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          《叢林博士的激光美容基礎(chǔ)課》之皮秒傳奇(2):皮秒激光的'選擇性光聲作用'
          大家好,我是叢林博士。
          上次寫了一篇長文章,介紹了相對于選擇性光熱作用的另一個重要作用:選擇性光聲作用 。
          選擇性光聲作用是了解皮秒激光及納秒激光作用原理必須要搞懂的激光作用機制。
          但上次的文章太長,且太多大家沒聽說過的專業(yè)術(shù)語,很多朋友反應(yīng)看不懂。
          今天,我將盡量用更加精煉的語言把皮秒激光的'選擇性光聲作用'講清楚!
          應(yīng)力弛豫時間 VS 熱弛豫時間
          應(yīng)力弛豫時間是相對于熱馳豫時間的概念(兩者無直接關(guān)聯(lián))。
          熱弛豫時間(TRT)指:組織產(chǎn)熱后,靶組織溫度降低一半時所需要的時間
          激光想達(dá)到“選擇性光熱作用”,激光的脈寬需小于靶組織的TRT。
          相對的,激光想達(dá)到“選擇性光聲作用”,激光的脈寬需小于靶組織的“應(yīng)力弛豫時間”。
          應(yīng)力(stress)是光機械作用的概念,可以理解為機械力或者壓力。
          “應(yīng)力馳豫時間”(Stress Relaxation Time,SRT指“聲沖擊波從靶組織中心到達(dá)靶組織邊界所需的時間”。
          對于短脈沖(皮秒、納秒)激光來說,應(yīng)力(stress)可以理解為沖擊波從靶組織中心向外的沖擊力(爆破力)。
          當(dāng)激光的脈寬大于SRT時,這種沖擊波將擴散至靶組織周圍組織(也就是不希望被激光作用到靶組織外的組織),這被稱為“應(yīng)力擴散”。

          這種情況可以比喻為:本來想定點爆炸清除靶組織,結(jié)果爆炸范圍大,殃及到周圍,導(dǎo)致不必要的破壞。

          相對于“應(yīng)力擴散”,如果脈寬小于SRT時,沖擊波來不及擴散,局限在靶組織內(nèi),而不會擴散到周圍組織,被稱為應(yīng)力鎖定。

          應(yīng)力鎖定和選擇性光聲作用是一個概念的兩種描述術(shù)語
          只有達(dá)到應(yīng)力鎖定(選擇性光聲作用,使沖擊波的爆破力限制在靶組織(如黑素小體)內(nèi),方可達(dá)到定點清除的作用。
          相當(dāng)于用一顆炸彈定點清除了靶目標(biāo),而不會傷及無辜。

          什么是“選擇性光聲作用”?

          選擇性光聲作用selective photoacoustolysis和應(yīng)力鎖定其實是一回事。

          應(yīng)力鎖定這個術(shù)語較少使用。

          選擇性光聲作用則多用于描述亞納秒(皮秒)激光的光聲作用的基礎(chǔ)原理

          想要達(dá)到“選擇性光聲作用”,需要了解靶組組的“應(yīng)力馳豫時間”(SRT)和所用激光的脈寬。
          短脈寬激光主要用于治療色素性病變。
          靶目標(biāo)(靶組織)是黑素小體。
          黑素小體的SRT是300 ps。
          也就是說,想要達(dá)到“選擇性光聲作用,激光的脈寬需要 ≤ 300ps。
          這樣才能精確的破壞黑素小體
          實際上,絕大多數(shù)皮秒激光和納秒激光脈寬都是超過300ps這個黑素小體的SRT的。
          這也是為什么,在應(yīng)用皮秒、納秒激光爆破表皮斑、真皮斑容易出現(xiàn)色沉的原因。
          因為激光產(chǎn)生的沖擊波沒有局限在黑素小體內(nèi),沖擊波波及黑素細(xì)胞甚至黑素細(xì)胞周圍的組織。

          圖源:picoway,有修改

          跑進(jìn)300ps的皮秒激光

          近兩年,激光技術(shù)有所進(jìn)步。

          世界上已經(jīng)有多臺皮秒設(shè)備跑進(jìn)了300 ps大關(guān)。

          包括:

          picoway(美國) 730nm手具(250 ps)

          PICOHI(韓國)1064 nm(300 ps),532 nm(275 ps)

          PICOULTRA 300(巴西)1064(300 ps)532nm(脈寬未知)

          PicoSoul 300 (巴西)1064/532nm (300/500 ps)

          小結(jié)

          1、“應(yīng)力馳豫時間”(Stress Relaxation Time,SRT指“聲沖擊波從靶組織中心到達(dá)靶組織邊界所需的時間”。

          2、選擇性光聲作用是指激光的脈寬(皮秒級)小于等于靶組織的SRT(黑素小體的SRT為300 ps),此時,超短脈沖激光產(chǎn)生的沖擊波局限在黑素小體內(nèi),可精準(zhǔn)破壞黑素小體,而不會導(dǎo)致周圍細(xì)胞和組織被爆破受損

          3、當(dāng)無法做到“選擇性光聲作用”時,光聲作用(爆破力)越強,越容易發(fā)生PIH。

          4、300ps內(nèi)的皮秒激光,可以做到選擇性光聲作用,只破壞靶組織,而不會破壞靶目標(biāo)周圍的組織。

          5、新上市的300ps激光,其設(shè)備穩(wěn)定性等機器性能問題,還有待臨床驗證。

          6、激光的光聲作用,光熱作用,不只是由脈寬決定的,還與能量密度(峰值功率),靶色基的數(shù)量有關(guān)。從國內(nèi)的730皮秒來看,如果能量密度偏高,也會導(dǎo)致PIH。

          待續(xù)。。。

          參考文獻(xiàn)

          叢林,夏志寬主譯. 皮膚美容激光實用人門一鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,2022.5

          Tsunoi Y, Sato S, Kawauchi S, et al. Theranostic system for drug delivery and pharmacokinetic imaging based on nanosecond pulsed light-induced photomechanical and photoacoustic effects[J]. Japanese journal of applied physics, 2015, 54(11): 116601.

          Lee J D, Lee J K, Oh M J M. Principles and choice of laser treatment in dermatology[M]. Springer Singapore, 2020.

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