使用激光非侵入性处理皮肤的设备及方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体涉及使用激光处理皮肤，更具体地说，涉及用于处理的非侵入性设备 和方法。
【背景技术】
[0002] 各种形式的电磁辐射（特别是激光光束）在皮肤上的各种处理中已使用了很多 年，诸如脱毛、皮肤年轻化以减少皱纹和减少色素斑，以及症状的处理（像痤疮、光化角化 病、光点、疤痕、变色、血管性损伤、痤疮处理、脂肪和纹身去除）。大多数这些处理依赖于 光热解，其中处理位置由处理辐射来靶向。通过防止或减少皮肤皱纹来保持青春容颜的欲 望是人类社会的重要问题。许多非侵入性技术已经被设计来解决上述问题，其中通过加热 (热解）损伤真皮层以诱导在不损伤表皮的情况下的伤口响应。换句话说，以受控方式损伤 皮肤内的靶向区域，并且皮肤被允许用更新的组织替换损伤的组织一损伤促进愈合并发生 年轻化的效果。更新的组织改善皮肤的光泽、肤色，甚至可以提供孔径、皱纹和细纹的减少。
[0003] 在光热解的过程中，采用可以穿透皮肤到真皮层的电磁辐射进行加热一例如聚焦 的激光可用于在真皮层内产生激光诱导的光学击穿（LI0B)，如从公布的国际专利申请TO 2008/001284A2 中已知的。
[0004] 基于光的吸收通过水的选择性非烧蚀光热解用来将组织加热至60-100摄氏度之 间的范围的温度，以诱导这些损伤的区域，而没有皮肤的烧蚀或汽化。当水温超过100度 时，发生烧蚀光热解。
[0005] 最初，这种年轻化处理应用至整个处理区域一这是具有最好的处理效果的最有效 处理方法，因为所有的组织被损伤。然而，副作用是实质性的、潜在地永久性的，并且并发症 的风险尚。
[0006]目前大多数处理方法是基于部分热分解，其中形成隔离的非连续的微热伤 口（或损伤），产生了由活组织区包围的坏死区。这进一步描述于公开的美国专利申 请US2005/0049582 和MansteinD，HerronGS，SinkRK等人的文献"Fractional photothermolysis:anewconceptforcutaneousremodelingusingmicroscopic patternsofthermalinjury"；LasersinSurgeryandMedicine34:426-438(2004) 〇 这种部分处理已显示显著减少社会停机时间，同时还提供了良好的结果。
[0007]US2006/0020309A1公开了一种用电磁辐射（EMR)处理皮肤组织以在皮肤组织中 产生EMR处理的小岛（islet)的栅格的方法和设备。在一个实施方案中，该设备具有单个 激光源和包括一组孔隙的相位掩模，其在空间上调制从激光源接收的激光光束。在本实施 方案中，相位掩模将由单个激光源生成的激光光束分成多个处理激光光束，其每个由光学 元件聚焦到皮肤组织中的分离的焦点中。多个处理激光光束的焦点的图案在皮肤组织中产 生隔离的损伤（栅格）的图案。
[0008]US2009/0254073A1公开了用于在组织上生成二维处理点的矩阵的皮肤病处理设 备。在该设备中，衍射元件定位在单个激光源和透镜系统之间以在空间上调制，即将从激光 源接收的激光光束分成多个子束。此外，在该设备中，每个子束被透镜系统聚焦到分离的焦 点中。使用空间调制的衍射光学元件将激光光束分成照射在皮肤上的多个处理激光光束的 类似设备由冊2008/089344和TO2004/000419公开。
[0009] 越来越多的这些非侵入性的皮肤处理设备被提供用于消费者而不是医疗专业人 员使用。这样的家庭使用提出了新的问题，诸如安全性和处理功效。这在光源是激光时是 特别重要的，不正确的运行会在激光穿过皮肤层的地方导致皮肤的疤痕或烧伤。通过相关 参数的优化选择来改善这种处理的功效是期望的，其中相关参数包括损伤直径、损伤深度、 覆盖率、愈合时间和损伤内的能量的热轮廓。
【发明内容】
[0010] 本发明的一个目的是提供一种使用激光的改进的非侵入性皮肤处理设备和方法。
[0011] 该目的是由根据本发明的设备实现的，该设备包括：
[0012] -光源，用于生成激光光束；
[0013] -光学系统，被配置并布置成从所述光源接收激光光束，并且还配置为：
[0014] -在使用中引导激光光束，以便作为撞击在要处理的皮肤外表面上的处理激光光 束而离开该设备，以及
[0015] -在使用中聚焦处理激光光束到与皮肤组织中处理位置对应的单个焦点；
[0016] 其中所述光源被进一步配置和布置为提供单一的高阶激光光束模式，因此激光光 束的横向横截面具有：
[0017] -非零光强度的至少第一区域和第二区域，以及
[0018] -第三区域，设置在第一区域和第二区域之间，其光强度比非零光强度更低；
[0019] 其中第一和第二区域各自被配置为在使用过程中，在焦点中产生皮肤组织中的损 伤，并且其中第三区被配置为在使用过程中避免在焦点中产生由第一和第二区域产生的损 伤之间的皮肤组织中的损伤。
[0020] 该目的还通过使用生成激光的设备处理皮肤的非侵入性方法来实现，所述设备包 括用于生成激光光束的光源，以及被配置并被布置为接收来自所述光源的激光光束的光学 系统；
[0021] 该方法包括：
[0022] -使用光源生成激光光束；
[0023] -引导激光光束通过光学系统，以便作为撞击在要处理的皮肤外表面上的处理激 光光束而离开设备，以及
[0024] -使用该光学系统将处理激光光束聚焦到与皮肤组织中处理位置对应的单个焦 点，
[0025] 其中该方法还包括配置和布置所述光源，以提供单个的高阶激光光束模式，因此 激光光束的横向横截面具有：
[0026] -非零光强度的至少第一区域和第二区域，以及
[0027] -第三区域，设置在第一区域和第二区域之间，其光强度比非零光强度更低；
[0028] 其中第一和第二区域各自被配置为在焦点中产生皮肤组织中的损伤，并且其中第 三区域被配置为避免在焦点中产生由第一区域和第二区域产生的损伤之间的皮肤组织中 的损伤。
[0029] 通过提供单一的高阶激光光束模式，光源被配置和布置成在激光光束的横向横截 面内提供不同强度的区域。当在横向横截面中观察时，激光光束具有非零强度的第一区域 和第二区域、以及位于它们之间的基本上更低强度的第三区域。凭借单一高阶激光光束模 式，具有基本上不同强度的区域的光束轮廓沿传播轴直到激光光束的单个焦点基本上不 变。焦点被配置并布置成在与焦点位置对应的处理位置提供处理辐射。例如，处理位置可以 位于皮肤组织内处理光束的轴线上，而焦点可以在皮肤表面上或之上。焦点的横向横截面 中的区域具有显著较低能量，其对应于光束轮廓的第三区域。这在焦点的处理位置的皮肤 组织中提供了基本上无损伤的区域，该基本上无损伤的区域设置在焦点的损伤区域之间。
[0030] 靠近有损伤的皮肤组织区域的无损伤皮肤组织区域的存在为有损伤的皮肤组织 提供了减少的愈合时间。凭借由单个高阶激光光束模式提供的激光光束的横向横截面中不 同强度的区域，在激光光束的传播方向上看到，皮肤内的可能损伤长度显著增加，从而允许 皮肤表面下方更深位置的处理或皮肤组织内深度的较长范围上方的处理。这种增加的损伤 长度是焦点的增加的瑞利长度的结果，这是由使用单一高阶激光光束模式所致。这也可具 有这样的优点，即有损伤的处理区域和无损伤的处理区域由健康组织的更深通道分离，从 而提供损伤区域的更精确的分离。
[0031] 优选地，该区域被配置成通过选择参数（诸如位置、尺寸和强度）在由至少一层皮 肤细胞分离的皮肤组织中产生损伤。至少一层皮肤细胞被认为在为有皮肤损伤的区域提供 愈合效果方面是有利的。
[0032] 非零强度的区域的数量当是2直至24并包括24的范围内的整数时是最有利的。 [0033]可能有利的是，光源包括被配置和布置为以横向模式振荡的激光源，该横向模式 比激光源的基本模式具有更高阶数，其中第一区域、第二区域和第三区域在激光光束的横 向横截面内形成横向模式的强度图案的一部分。
[0034]这提供了本发明的相对简单的实施方案，因为本领域中已知的任何合适的技术可 用于配置激光源以横向模式运行，而不是激光源的基本模式。这些横向模式通常称为高 阶横向模式，作为比基本模式的更高阶。激光源的基本模式通常指定为ΤΕΜ00或LG00或 HG00模式。高阶横向模式在激光光束的横向横截面中具有明确定义的和规律的强度图案。 本发明使用该强度图案的部分或甚至全部，以提供非零和较低强度的区域。这些横向模式 可以例如是矩形的、圆柱形的或椭圆形的横向模式，其中单一高阶激光光束模式是例如厄 米-高斯模式、拉盖尔-高斯模式或因斯-高斯模式。
[0035] 可能也有利的是，光源进一步包括至少一个相位调制光学元件，其被配置并布置 成提供单一高阶激光光束模式的等同模式。此相位调制光学元件（或光学元件）可以被布 置在激光腔内和/或激光腔外。可以使用本领域中已知的任何合适的相位调制光学元件， 例如空间光调制器（SLM)、衍射光学元件（D0E)、相位掩模、螺旋波片、涡旋波片、草叉全息 (Pitch-ForkHologram)、Q-板或圆柱模式转换器。可能有利的是，组合一个以上这些相位 调制光学元件，以在横向横截面激光光束中提供非零和较低光强度的区域。可能也有利的 是，激光腔内容纳至少一个相位调制光学元件，其与激光腔外的至少一个光学元件组合。
[0036] 当