10米，米，重约重约130吨吨整个球体由整个球体由18块铝材外
46、壳拼接块铝材外壳拼接而成，每块外壳均约而成，每块外壳均约10厘米厚厘米厚圆形窗口圆形窗口:安装和调节诊断安装和调节诊断装置，诊断装置共有近装置，诊断装置共有近100个分片个分片内部内部目标聚变仓目标聚变仓：氢燃料：氢燃料101实验过程实验过程v 先将外部激光增强先将外部激光增强10000倍，然后将一束激光分离为倍，然后将一束激光分离为48束束激光，再增强，进一步分离为激光，再增强，进一步分离为192束束激光，其总能量增加到激光，其总能量增加到原来能量的原来能量的3000万亿万亿倍，再聚焦到直径为倍，再聚焦到直径为3毫米的氘氚毫米的氘氚小丸小丸上，产生上，产生1亿度亿度的高温，压力超过的高温，压
47、力超过1000亿个大气压亿个大气压，进而引，进而引发发核聚变核聚变。102步骤：用调节器调整靶位步骤：用调节器调整靶位 激光束把将近激光束把将近500万亿瓦万亿瓦特的能量瞄准于位置调节器的尖端。特的能量瞄准于位置调节器的尖端。大约大约200万焦耳万焦耳的紫外线激光能量聚焦到小小的目标氢燃料球之上。的紫外线激光能量聚焦到小小的目标氢燃料球之上。目标调整器目标调整器氢燃料球氢燃料球目标聚变舱内部目标聚变舱内部103步骤：将燃料放入燃料舱步骤：将燃料放入燃料舱(圆柱体圆柱体)p 目标燃料就是约为豌豆大小的球状冰冻氢燃料。目标燃料就是约为豌豆大小的球状冰冻氢燃料。p 激光束进入目标舱内，从各个方向压缩
48、和加热氢燃料球，希望能产生聚变反应。激光束进入目标舱内，从各个方向压缩和加热氢燃料球，希望能产生聚变反应。p 激光技术是目前最有效的产生核聚变反应的手段激光技术是目前最有效的产生核聚变反应的手段104v 这是一个这是一个直径直径2毫米毫米的铍涂层的铍涂层激光聚变靶激光聚变靶，为了便于操作被固定在超薄塑料片中。在这，为了便于操作被固定在超薄塑料片中。在这个微型容器内注入的液体状个微型容器内注入的液体状氚和氘氚和氘混合物将被冷冻至略高于混合物将被冷冻至略高于18开氏度，即开氏度，即-255摄氏度。摄氏度。然后从顶部和底部射入空腔的然后从顶部和底部射入空腔的192束激光所产生的束激光所产生的X-射线
49、将把容器加热至太阳那么高的温射线将把容器加热至太阳那么高的温度。由此将产生令人难以置信的压力对容器内的燃料进行压缩，度。由此将产生令人难以置信的压力对容器内的燃料进行压缩，迫使里面的原子互相融迫使里面的原子互相融合合，从而释放出巨大的能量。，从而释放出巨大的能量。105步骤：压缩并加热燃料步骤：压缩并加热燃料所有激光束进入金属舱，将产生强烈的所有激光束进入金属舱，将产生强烈的X光线。可把豌豆大小的氢燃料球压缩成一个直径只有人光线。可把豌豆大小的氢燃料球压缩成一个直径只有人类头发丝截面直径大小的小点，还能够将其加热到大约类头发丝截面直径大小的小点，还能够将其加热到大约300万摄氏度的高温。尽管激
50、光的爆发只万摄氏度的高温。尽管激光的爆发只能持续大约十亿分之一秒，但物理学家们仍然希望这种强烈的脉冲可以迫使氢原子相互结合形成能持续大约十亿分之一秒，但物理学家们仍然希望这种强烈的脉冲可以迫使氢原子相互结合形成氦，同时释放出足够的能量以激活周围其他氢原子的聚变，直到燃料用尽为止。氦，同时释放出足够的能量以激活周围其他氢原子的聚变，直到燃料用尽为止。106步骤：用磷酸二氢钾晶体转换激光束步骤：用磷酸二氢钾晶体转换激光束激光束在进入目标舱内之前，必须要先由激光束在进入目标舱内之前，必须要先由红外线（红外线（1053nm）转换成紫外线（）转换成紫外线（351nm），因为紫外线对，因为紫外线对加热目标
