红外热像仪在激光整形美容中的应用发展
自I年世界上第一台激光器一一红宝石激光器被发明后，从此激光便作为一种重要的技术手段在医学临床各个领域得到了广泛的应用，改变了众多疾病的治疗。由物理学原理可知，当激光照射到皮肤或粘膜组织时，会发生反射、透射、散射以及吸收等四种主要相互作用，而只有被组织吸收的激光才会起到治疗作用。人体组织中，不同的靶色基(chromophores)所吸收的激光波长各不相同，这些靶色基可以主要看作由血红蛋白、黑色素和水所组成。因此应选用适宜波长的激光照射相应组织，利用该靶色基的特异性吸收，即可对特定的组织产生效果，达到治疗目的。激光作用的机制，目前认为是靶色基在吸收激光后，通过热效应、压强效应、电磁场效应和生物刺激效应等对周围组织发挥作用。组织产生的热量会向周围邻近组织弥散，这一过程称为热驰豫(thermalrelaxation)。而所谓的热驰豫时间则是指色基温度降低到原始值一半时所需要的时间。因此，激光对靶组织的热效应取决于靶组织吸收光能后的温度、持续时间及热驰豫时间,而这与激光的波长、能量密度、光斑、脉冲宽度、频率、作用时间等相关。
我们知道，氧合血红蛋白在可见光区域的三个主吸收峰分别为nm，nm,nm,其中nm是三个主吸收峰中波长最长的一个，因而具有更强的穿透力，达到更深层组织，因而被选择用于染料激光的制造。由于nm波长在临床应用中其穿透深度仍显不足，因此在后来的改进中，为增加激光穿透深度、减少紫瘢等副作用而将波长增至nm。此时脉宽不可调，仅为0.45ms，明显短于皮下血管的热弛豫时间(约1s)，对周围正常组织损伤较小。但波长nm的脉冲染料激光光能在0.45ms内发射会形成较高的能量峰值，治疗过程中容易造成微血管的破裂。因为这个原因，所有经过脉冲染料激光治疗的患者都会出现暂时性紫瘢反应。直至20世纪90年代后期，激光器的脉宽增加至1.5ms或以上，微血管破裂的情况大大减少，同时较长的脉宽能较为和缓的对各种管径的血管产生热凝固作用，从而减少不良反应的发生。波长从原来的nm增至nm，穿透深度也略有增加，但血红蛋白对光的实际吸收量下降至1/5。换言之，血红蛋白对于光在nm处的吸收峰值是nm处的5倍。在激光波长逐渐改进的过程中，制冷技术也同时发展。目前市面上的染料激光广泛配备的制冷技术包括动态冷却装置(DynamicCoolingDevice，DCD)，风冷技术以及接触冷却技术，其中DCD制冷效果最好。因此，理想的脉冲染料激光应具有波长为nm和配备DCD两个要素，遗憾的是市面上尚未出现同时具备这两个要素的激光器。本实验中所选用的即最新一代脉冲染料激光，波长nm，具有可调脉宽。
调Q紫翠宝石激光是一种固体激光，其波长为nm，位于黑素小体的一个吸收峰值处。激光在短时间（ns级）内通过Q开关释放，作用在黑素小体，脉冲时间短于靶色基的热弛豫时间。带来的效果是黑素小体在短时间内吸收大量能量，发生崩解，同时引起黑素细胞损伤。但由于脉冲时间短，其减少多余热量对周围正常组织的影响，一般情况下对周围正常组织的损伤较小。然而，临床上也时有发生调Q紫翠宝石激光由于激光能量密度设置超出患者皮肤的承受能力，导致患者表皮损伤，继而形成水疱、结痂的情况。目前仍是治疗各类表皮及真皮色素增加性疾病的最常用治疗手段。
长脉宽紫翠宝石激光具有与调Q紫翠宝石激光相同的工作物质，其脉宽为ms级。目前临床可用于去除毛发，其机制为选择性光热凝固作用。即毛囊中的黑色素吸收激光能量，使得毛囊组织发生凝固，破坏毛囊，从而阻止毛发的再生。在治疗血管性病变时，相比nm脉冲染料激光，长脉宽紫翠宝石激光具有更强的物理穿透能力，本研究中主要考察其对于增厚型鲜红斑痣的治疗过程中的皮肤温度变化情况。
Nd:YAG激光的波长为nm，并不在氧合血红蛋白的最佳吸收峰附近，而是位于一个较弱的吸收峰（~nm左右）。但其穿透深度可达5~6mm，因而能对较厚及深部的病灶发挥作用。按能量输出方式的不同，Nd:YAG激光可分为连续式和脉冲式两种。连续Nd:YAG激光年代应用于临床，可治疗深达2cm的血管瘤。马宝章等应用连续Nd:YAG激光治疗大量血管瘤病例，均取得较好的治疗效果，有效控制病灶并促进其消退。但无论是采用直接照射还是光纤传导病灶内照射的方法，均难以避免连续激光对靶组织周围的正常皮肤组织造成热损伤。并且，连续式Nd:YAG激光无法针对个体不同病灶作出精确的能量调整。因而术后容易遗留瘢痕，美容效果不佳。年，周国瑜等报道长脉冲nmNd:YAG激光治疗血管瘤，可以通过相对精确的脉宽调节避免对正常组织的热损伤。全部随访患者达到50%以上的病灶清除，仅6.19%的患者产生瘢痕。随着激光医学的进一步发展，长脉冲可调脉宽Nd:YAG激光开始应用于临床，可以通过相对精确的脉宽调节避免对正常组织的热损伤。本实验中选用长脉冲nmNd:YAG激光，治疗血管瘤时黑色素竞争性吸收少，且配备DCD，从技术层面最大程度的减少对周围组织的热损伤。
超脉冲二氧化碳激光作用于皮肤，其靶色基主要是水。因而皮肤表层的水分吸收激光光能后迅速汽化，短时间内皮肤表面即可达到极高的温度。利用二氧化碳激光光刀进行皮肤软组织的切割，精细程度高，深度可控，在切割同时对治疗创面有凝固止血的作用，减少术中出血，使术野清晰，提高治疗操作的准确性。
四种不同种类激光治疗的曲线图直观清晰的反映出人体皮肤接受不同总类激光治疗后的即时温度变化。能量密度相近的脉冲染料激光和调Q紫翠宝石激光在治疗过程中的已治疗区域温度极大值（实时最高温度）变化出现明显差异：nm脉冲染料激光在治疗过程中首先显现一个V型的急速下降而后攀升的趋势，揭示DCD的强大作用，皮肤温度的瞬时变化达到-40℃之巨。随后伴随每次激光脉冲前后各一次的DCD控制冷却剂喷射，温度基本控制在40°C以下。在治疗结束后的短时间内（7s左右），皮肤温度便回复到35°C左右。反观调Qnm紫翠宝石激光治疗中，由于没有DCD的存在，皮肤温度从治疗伊始便呈波动上升态势。2个光斑之后，温度基本稳定在40~50°C的范围内小幅波动。张杰等的研究显示，皮下1mm处升温达到16°C时，皮肤出现不可逆损伤（水疱出现）。可以认为，调Qnm紫翠宝石激光以及nm脉冲染料激光在常规治疗中皮肤表面仅升温15°C以内的情况是安全的。
长脉宽nm紫翠宝石激光配备风冷技术，治疗过程中升温幅度不超过5°C。治疗前冷风机进入工作状态，迫使皮肤表面降温。随后治疗全程冷风机始终处于工作状态，防止皮肤温度过高。
从曲线中不难看出，与调Qnm紫翠宝石激光相比，长脉宽nmNd:YAG激光引起的皮肤升温更急促和猛烈。首先，长脉宽Nd:YAG激光设置能量密度与脉冲宽度的值均大于调Q紫翠宝石激光。其次，血管瘤组织内血红蛋白丰富，流动性差，且病灶组织具有一定厚度，激光干预后血红蛋白吸收大量光能并以热能形式释放到表皮，表皮处热量聚积，容易引起水疱。
超脉冲CO2激光的治疗区域表皮温度随时间变化曲线显示，在接受激光器的重复脉冲照射时，表皮温度迅速上升至红外热像仪的阈值水平（°C），在脉冲的间歇期，温度则骤降°C以上，可见组织迅速汽化带走大量热量。在脉冲释放停止，治疗结束后，采用酒精棉球局部擦拭，表皮温度在1s内下降至50°C以下。由于超脉冲CO2激光以组织汽化和剥脱性治疗为主，其造成组织损伤不可避免，红外热像仪的实时监测为这一观点提供了充分的证据。
从激光和患者皮肤两方面考虑，如前所述，由于其他参数的相对稳定，我们把能量密度纳入考察因素。另外，在病例选取时排除了皮肤Fitzpatrick分型为IV型的病例，并把年龄和性别纳入考察因素。年龄增长皮肤含水量下降，影响激光的吸收，进而影响不良反应的产生几率。女性雌激素水平较高，有利于维持皮肤的含水量，同样对不良反应的发生几率产生影响。
临床病人的随访和数据统计是实验的第二大部分。本实验采用SPSSStatistics17.0软件进行数据统计。为控制变量，本实验均选取皮肤Fitzpatrick分型（光敏感性分型）为III型的病例入组。
分析结果显示，nm脉冲染料激光的治疗中，性别与皮肤温度的相关性具有统计学意义，女性组高于男性组，同时年龄与皮肤温度也存在相关性。统计数据中的皮肤温度为治疗过程中的皮肤瞬时最高温度，简称皮肤温度。细分的年龄组的男性与女性组之间皮肤温度的t检验显示，从11-20岁组开始，同年龄段的女性皮肤温度高于男性，反映女性皮肤较同年龄段男性脆弱，接受激光治疗后升温更为明显。能量密度与皮肤温度的相关性分析显示，能量密度与皮肤温度存在相关性。在本实验中，即能量密度与皮肤温度存在正相关关系。能量密度上升，光斑和脉冲频率一定的前提下激光总能量上升，从而靶色基接受并吸收的光能也随之上升，能量散发到周围皮肤正常组织后引起皮肤温度升高。皮肤温度的多因素分析结果显示，剔除年龄因素后，能量密度和性别因素是影响皮肤温度变化的主要原因。
调Qnm紫翠宝石激光治疗的数据分析如下：统计数据中的皮肤温度为治疗过程中的皮肤瞬时最高温度，以下简称皮肤温度。调Qnm紫翠宝石激光的能量在纳秒级的时间内释放，在治疗中对靶色基一一色素颗粒产生强大的光压力效应，造成色素爆破，达到选择性光热分解的效果。性别与皮肤温度方面，女性组温度高于男性组。再次从侧面反映出女性皮肤较同年龄段男性脆弱，接受激光治疗后皮肤升温更为明显。能量密度与皮肤温度的关系方面，显示能量密度与皮肤温度的相关性不具有统计学意义。临床操作中，针对色素增加性疾病的激光治疗，使用调Qnm紫翠宝石激光时以表皮出现轻微白霜为准。色素多寡与色素增加性疾病的病灶颜色深浅直接相关，而同等面积下色素较多的病灶吸收激光能量也同时增加，从而增加靶色基吸收光能后释放到周围正常组织的可能性。因此，在色素程度较重的病灶处，常调低能量密度以减少表皮损伤程度。鉴于上述原因，能量密度与皮肤温度的相关性同时受到病灶色素含量的影响，故相关性不具有统计学意义。所以，在后续研究中应根据色素含量存在差异的病种不同再进行细分，考察其与皮肤温度的关系。