作者：刘永生,肖嵘
出版社：人民卫生出版社
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现代激光美容试读：
前言
自从1960年第一台红宝石激光器问世以来，激光在医学中的应用日新月异，激光在皮肤病治疗、美容治疗中的应用也越来越广泛。1981年世界卫生组织将激光医学列入临床医学新学科，促进了其快速发展。1983年Anderson等提出选择性光热作用原理等理论应用，更是将激光治疗推向新的高度，各种基于能量的设备不断推陈出新，特别是针对色素性皮肤病的激光器，其脉宽从毫秒级发展至纳秒、皮秒级，治疗效果越来越好，副作用越来越少。脉冲染料激光、光动力治疗等较好地解决了鲜红斑痣的治疗问题，激光的生发效果也得到了认可。随着各种基于点阵技术的设备、脱毛设备、减脂设备、射频设备、超声聚焦设备等的应用，声光电美容治疗的效果也越来越好。目前，人们越来越重视美容、面部年轻化等治疗，随着声光电在美容治疗中的应用，以及声光电的合理联合应用，声光电治疗在美容领域的地位越来越重要。
我曾在中日友好医院皮肤科工作了18年，期间作为负责人，1996年引进了两台进口的治疗血管性疾病与色素性疾病的激光设备，从此与激光结下了不解之缘。为了适应现代激光美容的发展，我们组织了中国医科大学航空总医院、中南大学湘雅二医院、中国医学科学院皮肤病医院、清华大学附属垂杨柳医院、南方医科大学皮肤病医院、中国人民解放军总医院空军特色医学中心、中国人民解放军总医院第七医学中心等单位相关领域的专家与学者编写此书，以便全面呈现声光电在现代美容方面的进展及临床经验，为相关从业人员提供一本实用的参考与培训用书，期望能起到抛砖引玉、开卷有益的作用，同时为我国激光美容事业的发展献出自己微薄的力量。考虑到目前国内已有一些类似参考书，本书编排以简洁、实用为主。鉴于编者水平、经验有限，难免有不妥之处，恳请各位指教。
由于同一波长的治疗设备，可能会有众多的厂家、型号，设备性能与稳定性、使用时间、患者个体特点等不同，治疗参数也可能不完全一致，因此每个操作者需要根据实际情况操作，本书提供的部分设备治疗参数仅供参考（一般情况下，设备都会写明治疗参数，可以结合临床经验、治疗终点进行选择）。另外，由于同类设备厂家、型号过多，本书不再具体介绍基于能量的设备。
非常感谢中南大学湘雅二医院陆前进教授、北京大学第一医院涂平教授在百忙之中对本书的指导和审阅，也感谢夏志宽博士对本书的审校。刘永生2018年12月于北京第一章 激光医学发展史第一节 激光发展史
激光技术的发展历程可以大致分为受激辐射概念的提出、微波波谱学的创立、微波激射器的问世、激光器诞生以及激光技术的发展这五个阶段。
激光（laser，英译名“镭射”“莱塞”）是由英文light amplification by stimulated emission of radiation的各单词第一个字母组成的缩写词，意为“受激辐射光放大”。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”。
激光是20世纪60年代发展起来的一门新兴学科，基于受激发射放大原理而产生的一种相干光辐射。激光的原理早在1917年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到1960年才成功研制出首台激光器。激光是在有理论准备和生产实践迫切需求的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞速发展，激光的发展使古老的光学科学和光学技术获得了新生，在医学、通讯、化学、物理、军事、工业领域作出了卓越的贡献，并建立了激光医学（laser medicine）、激光物理学、激光化学、激光生物学等边缘学科。
激光的出现和应用被称为人类使用工具的第三次飞跃。从燃烧木柴得到火源，到开发各种化石燃料获得机械动能，直至依靠核能、元素衰变获取能源、输出电力，人类一直在探索和开发能量利用和储备的新途径。激光作为全新的能量利用方式，是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度可以达到太阳光的100亿倍。激光加工是未来制造系统的共同加工手段。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。一、激光技术发展历程（一）受激辐射概念的提出
1813年法拉第发现电磁感应。1886年赫兹第一次成功地传输了电磁波。1887年赫兹第一个观察到光电效应。19世纪下半叶发展起来的电磁场理论能够解释光的反射、折射、干涉、衍射、偏振和双折射等现象，20世纪初出现了黑体辐射、原子线状光谱、光电效应、光化学反应和康普顿散射等实验现象，这些涉及光与物质相互作用时能量与动量的交换特征已经无法用当时的经典理论来解释。
1900年普朗克建立量子理论。1905年爱因斯坦提出光量子假说并成功解释了光电效应，并因此获得1921年诺贝尔物理学奖，他认为辐射不仅在发射和吸收过程中是以量子的形式出现的，而且辐射本身也是由光量子组成的。1913年，玻尔提出了全新的原子结构模型（原子中电子运动状态量子化假设），但玻尔没能说明原子是如何从一个定态跃迁到另一个定态的。1917年爱因斯坦在玻尔的原子结构基础上，提出了受激辐射理论（光与物质相互作用），这一理论提出了在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象，为激光的出现奠定了理论基础。（二）微波波谱学的创立
1906年Lee de Forest发明三极电子管以后，人们就能够根据需要，方便地产生、放大和调制相干无线电波，无线电通信事业开始大规模发展起来。由于无线电发射装置迅速增加，可供使用的波段很快被占满，科学家和工程师们不得不努力开拓新的波段。1934年，Critton和Williams用1～4cm的各种微波与氨分子相互作用，发现在1.25cm处有强烈的吸收，这是微波波谱学方面最早的实验。第二次世界大战中，主要由于对雷达的需要，微波技术获得了突飞猛进的发展，这批既精通电子学和微波振荡技术，又熟悉分子与原子光谱，从事微波辐射与分子相互作用研究的微波物理学家，很自然地将光谱学（及波谱学）和微波电子这两门似乎风马牛不相及的学科结合起来，在二次世界大战结束前后，开创了微波波谱学。随着这门新学科的发展，许多分子和原子微波波谱的发现，关于粒子数反转的可能性，以及如何利用受激辐射实现相干放大的问题，逐渐成为微波波谱学家们关心的问题，他们的研究导致了微波激射器的问世。（三）微波激射器的问世
在爱因斯坦提出受激辐射的概念之后，一些科学工作者沿着这个方向继续工作。1925年美国物理学家Tolman发表有关分子在处于较高量子态期间的论文中指出“处于较高量子态的分子可以由于负吸收而补充初始光束的方式返回较低量子态”。这意味着从理论上认识到通过受激辐射可以实现光放大。1928年Landenburg等在研究由于放电而受到激励的氖气的折射率时，观测到由于受激辐射引起的负色散现象。这是首次从实验上证实了受激辐射的存在。1940年苏联物理学家Fabricant在他的博士论文中论述气体放电的发光机制时，提出分子（或原子）的能量分布为非热平衡分布的情况下，可用实验证实负吸收存在，同时分析了负吸收产生光放大的可能性，以及由此引起的光强度和方向性增强的问题。微波波谱学建立以后，对于通过受激辐射实现放大的研究速度大大加快。1946年美国物理学家Bloch等在做核感应实验时，测到了微波与工作物质之间的共振信号，并初次观测到粒子数反转的实验现象。1951年，美国物理学家Purcell和Pound在用氟化锂做核感应时，有意识地把加在工作物质上的磁场突然反向，在核自旋系统中造成了粒子数反转，结果获得了50kHz的受激辐射。1951年，Towens提出受激辐射微波放大，即MASER的概念；1953年，Towens和Gordon等将电磁波的研究范围由短波扩大到电磁波范围，成功研究了当时被称为MASER（microwave amplification by stimulated emission of radiation，微波受激发射放大）的一种设备；微波激射器的研制成功，在激光发展史上占有重要地位，利用受激辐射现象这把钥匙打开了相干放大波长为厘米或更短电磁波的大门，为激光器的问世做了全面的准备工作。（四）激光器的诞生
1954年Gordon、Zeiger和Towens发表了关于激光的基本理论文章。1955年Basov和Prokohorov阐明气体激光的三能级系统。1957年Feher等首次实现了二能级固体量子振荡器；Makhov等采用速调管作泵第一次用红宝石产生量子放大；Butayeva等观察到了用缓冲气体与金属蒸气作为混合气体的放大与反转。同年，Gould博士创造了“laser”这个单词，从理论上指出可以用光激发原子。
1958年，美国科学家Towens和Schawlow发现了一种神奇的现象，当他们将氖光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终汇聚在一起的强光；根据这一现象，他们提出了“激光原理”，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时，会产生这种不发散的强光（激光），标志着激光作为一种新事物登上了历史舞台，他们为此发表了重要论文并于1964年获得诺贝尔物理学奖。
美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家Maiman于1960年5月15日宣布获得了波长为0.694 3μm的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，Maiman因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家；1960年7月7日，Maiman宣布世界上第一台激光器诞生，他的方案是利用一个高强闪光灯管，来激发红宝石。红宝石在物理上只是一种掺有铬原子的刚玉，当红宝石受到刺激时，就会发出一种红光。在一块表面镀上反光镜的红宝石的表面钻一个孔，使红光可以从这个孔溢出，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使其达到比太阳表面还高的温度。激光的诞生意味着光学科学的一场革命，立即在科学界引起了极为强烈的反响，并吸引了各国政府、军方和社会各界的广泛关注。（五）激光技术的发展
第一台红宝石激光器诞生之后，有关研究工作迅速展开。在短短几个月里，各种不同工作物质的激光器像雨后春笋般地出现。1960～1962年先后出现了第一台四能级固体激光器、1 150nm近红外线氦氖激光器、钇铝石榴石（yttrium-aluminium garnet，YAG）激光器、砷化镓（GaAs）半导体激光器、488nm氩激光器，1964年Patel等又发明了CO激光器，Geusic等发明了Nd：YAG激光器（掺钕钇铝石榴2石激光，neodynium：yttrium-aluminium garnet laser，Nd：YAG laser），1964年还出现了离子激光器，1965年以后相继出现了皮秒级脉冲激光器、化学激光器、生物染料激光器等，标志着一门新的学科——激光技术的形成。此外还广泛开展了激光在各个行业的应用研究。用红宝石激光器输出的脉冲激光在钟表轴承（也是红宝石晶体）上打孔，工效比传统工艺提高成千上万倍。
1961年，激光首次在外科手术中用于治疗视网膜肿瘤。1971年，激光进入艺术世界，用于舞台光影效果，以及激光全息摄像。英国籍匈牙利裔物理学家Dennis Gabor凭借对全息摄像的研究获得诺贝尔奖。
美国、英国、日本等发达国家还制订专项计划，投以巨资，开始研制以核聚变为目标的大型高功率激光系统和激光武器，特别是反导弹武器为背景的高能量激光器系统。二、中国激光技术发展状况
中国的激光技术研究起步很早，可以说几乎和国际上同步展开。1957年，我国老一辈光学专家王大珩等在长春建立了我国第一所光学专业研究所——中国科学院长春光学精密机械与物理研究所（简称“长春光机所”）。
1961年，中国第一台红宝石激光器诞生于长春光机所。1968年上海研制出Nd：YAG激光。此后短短几年内，激光技术迅速发展，产生了一批先进成果，各种类型的固体、气体、半导体和化学激光器相继研制成功（表1-1）。表1-1 国产激光器发展大事记
在基础研究和关键技术方面，一系列新概念、新方法和新技术（如谐振腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、铼系离子的利用、自由电子振荡辐射等）纷纷提出并获得实施，其中不少具有独创性。作为具有高亮度、高方向性、高质量等优异特性的新光源，激光很快应用于各技术领域，显示出强大的生命力和竞争力。
目前激光发展趋势为激光器产生的能量密度和功率不断提高、体积更小（半导体激光器或者半导体泵浦固体激光器）、更集成（激光模块）、脉宽更窄（超快激光）、更多样化（多样化的泵浦方式、多样化的工作物质）。
随着光纤激光、超快激光、量子级联激光、太赫兹等的研究、应用，激光已经广泛应用于军事（激光测距、直接摧毁、激光制导等）、光学、医学与医疗美容、汽车、电子产品、太阳能光伏、印刷包装、激光全息、半导体照明、光通信、条码扫描、成像、娱乐、激光雕刻与切割、焊接、表面处理、芯片刻蚀、激光显示与测量、航空航天、原子能、天文、地理、海洋等领域。国内的激光设备公司也如雨后春笋般涌现。（李媛丽 蔡 宏）第二节 激光医学发展史
早在1917年爱因斯坦就预言受激辐射的存在和光放大的可能，继而建立激光的基本理论。1954年Gordon和汤斯根据爱因斯坦的理论研制了受激辐射光放大器，1960年Maiman研制了世界上第一台激光器——红宝石激光器，从此，一种完全新颖的光源诞生了，激光第一个被应用的领域是医学，并得到了日新月异的发展，激光医学的发展大致经历了以下四个阶段。一、20世纪60年代为基础研究阶段
第一台红宝石激光器的诞生拉开了激光医学的序幕；1961年美国医师Campbell、Koester等开始用红宝石激光对剥离的视网膜进行“焊接”；Solon、Zeret和Eichler等发表了首批激光医学论文，题目为《激光的生物学作用》《光脉冲引起的眼损伤》等，开创了激光治疗（laser treatment）的先河。1963年，Goldman开始将红宝石激光应用于良性皮肤损害和文身治疗并取得成功。Mulvaeny把氨激光引入泌尿科照射尿道恶性肿瘤。Mulilns观察了用二氧化碳（CO）激光器对2肝的切除手术。1966年匈牙利学者Mester提出了弱激光（low level laser，LLL，也称低能量激光）概念。1969年Stella用为外科手术研制的CO激光器第一次进行了脑肿瘤手术。1969年7月在伦敦召开了2医用激光会议。
我国长春光机所于1961年研制了首台红宝石激光器，1965年北京同仁医院开始了红宝石激光视网膜凝固的动物实验。二、20世纪70年代为临床应用阶段
激光最早应用于眼科，以后应用范围逐渐扩大。1970年Bopohula等应用氦氖激光治疗了高血压等内科疾病；1970年Goldman等人首次用连续CO激光治疗基底细胞癌和皮肤血管瘤；1971年Nath2成功地研制了激光窥镜的光导体（光导纤维）。1973年Kaplan发表了关于CO激光器临床应用的第一篇报告，后来又先后发表了关于乳房2手术、整形外科及妇科手术（子宫手术）方面的报告。1975年4月在纽约州科学院举行了第三届激光会议。在Goldman的报告中，说明了激光的多种用途及其重大意义，其中包括通过光子作用对肿瘤进行破坏以及激光在眼科、耳鼻喉科、外科的应用等。第一届国际激光外科手术会议于1975年11月在以色列举办。1976年在慕尼黑大学医院的泌尿科开始了用Nd：YAG激光器配合膀胱镜对膀胱肿瘤进行了处理和治疗。1977年Kaspers使用氦氖激光器做了激光针灸（laser acupuncture）实验。
我国于1970年研制成功激光视网膜凝固器；1971年上海市第六人民医院发表了首篇红宝石激光凝固视网膜的临床应用文章；1973年上海医学院眼耳鼻咽喉科医院用国产CO激光器成功施行了外科手2术，同年，中山医学院利用自制的CO激光治疗机开展了外科、皮肤2科、五官科、妇科、理疗科、针灸科和肿瘤科等方面疾病的治疗。1977年6月，在武汉市召开了我国第一届全国激光医学学术交流会，有23个省（直辖市、自治区）、243个部门和单位、270多名专家参加了会议，会上宣读了80多篇报告。武汉会议以后，在全国范围内爆发了一场激光医疗热。三、20世纪80年代为学科形成阶段
在此阶段，国内外相继建立了激光医学的教学、科研和医疗的专业队伍；世界卫生组织（WHO）成立了“激光医学咨询委员会”，创立了专门激光治疗机构；维也纳激光外科研究所等专业学术团体也相继成立，编辑出版了大量期刊及专门著作，如Lasers in Medicine and Biology（New York：Plenum，1980），标志着到80年代医用激光技术已从基础科研进入了临床，从新兴技术逐步走向成熟。
1983年被提出的选择性光热作用原理及其后提出的扩展性选择性光热作用原理，是激光医学特别是激光美容医学发展史上的里程碑。根据选择性光热作用设计的脉冲激光机在80年代有很大进步，相继出现了铒（Er：YAG）激光、不断完善的CO激光和脉冲染料激2光。四、20世纪90年代至今为发展成熟阶段
此阶段的标志有三个：一是各级各类医学会成立了激光医学专业委员会；二是激光的“方向性强、单色性好和亮度高”三大特性得到了临床更为充分的应用；三是激光医学已派生出一系列的分支学科，多位国内外专家编著出版了激光医学系列丛书。随着科学进步和激光技术的发展，医用激光器与电子计算机、纤维内镜、图像分析、摄像录像、荧光光谱、X线和超声等新技术的不断结合，朝着高性能、智能化、微型化及多学科方向发展，激光作为一种手段应用于临床已遍及到内科、外科、妇科等各科数百种疾病的治疗。其基本方法有四大类：激光手术治疗、弱激光治疗、激光光动力学疗法、激光内镜术治疗。激光应用于临床治疗，有助于提高治疗效果。
1.激光在皮肤科中的应用
皮肤科应用较多的是Nd：YAG激光、CO激光、脉冲染料激2光、氦氖激光、准分子激光等，广泛治疗色素痣、脂溢性角化、太田痣、雀斑、鲜红斑痣、白癜风等疾病。
2.激光在眼科中的应用
激光在临床上首先用于眼科，也是目前激光在医学中应用比较成熟的一个学科。眼科应用较多的是YAG激光、氩离子和准分子激光等。
3.激光在耳鼻喉科中的应用
在耳鼻喉科已应用激光治疗慢性鼻炎、过敏性鼻炎、急性扁桃体炎、急性与慢性中耳炎、急性喉炎、声带小结及鼻腔常见病等。
4.激光在内科中的应用
激光在内科应用主要是采用低功率激光治疗技术，即利用低功率激光照射人体组织，实现增强细胞活动能力、促进和改进微循环、加速淋巴流动、改善神经兴奋特性等功能。其方法主要有三种：激光理疗、激光针灸与低功率激光血管内照射疗法。采用的激光器主要有氦氖激光、氦镉激光、氮分子激光、CO激光以及半导体激光等。2
5.激光在外科中的应用
激光在外科中的应用主要是以激光束代替金属的常规手术器械对组织进行分离、切割、切除、凝固、焊接、打孔、截骨等，以去除病灶以及吻合组织、血管、淋巴管、神经等。手术用激光治疗系统称光刀，按其作用机制分为热光刀与冷光刀两大类。
6.光动力学疗法治疗恶性肿瘤
光动力学疗法是70年代后期开始用于临床的一种新方法，既可进行肿瘤荧光诊断，又可进行光化学治疗。在皮肤科用于痤疮、尖锐湿疣、鲜红斑痣等治疗。（李媛丽 蔡 宏）第三节 激光美容医学发展史一、激光美容早期发展历程（1961—1983年）
1963年Goldman报道使用红宝石激光有效祛除文身且治疗后瘢痕轻微；1970年Goldman等人首次用连续CO激光治疗基底细胞癌和皮2肤血管瘤，由于连续地提供有效的激光功率和能量密度，克服了早期脉冲激光功率低、效率低的缺点，从而掀起了国内外首次激光医疗热潮，连续CO激光被广泛地用于外科、皮肤科、五官科、妇科、理疗2料、针灸科和肿瘤科等，并取得了较满意的效果。这段时期应用于皮肤美容的连续激光还有氩离子激光、铜蒸气激光和Nd：YAG激光等。70年代应用的激光多数为连续激光，对组织的热损伤属非选择性的，治疗后常伴随瘢痕和色素减退等副作用，尚达不到良好的美容效果。激光美容的发展得益于新的激光理论的产生和激光工艺的进步。二、激光美容学科形成阶段（1983—1990年）
1983年，Anderson和Parrish提出了选择性光热作用原理——即“光热分离”理论，其含意为根据不同组织的生物学特性，选择合适的波长、能量、脉冲持续时间，以保证对病变组织进行有效治疗的同时，尽量避免对周围的正常组织造成损伤。该理论实现了激光的有效性和安全性的完美统一，是激光医学特别是激光美容医学发展史上的里程碑。根据选择性光热作用设计的脉冲激光机在80年代有很大进步。不断完善的CO激光和脉冲染料激光等激光新技术已经比较成熟2地用于研究、治疗疾病和美容治疗，并且已经形成了一支庞大的专业化队伍，这是激光医学学科形成的重要标志之一。三、激光美容发展成熟阶段（1990年至今）
90年代起，随着激光技术的进一步发展，医用激光器与电子计算机等新技术不断结合，使医用激光器朝着高性能、智能化、微型化及专科化方向改进。新型美容激光机如雨后春笋般涌现，并取得了非常显著的成就：90年代初期应用Q开关（Q-switch，QS）激光治疗色素性疾病如太田痣、文身等已取得了近乎完美的治疗效果；90年代中、后期可变脉宽倍频激光治疗血管性疾病也取得了较好的疗效；与此同时，长脉宽红宝石激光器、翠绿宝石激光器、Nd：YAG激光器以及半导体激光器的相继出现也使激光脱毛技术日益发展成熟；此外，高能超脉冲CO激光和Er：YAG激光的问世使激光除皱换肤风靡2西方世界（由于色素沉着问题，该技术在黄色人种中未能大量开展）。20世纪90年代中后期，激光美容领域中出现了强脉冲光（intense pulsed light，IPL），IPL并非激光，其基本装置是一个计算机控制能量输出的闪光灯泡，经过光过滤成为与患者皮肤或靶组织匹配的光束。目前IPL被视为与激光相似的治疗设备，起初用于治疗血管性疾病、色素性疾病和脱毛等，目前已经广泛应用于嫩肤治疗。
2000年Bitter等发现IPL对光老化皮肤（皱纹、皮肤粗糙、不规则色素沉着、粗大毛孔和毛细血管扩张等）有明显的治疗作用，提出了光子嫩肤（photon rejuvenation）的概念，从此，IPL身价百倍，无损伤性的光子嫩肤迅速占领高端美容市场。美国、以色列、英国、德国及日本等国的先进成套的激光美容仪迅速涌进国内，并趋向普及，一些国产的激光美容仪在国内也得到了越来越多的应用。激光美容在整个激光治疗中独占鳌头，且其前景不断被看好。近来还出现了一些无损激光除皱系统，如CoolTouch、Smoothbeam及Nlite等，应用这些设备术后反应轻微，临床上也取得了一定的疗效。
近年皮秒激光的出现，使得色素性皮肤病得到了更好的治疗。面部年轻化相关能量设备也在不断完善、更新。
目前用于激光美容治疗的“激光”，已经不是指最早“可见”的红宝石激光，不仅包括电磁辐射波范围内各种波长的激光设备，也包括了电磁辐射波范围内的强脉冲光、发光半导体、宽谱红外光、微波、射频等设备，以及机械波范畴的超声波设备，是泛指的一类“基于能量的设备”。（李媛丽 蔡 宏）第四节 中医学与激光美容
经济的快速增长，大众对于美的追求，极大地刺激了中医美容与激光美容的发展，两者在美容疾病的治疗中各有优势，两者共同发展、联合应用，解决美容问题时能优势互补。
中医皮肤美容法与激光治疗的相互配合、相辅相成，在实际应用过程中，体现在以下几个方面。一、激光术前的中医皮肤养护
声光电治疗可能会对皮肤产生刺激性创伤，因个人体质不同，创伤后的修复速度及程度也会有所差别，运用中医中药调理体质，改善皮肤环境，在激光术前服用中药，可以使皮肤达到最佳状态（如黄褐斑等），更好地配合激光美容治疗。补益肺气，可以很好地调节皮肤状态，预防外邪侵袭，减少术后不良反应的发生概率。调补脾肾，可以增强体质，提高免疫力，达到减少激光术后疾病复发的目的。二、激光术中的中医穴位配合
利用弱激光对生物组织的刺激作用，通过对面部穴位和局部皮肤照射，有效地刺激面部经络穴位（激光针灸），加速血液循环，改善皮肤的供给状态，增加皮肤组织营养，促进皮肤的新陈代谢，去除衰老萎缩的上皮细胞，增强面部皮肤胶原蛋白活力，促进细胞再生能力和皮脂腺、汗腺的分泌功能，刺激表皮末梢神经，促进肌体的合成代谢及组织修复，从而改善面部肤色晦暗、色素沉着、皮肤松弛、皱纹、眼袋下垂、黑眼圈、毛孔粗大、皮肤粗糙等，使面部皮肤红润光泽、弹性增强，延缓皮肤的衰老，起到养颜美容的效果。三、激光术后的中医皮肤护理
激光美容治疗术后易出现不同程度的炎症及色素沉着等不良反应，应用中医中药进行激光术后的皮肤护理，可以有效改善上述症状。
1.减轻色素沉着
部分患者在激光治疗后会出现治疗部位的色素沉着，根据中医辨证论治理论，内服中药或外用中药面膜、针灸等特色疗法，以及熊果提取物熊果素等，可以有效改善色素沉着。
2.预防感染、减轻炎症反应
激光术后皮肤易出现红斑、水肿、渗出等炎症反应，配合中医中药，可以有效预防感染，促进创面愈合。特别是剥脱性点阵激光等创伤性治疗、瘢痕治疗中，外用中药湿润烧伤类药膏有较好的辅助治疗作用。
3.修复皮肤生理功能
激光术后对皮肤损伤较大，如激光除皱或光子嫩肤，刺激真皮层胶原纤维增生、重塑，真皮活化增生需2～3个月，而由于个人皮肤修复能力不同，时间也长短不一。配合中医治疗可以有效加速皮肤新陈代谢，促进微循环，修复皮肤生理功能。
4.提高疗效、减少治疗次数
部分皮肤美容问题需多次应用激光进行治疗，术后配合中医中药调护，可有效减少治疗次数，提高疗效。
特别是痤疮、黄褐斑等损容性皮肤病，配合中医药治疗能达到更好的治疗效果。（鲍身涛）第五节 激光美容医学发展展望一、激光美容设备不断推陈出新
激光的理论从早期提出的选择性光热作用原理（theory of selective photothermolysis）到扩展的选择性光热作用原理（extended theory of selective photothermolysis）到局灶式光热作用（fractional photothermolysis），各种新型的声光电设备层出不穷，激光、强脉冲光、射频、光动力等广泛应用于各种损容性皮肤病、光老化及皮肤肿瘤治疗，许多皮肤科“不治之症”，如鲜红斑痣、太田痣、雀斑、白癜风、文身、脱毛等的激光治疗均取得了良好的疗效。尤其是近年来，多种激光联合治疗、激光与药物的联合治疗、激光与术后修复综合治疗，使损容性皮肤病及年轻化治疗取得了更为理想的疗效。PicoSure是第一个应用于激光美容领域的皮秒激光，在兆秒12（10s）内就可以发射激光能量，PicoSure除了通过光热作用，还可以通过光的机械作用击碎靶目标，临床结果表明通过更少次数的治疗就可以达到更好的效果，治愈清除的比例更高。PicoSure采用了压力波（pressure wave）技术，可以应用于很多美容项目，包括色素性疾病的治疗、文身的祛除、嫩肤治疗。在激光美容技术方面，通过对近几年激光医学发展的回顾，我们认为，将不同的激光医疗技术组合应用或将激光技术与药物联合应用，将大大提高临床疗效，也是未来激光美容医学发展的必然趋势。二、激光美容治疗方法不断创新
尽管目前激光美容取得了巨大的进展，但也存在着一些不尽人意之处，例如血管性病变的激光治疗效果还不够理想、黄种人激光磨削除皱后遗留色素沉着、浅色和纤细的毛发激光脱毛效果不佳等，从认识论的角度看，这些问题只有靠不断深入的科学实践和科学思维的创造力才能逐步解决。事实上，目前人们已经在自然而然地尝试应用脉宽更长的脉冲激光来治疗血管性病变、应用无损激光除皱仪（如CoolTouch、Smoothbeam及Nlite）来治疗皱纹以及应用光动力学疗法（借助光敏剂）进行激光脱毛等。如果我们能自觉地遵循认识的发展规律，以科学理论作指导，用科学思维的方法，充分发挥抽象思维、形象思维和创造性思维的潜力，激光美容就可能有新的突破。三、加强专业人才培训
就目前国内整体医疗美容行业而言，也存在着激光医学总体水平不高，教育滞后，人才缺乏的问题。相对于人类上千年的医学史而言，激光医学是一门十分年轻的学科，在高校教育中没有专门的课程，研究生教育十分缺乏，造成从业人员水平不高。同时，激光医学普及不够、规范程度低，不要说广大患者不了解，即使在医学界，也有许多医生对激光不甚了解，许多疾病明明用激光治疗疗效好、副作用小，可是由于缺乏了解，医生没有向患者推荐，或者选择了副作用更大的治疗方法。这些问题的存在，使激光医学远远没有发挥其应有的作用。其次，激光医学在学科交叉中也存在问题，激光医学是一门边缘学科，涉及医学、光学、光生物学、光化学、化学以及药物学等，无论是基础研究还是临床研究，都离不开交叉合作。基础与临床的选题立项、生产与应用的设备和药物研发，都要以解决临床实际需要为立足点，互相支持，共同发展。在这方面，需要更多医院、高校、企业的积极参与。针对这些问题，我们的对策是要加强自身建设，争取外部支持。
在人才培养方面，应加大对激光医疗及美容专业技术骨干的培训，开展多种形式的激光医疗及美容相关学术研讨会或新技术学习班，组织编写激光医疗美容教材，加大激光医学相关的基础研究和临床实践，此外，中高级医学院校和护理学校应开办更多的美容医学相关专业，以促进医疗美容行业包括激光美容医学的可持续发展。就我国的行业管理而言，未来的医疗美容市场应该由相关政策、法律、法规来引导，政府相关部门应加大对医疗美容行业的监管力度，积极探索和推进激光美容医学主诊医师培训准入制度，合理设置医疗美容专业技术职务及美容医学咨询师岗位，以促进医疗美容包括激光美容行业的规范化。四、国内激光美容设备尚需大力发展
就我国目前医用激光仪器和设备而言，虽然已经形成了一个较为稳定成熟的市场，激光在医学研究和临床应用的研究开发也在不断深入，专科应用的激光设备市场潜力很大。要调动有激光技术研究开发能力的科研院所加大研发力度，逐步改变我国医疗设备研究开发相对滞后、高档设备依赖进口的局面。国产的激光医疗设备为应对激烈的市场竞争，必须提升产品的质量，走产业化发展的道路，降低生产成本。医疗设备的质量与人民的基本生存权密切相关，政府必须制定严格的产品生产质量标准和市场准入标准，激光医疗设备也不例外。只有这样才可能阻止劣质的设备进入市场，才有可能投入更多的研究来提高产品的质量。国内相当一部分激光设备的开发是站在世界前列的，是有能力生产出适合激光医学需要的仪器设备的。不同学科之间筑起交流的平台与渠道，是近期解决此问题的方法之一。最根本的解决办法是，设立激光医学科，培养出既懂激光设备开发，又能了解临床需求的专业人才。五、重视激光美容治疗前后无创检测技术发展
一些与美容、声光电治疗相关的检测设备不断改进，如VISIA 7、OBSERV 520、皮肤超声、皮肤镜、3D成像仪、反射式共聚焦激光扫描显微镜（皮肤CT）等设备，不但能很好地用于治疗前后观察、对比，而且能用于作用机制的观察与研究，对于临床诊断、声光电设备的使用都有很好的指导意义。（李媛丽 蔡 宏）第二章 声光电的基本原理第一节 声光电的基本知识及其作用原理一、激光的基本原理与特性
电磁辐射（electromagnetic radiation）是指能量以电磁波的形式在空间传播的物理现象。电磁辐射具有波粒二相性。波的特性表现为电场和磁场的快速交替形成电磁波，具有波长（λ）和频率（f）。在固定的介质中，电磁辐射波的波长长，则频率低；相反，波长短，则频率高。长波长/低频率的电磁波携带的能量较短波长/高频率的能量低。电磁辐射的粒子特性表现为它所携带的能量是以光子的形式进行传导的，不是连续模式，这一特性是激光产生的重要因素。
爱因斯坦在1917年提出了一套全新的理论：在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子（photon）的激发（hν=E-E），会从高能级跳到21（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。
激光是一种电磁辐射波，是受激释放并放大的光，具体而言，能够产生激光的物质被激发后发生粒子数反转，通过谐振器的放大所释放出来的光就是激光（laser）。因此为了理解激光产生原理，首先需要明白几个概念，即受激释放、粒子数反转和光学谐振腔。（一）受激释放
1.自发释放
组成物质的原子外周包绕着不同能级（轨道）的电子，而处于高能级的电子总是趋向于跃迁至低能级以保持稳态，在基态时，电子常处于最低能量水平。当一个处于静态的电子受到某个波长的光子激发后，吸收能量便跃迁至高能级轨道，此时电子不稳定，会自发地恢复到低能级轨道而恢复基态，同时释放出光子形式的能量，称为自发释放（图2-1）。
2.受激释放
如果处于高能级上的电子受到某种光子的激发后，当从高能级跃迁到低能级（回复到基态轨道）时，将会释放出比自发释放更多的光子（具体而言，是自发释放的2倍），这一释放过程称为受激释放（stimulated emission of radiation）（图2-2、图2-3）。图2-1 自发释放图2-2 受激释放图2-3 原子的基态与受激态（二）粒子数反转
1.粒子数反转
在构成物质的微观系统中，原子外层轨道中的电子大多数处于静态，即处于相对稳定的低能级轨道，而激光产生的前提条件是需要足够量的由低能级跃迁至相对高能级的电子，这样可以增加受激释放，进而获得更多被释放的光子。
当大部分电子不再处于基态时的轨道，而是处于激发态，这一过程称为粒子数反转（population inversion）。
2.粒子数反转条件
要实现粒子数反转，需要两个条件：①激光工作物质（laser material，或称工作介质、增益介质、增益媒质），是指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；这是激光器的核心，只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质，其内的电子可以发生受激释放而产生光子，充当这些介质的可以是固体（晶体、玻璃，如红宝石）、液体、半导体（如掺铝的砷化镓、硫化铬、硫化锌等）或者气体（原子气体、离子气体、分子气体，如氦氖气体）等媒质；对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性；激光工作物质的性质决定了所产生激光的波长。在激光的临床应用中，对激光波长的选择十分重要，它决定了激光作用于皮肤的深度；皮肤组织呈现层状结构（表皮、真皮和皮下组织），而且吸收激光的靶物质位于皮肤的不同层，所以激光波长决定了激光的能量能否传送至靶组织。②激励能源（stimulate energy source），它的作用是给激光工作物质以能量，即将电子由低能级激发到高能级的外界能量。（三）激光器构成
1.激光器组成部分
包括激光生成装置（激光工作物质、激励装置、谐振腔）、激光输出装置（如手臂、光纤等）。
除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大过损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作物质两个部分。
2.激励装置
激励是工作物质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。激光工作物质具有亚稳能级，使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。
常见的激励方式和激励装置有以下四种：①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，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；②气体放电激励，是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成；③化学激励，是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施；④核能激励，是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转。
3.谐振腔
激光器中常见的组成部分还有谐振腔（resonant cavity），也称光学谐振腔（optical resonator），谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性；可以缩短工作物质的长度，可以通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模）。
光学谐振腔通常由两块与工作物质轴线垂直的平面或凹球面反射镜构成（图2-4）。谐振腔将不沿谐振腔轴线运动的光子逸出腔外，而沿轴线运动的光子则在腔内经两反射镜的反射不断往返运行，与受激电子不断产生受激辐射，使得沿轴线运行的光子不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，这就是激光。为把激光引出腔外，可把一面反射镜做成部分透射的，透射部分成为可利用的激光，反射部分留在腔内继续增殖光子。
谐振腔的作用：①提供光学反馈能力，使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡，使激光工作物质的受激辐射正反馈进行；②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以确保输出激光具有一定的方向性和单色性。
最简单的光学谐振腔由激光工作物质+反射镜片构成。谐振腔损耗越小，腔内光子寿命越长；腔内激光工作物质使谐振腔净损耗减小，光子寿命变长。图2-4 光学谐振腔示意图
由上可知，激光的产生需要3个要素：激光工作物质、激励能源（如闪光灯、电流或激光）及光学谐振腔。首先光泵发射出光子，激发工作物质内部电子，实现粒子数反转后释放的大量光子，经过光学谐振腔的正反馈放大和一致化后，形成激光。
根据不同的使用要求，采取一些专门的技术提高输出激光的光束质量和单项技术指标，比较广泛应用的单元技术有共振腔设计与选模、倍频、调谐、Q开关、锁模、稳频和放大技术等。（四）激光的特性
由激光的产生原理，可以发现激光具有以下特性。
1.单色性
激光工作物质发生粒子数反转后受激释放出光子，这就决定了激光的波长，使得激光的波长是单一的，具有单一颜色。组织中不同的物质均可吸收特定波长的激光能量，进而产生相应的效应。激光的单色性使得选择性光热作用成为可能。
2.相干性
激光的产生要经过谐振腔的统一化，使得激光的光子振动频率、方向和传播方向等方面一致，即激光的光波具有时间和空间上的高度统一性。
3.平行性
激光在传播方向上，是平行沿某一直线传播的，很少发生弥散，这源于激光光波的相干性。
4.高能量
激光的亮度与阳光之间的比值是百万级的，能量极高，这是由激光的单色性和相干性决定的。（五）电磁辐射的能量
电磁波是能量的一个基本形式，根据普朗克定律：波长较长的光子所携带的能量要比较短波长光子的能量低。电磁波谱从长波长、低光子能量的一端开始，依次包括无线电波（radio waves）、微波（micro waves）、红外线（infrared radiation）、可见光（visible light）、紫外线（ultraviolet radiation）、X线（X-rays）等。
能量（energy）的单位是焦耳（Joule，J）。单位面积的能量大小称为能量密度（fluence），能量密度=（功率×时间）/面积，能量2密度的单位为J/cm。能量释放的速度称为功率（power），单位为瓦特（简称瓦，Watt，W），1瓦特就是1焦每秒（即1W=1J/s）;功率密2度单位为W/cm。功率决定了整个能量释放的时间，从数秒到纳秒-9（ns，1ns=10s）。通常脉宽时间长于1s的激光照射，其能量用瓦来描述；而短于1s的激光照射，能量用焦来描述。
脉宽（pulse duration，激光脉冲照射时间）通常是指功率从功率1/2的位置到最大功率、再回到功率1/2的位置所用时间，即所谓半值幅。脉冲延迟（pulse delay）也称脉冲间隔，即两个脉冲之间的间隔时间。
激光的能量密度、照射时间（pulse width，对脉冲激光来说称为脉冲宽度）、光斑大小、波长等因素与疗效相关，也与并发症有关。当光子的能量密度释放超过了正常皮肤所能承受的极限的时候，皮肤就会被灼伤产生并发症。
弱激光或光动力学治疗过程中，功率更重要，因为单位时间上所接受的总焦耳数往往与疗效的关系更密切。（六）激光的分类
激光器的种类很多，可以根据激光工作物质（增益介质）、激励方式、运转方式（能量释放方式）、输出波长范围等进行分类。临床上常常根据产生激光的工作物质、激光释放能量的方式以及是否发生表皮剥脱分类。
1. 根据产生激光的工作物质物态的不同分类 可分为以下几大类：（1）固体激光器：其工作物质为固体（晶体和玻璃），这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的。根据填充质的名称命名，主材料为晶体或玻璃。晶体：①金属氧化物，如氧化铝（AlO）、23氧化钇（YO）、钇铝石榴石（YAlO）（YAG）；②铝酸盐、磷233512酸盐、硅酸盐等晶体，如铝酸钇（YAlO）（YAP）、氟磷酸钙3［Ca（PO）F］等；③氟化物晶体，如氟化钙（CaF）、氟化钡432（BaF）。玻璃：硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐玻璃（有高的机械强度、3+3+3+2+高的导热特性）。掺杂材料有稀土元素（Nd，Er，Ho，Sm，2+3+3+Er）、过渡金属（Cr，Ni）。皮肤科常用的有694nm红宝石激光、755nm翠绿宝石激光、Nd：YAG激光等。（2）气体激光器：所采用的工作物质是气体。根据气体中真正产生受激发射作用之工作物质性质的不同，分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等。原子气体激光器：工作物质为未电离的气体原子，如氦氖激光器；分子气体激光器：工作物质为未电离的气体分子，如CO激光器、氮分子激光器。2离子气体激光器：如氩离子激光器和氦镉离子激光器。皮肤科常用的有氦氖激光、CO激光、308nm准分子激光等。2（3）液体激光器：这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，也称染料激光器，激光工作物质是某些有机染料溶解在乙醇、甲醇或水等液体中形成的溶液，染料激光器多采用光泵浦，主要有激光泵浦和闪光灯泵浦两种形式；另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液，其中金属离子（如Nd）起工作物质作用，而无机化合物液体（如SeOCl）则起基质的作用；皮肤2科常用的有595nm/585nm染料激光等。（4）半导体激光器：半导体激光（semiconductor laser，也称半导体激光二极管，简称激光二极管，laser diode，LD）以一定的半导体材料做为激光工作物质而产生受激发射作用，属于固态激光；工作物质包括半导体材料如砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、碲锡铅（PbSnTe）等，按照PN结材料是否相同，分为同质结、单异质结、双异质结和量子阱激光二极管，且以后者多见；其原理是通过一定的激励方式（电注入、光泵或高能电子束注入），激励源（如电流）激发半导体物质，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子产生受激辐射并实现粒子数反转，通过光学谐振腔的解理面或抛光平面反射、放大，从而产生光的受激发射。如810nm半导体激光。（5）光纤激光器：光纤激光器（fiber laser）使用掺稀土元素玻璃光纤作为工作物质（如调Q光纤激光器与MOPA光纤激光器），主要由泵浦源、工作物质（掺杂光纤）、腔镜、隔离器、合束器等部件构成。泵浦源由一个或多个大功率激光二极管阵列构成，其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为工作物质的掺稀土元素光纤，泵浦波长上的光子被掺杂光纤工作物质吸收，形成粒子数反转，受激发射的光子经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。与传统的固体及气体激光器相比，光纤激光器具有激光光束质量好、能量密度高、电光转换效率高、散热性能好、结构紧凑、免维护、柔性传输、可加工材料范围广等优良特点，被誉为“第三代激光器”。光纤激光器电光转换效率可达30%～35%，是传统固体、气体激光器效率的数倍。
掺稀土元素光纤激光器出现于20世纪60年代，但由于早期光纤材料的损耗很大，因此，80年代以前其进展缓慢。进入80年代以后，由于光纤材料特别是掺稀土元素光纤材料和新的激光泵浦技术的发展，光纤激光技术研究受到世界各国的普遍重视，目前已成为激光技术领域一个十分活跃的前沿研究方向。目前开发的光纤激光器主要采用掺稀土元素的光纤作为工作物质，比较成熟的掺杂光纤中掺入的3+3+稀土离子有Er、Nd等。掺杂光纤作为光纤激光器工作物质的研究始于20世纪60年代；70年代光纤制备技术以及光纤激光器的泵浦与谐振腔结构等研究取得了较大进展；80年代掺铒光纤的突破使光纤激光器更具有实用性；90年代高功率光纤激光器、超短脉冲光纤激光器和窄线宽可调谐光纤激光器成为研究的热点。
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