使用激光非侵入性處理皮膚的設備及方法
【技術領域】
[0001] 本發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備 和方法。
【背景技術】
[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、疤痕、變色、血管性損傷、痤瘡處理、脂肪和紋身去除）。大多數這些處理依賴于 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 望是人類社會的重要問題。許多非侵入性技術已經被設計來解決上述問題，其中通過加熱 (熱解）損傷真皮層以誘導在不損傷表皮的情況下的傷口響應。換句話說，以受控方式損傷 皮膚內的靶向區域，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愈合并發生 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行加熱一例如聚焦 的激光可用于在真皮層內產生激光誘導的光學擊穿（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，以誘導這些損傷的區域，而沒有皮膚的燒蝕或汽化。當水溫超過100度 時，發生燒蝕光熱解。
[0005] 最初，這種年輕化處理應用至整個處理區域一這是具有最好的處理效果的最有效 處理方法，因為所有的組織被損傷。然而，副作用是實質性的、潛在地永久性的，并且并發癥 的風險尚。
[0006]目前大多數處理方法是基于部分熱分解，其中形成隔離的非連續的微熱傷 口（或損傷），產生了由活組織區包圍的壞死區。這進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"Fractional photothermolysis:anewconceptforcutaneousremodelingusingmicroscopic patternsofthermalinjury"；LasersinSurgeryandMedicine34:426-438(2004) 〇 這種部分處理已顯示顯著減少社會停機時間，同時還提供了良好的結果。
[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 產生EMR處理的小島（islet)的柵格的方法和設備。在一個實施方案中，該設備具有單個 激光源和包括一組孔隙的相位掩模，其在空間上調制從激光源接收的激光光束。在本實施 方案中，相位掩模將由單個激光源生成的激光光束分成多個處理激光光束，其每個由光學 元件聚焦到皮膚組織中的分離的焦點中。多個處理激光光束的焦點的圖案在皮膚組織中產 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的矩陣的皮膚病處理設 備。在該設備中，衍射元件定位在單個激光源和透鏡系統之間以在空間上調制，即將從激光 源接收的激光光束分成多個子束。此外，在該設備中，每個子束被透鏡系統聚焦到分離的焦 點中。使用空間調制的衍射光學元件將激光光束分成照射在皮膚上的多個處理激光光束的 類似設備由冊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備被提供用于消費者而不是醫療專業人 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。這在光源是激光時是 特別重要的，不正確的運行會在激光穿過皮膚層的地方導致皮膚的疤痕或燒傷。通過相關 參數的優化選擇來改善這種處理的功效是期望的，其中相關參數包括損傷直徑、損傷深度、 覆蓋率、愈合時間和損傷內的能量的熱輪廓。
【發明內容】
[0010] 本發明的一個目的是提供一種使用激光的改進的非侵入性皮膚處理設備和方法。
[0011] 該目的是由根據本發明的設備實現的，該設備包括：
[0012] -光源，用于生成激光光束；
[0013] -光學系統，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的單個焦點；
[0016] 其中所述光源被進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] -非零光強度的至少第一區域和第二區域，以及
[0018] -第三區域，設置在第一區域和第二區域之間，其光強度比非零光強度更低；
[0019] 其中第一和第二區域各自被配置為在使用過程中，在焦點中產生皮膚組織中的損 傷，并且其中第三區被配置為在使用過程中避免在焦點中產生由第一和第二區域產生的損 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備處理皮膚的非侵入性方法來實現，所述設備包 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 系統；
[0021] 該方法包括：
[0022] -使用光源生成激光光束；
[0023] -引導激光光束通過光學系統，以便作為撞擊在要處理的皮膚外表面上的處理激 光光束而離開設備，以及
[0024] -使用該光學系統將處理激光光束聚焦到與皮膚組織中處理位置對應的單個焦 點，
[0025] 其中該方法還包括配置和布置所述光源，以提供單個的高階激光光束模式，因此 激光光束的橫向橫截面具有：
[0026] -非零光強度的至少第一區域和第二區域，以及
[0027] -第三區域，設置在第一區域和第二區域之間，其光強度比非零光強度更低；
[0028] 其中第一和第二區域各自被配置為在焦點中產生皮膚組織中的損傷，并且其中第 三區域被配置為避免在焦點中產生由第一區域和第二區域產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 面內提供不同強度的區域。當在橫向橫截面中觀察時，激光光束具有非零強度的第一區域 和第二區域、以及位于它們之間的基本上更低強度的第三區域。憑借單一高階激光光束模 式，具有基本上不同強度的區域的光束輪廓沿傳播軸直到激光光束的單個焦點基本上不 變。焦點被配置并布置成在與焦點位置對應的處理位置提供處理輻射。例如，處理位置可以 位于皮膚組織內處理光束的軸線上，而焦點可以在皮膚表面上或之上。焦點的橫向橫截面 中的區域具有顯著較低能量，其對應于光束輪廓的第三區域。這在焦點的處理位置的皮膚 組織中提供了基本上無損傷的區域，該基本上無損傷的區域設置在焦點的損傷區域之間。
[0030] 靠近有損傷的皮膚組織區域的無損傷皮膚組織區域的存在為有損傷的皮膚組織 提供了減少的愈合時間。憑借由單個高階激光光束模式提供的激光光束的橫向橫截面中不 同強度的區域，在激光光束的傳播方向上看到，皮膚內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深度的較長范圍上方的處理。這種增加的損傷 長度是焦點的增加的瑞利長度的結果，這是由使用單一高階激光光束模式所致。這也可具 有這樣的優點，即有損傷的處理區域和無損傷的處理區域由健康組織的更深通道分離，從 而提供損傷區域的更精確的分離。
[0031] 優選地，該區域被配置成通過選擇參數（諸如位置、尺寸和強度）在由至少一層皮 膚細胞分離的皮膚組織中產生損傷。至少一層皮膚細胞被認為在為有皮膚損傷的區域提供 愈合效果方面是有利的。
[0032] 非零強度的區域的數量當是2直至24并包括24的范圍內的整數時是最有利的。 [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，其中第一區域、第二區域和第三區域在激光光束的橫 向橫截面內形成橫向模式的強度圖案的一部分。
[0034]這提供了本發明的相對簡單的實施方案，因為本領域中已知的任何合適的技術可 用于配置激光源以橫向模式運行，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律的強度圖案。 本發明使用該強度圖案的部分或甚至全部，以提供非零和較低強度的區域。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，光源進一步包括至少一個相位調制光學元件，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。此相位調制光學元件（或光學元件）可以被布 置在激光腔內和/或激光腔外。可以使用本領域中已知的任何合適的相位調制光學元件， 例如空間光調制器（SLM)、衍射光學元件（D0E)、相位掩模、螺旋波片、渦旋波片、草叉全息 (Pitch-ForkHologram)、Q-板或圓柱模式轉換器。可能有利的是，組合一個以上這些相位 調制光學元件，以在橫向橫截面激光光束中提供非零和較低光強度的區域。可能也有利的 是，激光腔內容納至少一個相位調制光學元件，其與激光腔外的至少一個光學元件組合。
[0036] 當