使用激光非侵入性處理皮膚的設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體涉及使用激光處理皮膚，更具體地說，涉及用于處理的非侵入性設(shè)備 和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 各種形式的電磁輻射（特別是激光光束）在皮膚上的各種處理中已使用了很多 年，諸如脫毛、皮膚年輕化以減少皺紋和減少色素斑，以及癥狀的處理（像痤瘡、光化角化 病、光點(diǎn)、疤痕、變色、血管性損傷、痤瘡處理、脂肪和紋身去除）。大多數(shù)這些處理依賴于 光熱解，其中處理位置由處理輻射來靶向。通過防止或減少皮膚皺紋來保持青春容顏的欲 望是人類社會(huì)的重要問題。許多非侵入性技術(shù)已經(jīng)被設(shè)計(jì)來解決上述問題，其中通過加熱 (熱解）損傷真皮層以誘導(dǎo)在不損傷表皮的情況下的傷口響應(yīng)。換句話說，以受控方式損傷 皮膚內(nèi)的靶向區(qū)域，并且皮膚被允許用更新的組織替換損傷的組織一損傷促進(jìn)愈合并發(fā)生 年輕化的效果。更新的組織改善皮膚的光澤、膚色，甚至可以提供孔徑、皺紋和細(xì)紋的減少。
[0003] 在光熱解的過程中，采用可以穿透皮膚到真皮層的電磁輻射進(jìn)行加熱一例如聚焦 的激光可用于在真皮層內(nèi)產(chǎn)生激光誘導(dǎo)的光學(xué)擊穿（LI0B)，如從公布的國際專利申請TO 2008/001284A2 中已知的。
[0004] 基于光的吸收通過水的選擇性非燒蝕光熱解用來將組織加熱至60-100攝氏度之 間的范圍的溫度，以誘導(dǎo)這些損傷的區(qū)域，而沒有皮膚的燒蝕或汽化。當(dāng)水溫超過100度 時(shí)，發(fā)生燒蝕光熱解。
[0005] 最初，這種年輕化處理應(yīng)用至整個(gè)處理區(qū)域一這是具有最好的處理效果的最有效 處理方法，因?yàn)樗械慕M織被損傷。然而，副作用是實(shí)質(zhì)性的、潛在地永久性的，并且并發(fā)癥 的風(fēng)險(xiǎn)尚。
[0006]目前大多數(shù)處理方法是基于部分熱分解，其中形成隔離的非連續(xù)的微熱傷 口（或損傷），產(chǎn)生了由活組織區(qū)包圍的壞死區(qū)。這進(jìn)一步描述于公開的美國專利申 請US2005/0049582 和MansteinD，HerronGS，SinkRK等人的文獻(xiàn)"Fractional photothermolysis:anewconceptforcutaneousremodelingusingmicroscopic patternsofthermalinjury"；LasersinSurgeryandMedicine34:426-438(2004) 〇 這種部分處理已顯示顯著減少社會(huì)停機(jī)時(shí)間，同時(shí)還提供了良好的結(jié)果。
[0007]US2006/0020309A1公開了一種用電磁輻射（EMR)處理皮膚組織以在皮膚組織中 產(chǎn)生EMR處理的小島（islet)的柵格的方法和設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施方案中，該設(shè)備具有單個(gè) 激光源和包括一組孔隙的相位掩模，其在空間上調(diào)制從激光源接收的激光光束。在本實(shí)施 方案中，相位掩模將由單個(gè)激光源生成的激光光束分成多個(gè)處理激光光束，其每個(gè)由光學(xué) 元件聚焦到皮膚組織中的分離的焦點(diǎn)中。多個(gè)處理激光光束的焦點(diǎn)的圖案在皮膚組織中產(chǎn) 生隔離的損傷（柵格）的圖案。
[0008]US2009/0254073A1公開了用于在組織上生成二維處理點(diǎn)的矩陣的皮膚病處理設(shè) 備。在該設(shè)備中，衍射元件定位在單個(gè)激光源和透鏡系統(tǒng)之間以在空間上調(diào)制，即將從激光 源接收的激光光束分成多個(gè)子束。此外，在該設(shè)備中，每個(gè)子束被透鏡系統(tǒng)聚焦到分離的焦 點(diǎn)中。使用空間調(diào)制的衍射光學(xué)元件將激光光束分成照射在皮膚上的多個(gè)處理激光光束的 類似設(shè)備由冊2008/089344和TO2004/000419公開。
[0009] 越來越多的這些非侵入性的皮膚處理設(shè)備被提供用于消費(fèi)者而不是醫(yī)療專業(yè)人 員使用。這樣的家庭使用提出了新的問題，諸如安全性和處理功效。這在光源是激光時(shí)是 特別重要的，不正確的運(yùn)行會(huì)在激光穿過皮膚層的地方導(dǎo)致皮膚的疤痕或燒傷。通過相關(guān) 參數(shù)的優(yōu)化選擇來改善這種處理的功效是期望的，其中相關(guān)參數(shù)包括損傷直徑、損傷深度、 覆蓋率、愈合時(shí)間和損傷內(nèi)的能量的熱輪廓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種使用激光的改進(jìn)的非侵入性皮膚處理設(shè)備和方法。
[0011] 該目的是由根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，該設(shè)備包括：
[0012] -光源，用于生成激光光束；
[0013] -光學(xué)系統(tǒng)，被配置并布置成從所述光源接收激光光束，并且還配置為：
[0014] -在使用中引導(dǎo)激光光束，以便作為撞擊在要處理的皮膚外表面上的處理激光光 束而離開該設(shè)備，以及
[0015] -在使用中聚焦處理激光光束到與皮膚組織中處理位置對應(yīng)的單個(gè)焦點(diǎn)；
[0016] 其中所述光源被進(jìn)一步配置和布置為提供單一的高階激光光束模式，因此激光光 束的橫向橫截面具有：
[0017] -非零光強(qiáng)度的至少第一區(qū)域和第二區(qū)域，以及
[0018] -第三區(qū)域，設(shè)置在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間，其光強(qiáng)度比非零光強(qiáng)度更低；
[0019] 其中第一和第二區(qū)域各自被配置為在使用過程中，在焦點(diǎn)中產(chǎn)生皮膚組織中的損 傷，并且其中第三區(qū)被配置為在使用過程中避免在焦點(diǎn)中產(chǎn)生由第一和第二區(qū)域產(chǎn)生的損 傷之間的皮膚組織中的損傷。
[0020] 該目的還通過使用生成激光的設(shè)備處理皮膚的非侵入性方法來實(shí)現(xiàn)，所述設(shè)備包 括用于生成激光光束的光源，以及被配置并被布置為接收來自所述光源的激光光束的光學(xué) 系統(tǒng)；
[0021] 該方法包括：
[0022] -使用光源生成激光光束；
[0023] -引導(dǎo)激光光束通過光學(xué)系統(tǒng)，以便作為撞擊在要處理的皮膚外表面上的處理激 光光束而離開設(shè)備，以及
[0024] -使用該光學(xué)系統(tǒng)將處理激光光束聚焦到與皮膚組織中處理位置對應(yīng)的單個(gè)焦 點(diǎn)，
[0025] 其中該方法還包括配置和布置所述光源，以提供單個(gè)的高階激光光束模式，因此 激光光束的橫向橫截面具有：
[0026] -非零光強(qiáng)度的至少第一區(qū)域和第二區(qū)域，以及
[0027] -第三區(qū)域，設(shè)置在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間，其光強(qiáng)度比非零光強(qiáng)度更低；
[0028] 其中第一和第二區(qū)域各自被配置為在焦點(diǎn)中產(chǎn)生皮膚組織中的損傷，并且其中第 三區(qū)域被配置為避免在焦點(diǎn)中產(chǎn)生由第一區(qū)域和第二區(qū)域產(chǎn)生的損傷之間的皮膚組織中 的損傷。
[0029] 通過提供單一的高階激光光束模式，光源被配置和布置成在激光光束的橫向橫截 面內(nèi)提供不同強(qiáng)度的區(qū)域。當(dāng)在橫向橫截面中觀察時(shí)，激光光束具有非零強(qiáng)度的第一區(qū)域 和第二區(qū)域、以及位于它們之間的基本上更低強(qiáng)度的第三區(qū)域。憑借單一高階激光光束模 式，具有基本上不同強(qiáng)度的區(qū)域的光束輪廓沿傳播軸直到激光光束的單個(gè)焦點(diǎn)基本上不 變。焦點(diǎn)被配置并布置成在與焦點(diǎn)位置對應(yīng)的處理位置提供處理輻射。例如，處理位置可以 位于皮膚組織內(nèi)處理光束的軸線上，而焦點(diǎn)可以在皮膚表面上或之上。焦點(diǎn)的橫向橫截面 中的區(qū)域具有顯著較低能量，其對應(yīng)于光束輪廓的第三區(qū)域。這在焦點(diǎn)的處理位置的皮膚 組織中提供了基本上無損傷的區(qū)域，該基本上無損傷的區(qū)域設(shè)置在焦點(diǎn)的損傷區(qū)域之間。
[0030] 靠近有損傷的皮膚組織區(qū)域的無損傷皮膚組織區(qū)域的存在為有損傷的皮膚組織 提供了減少的愈合時(shí)間。憑借由單個(gè)高階激光光束模式提供的激光光束的橫向橫截面中不 同強(qiáng)度的區(qū)域，在激光光束的傳播方向上看到，皮膚內(nèi)的可能損傷長度顯著增加，從而允許 皮膚表面下方更深位置的處理或皮膚組織內(nèi)深度的較長范圍上方的處理。這種增加的損傷 長度是焦點(diǎn)的增加的瑞利長度的結(jié)果，這是由使用單一高階激光光束模式所致。這也可具 有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即有損傷的處理區(qū)域和無損傷的處理區(qū)域由健康組織的更深通道分離，從 而提供損傷區(qū)域的更精確的分離。
[0031] 優(yōu)選地，該區(qū)域被配置成通過選擇參數(shù)（諸如位置、尺寸和強(qiáng)度）在由至少一層皮 膚細(xì)胞分離的皮膚組織中產(chǎn)生損傷。至少一層皮膚細(xì)胞被認(rèn)為在為有皮膚損傷的區(qū)域提供 愈合效果方面是有利的。
[0032] 非零強(qiáng)度的區(qū)域的數(shù)量當(dāng)是2直至24并包括24的范圍內(nèi)的整數(shù)時(shí)是最有利的。 [0033]可能有利的是，光源包括被配置和布置為以橫向模式振蕩的激光源，該橫向模式 比激光源的基本模式具有更高階數(shù)，其中第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域在激光光束的橫 向橫截面內(nèi)形成橫向模式的強(qiáng)度圖案的一部分。
[0034]這提供了本發(fā)明的相對簡單的實(shí)施方案，因?yàn)楸绢I(lǐng)域中已知的任何合適的技術(shù)可 用于配置激光源以橫向模式運(yùn)行，而不是激光源的基本模式。這些橫向模式通常稱為高 階橫向模式，作為比基本模式的更高階。激光源的基本模式通常指定為ΤΕΜ00或LG00或 HG00模式。高階橫向模式在激光光束的橫向橫截面中具有明確定義的和規(guī)律的強(qiáng)度圖案。 本發(fā)明使用該強(qiáng)度圖案的部分或甚至全部，以提供非零和較低強(qiáng)度的區(qū)域。這些橫向模式 可以例如是矩形的、圓柱形的或橢圓形的橫向模式，其中單一高階激光光束模式是例如厄 米-高斯模式、拉蓋爾-高斯模式或因斯-高斯模式。
[0035] 可能也有利的是，光源進(jìn)一步包括至少一個(gè)相位調(diào)制光學(xué)元件，其被配置并布置 成提供單一高階激光光束模式的等同模式。此相位調(diào)制光學(xué)元件（或光學(xué)元件）可以被布 置在激光腔內(nèi)和/或激光腔外。可以使用本領(lǐng)域中已知的任何合適的相位調(diào)制光學(xué)元件， 例如空間光調(diào)制器（SLM)、衍射光學(xué)元件（D0E)、相位掩模、螺旋波片、渦旋波片、草叉全息 (Pitch-ForkHologram)、Q-板或圓柱模式轉(zhuǎn)換器?？赡苡欣氖?，組合一個(gè)以上這些相位 調(diào)制光學(xué)元件，以在橫向橫截面激光光束中提供非零和較低光強(qiáng)度的區(qū)域?？赡芤灿欣?是，激光腔內(nèi)容納至少一個(gè)相位調(diào)制光學(xué)元件，其與激光腔外的至少一個(gè)光學(xué)元件組合。
[0036] 當(dāng)