一种用于估测皮肤组织微血管深度的测量系统，包括生物组织样本信息采集模块、光源模块、散斑成像模块、精密反射信号测量模块、辐射反方法分析模块、评估和校正模块；基于这6个模块，先采集皮肤组织样本信息，得到皮肤组织模型及组织光学参数；再通过散斑系统获得病灶微血管的血流及血管二维轮廓信息，并依据图像识别得到血管直径；然后通过反射信号测量获得组织样本的高精度反射信号；最后将上述三种信息作为输入参数进入辐射反方法分析模块，得到病灶微血管深度的估测值，评估激光能量在皮肤组织中的分布规律；然后再结合血流信息，得出推荐的激光热疗参数，为提高诸如葡萄酒色斑等血管性皮肤病的临床治疗效果提供理论指导。