使用双波长激光能量治疗皮肤组织的美容方法和设备

相关申请

本申请涉及并要求于2018年6月14日提交的美国临时申请序列号为62/684,875的优先权，其全部内容在此通过引证并入本文。

背景

本申请涉及的是一种美容设备，其使用两种不同波长的激光能量治疗皮肤疾病，所述激光能量同时应用于所述皮肤上，但在空间上彼此分离。

发明背景

使用激光治疗皮肤疾病是美容手术中的一种常见做法，并且在文献中有充分的文件记载。一些手术是将多个激光波长沉积到皮肤组织。这通常是通过在连续的治疗阶段将组织暴露于单波长手持件来实现的。甚至可以知道的是，使用两个不同波长的激光器，连续使用，通常使用两个手持件。本发明旨在改进在不减少治疗时间的同时又不给患者造成过度疼痛的同时更有效地治疗皮肤组织的设备和方法。

发明内容

在一个方面，一种用于治疗皮肤组织的激光治疗装置包括：至少两个激光能量生成引擎，其中所述至少两个激光能量生成引擎中的每一个操作以产生不同波长的激光束；其还可以包括手持件，所述手持件用于接收由所述至少两个激光能量生成引擎生成的至少两个激光束，所述手持件可操作地连接到所述至少两个激光能量生成引擎上；所述手持件可包括近端和远端尖端，其进一步包括沿着光路的一个或多个反射镜以接收来自所述近端的所述至少两个激光束中的每一个并将所述至少两个激光束传送至所述手持件的尖端；可调节光束偏转器，其沿着所述手持件的远端和近端之间的光路定位；进一步地，控制器包括在所述激光治疗装置中以控制所述至少两个激光能量生成引擎的激活并控制所述可调节光束偏转器的移动。所述控制器可被配置为：(1)使所述至少两个激光能量生成引擎同时被激活，以及(2)使所述可调节光束偏转器移动，使得所述至少两个激光束被偏转以穿过所述手持件的远端尖端并作为激光光斑撞击到所述皮肤组织上同时又相隔一段距离而不重叠。

在另一方面，所述至少两个激光生成引擎产生1410nm和1927nm的激光束，并且所述可调节光束偏转器是以下其中之一：振镜或MEM装置。所述可调节光束偏转器位于所述手持件的尖端的近端。

在另一方面，所述一个或多个反射镜位于所述可调节光束偏转器的近端，并且使所述至少两个激光束相对于所述手持件弯曲成一定角度。所述装置进一步包括所述可调节光束偏转器远端的一个或多个透镜，从而聚焦所述至少两个激光束。

在另一方面，所述装置进一步包括安装在所述尖端的远端的多个滚柱，所述滚柱具有垂直于所述光路的旋转轴，使得所述滚柱可沿着所述皮肤组织平移。所述多个滚柱中的至少一个滚柱可包括编码装置，其中所述多个滚柱的旋转被配置为使所述控制器激活所述至少两个激光能量生成引擎。

在一个方面，所述的手持件进一步包括沿着从所述手持件的近端到所述远端的光路的一个或多个通道，以将空气从外部源输送到所述手持件的远端，然后输送到所述皮肤组织。所述的外部源提供冷却空气以冷却所述的皮肤组织以及撞击和冷却所述多个滚柱。

在一方面，一种用于治疗皮肤组织的方法包括：提供至少两个激光能量生成引擎，其中所述至少两个激光能量生成引擎的每一个操作以产生不同波长的激光束；提供手持件，用于接收由所述至少两个激光能量生成引擎产生的所述至少两个激光束，所述手持件可操作性地连接至所述至少两个激光能量生成引擎；其中所述手持件包括近端和远端尖端，其进一步包括沿着光路的一个或多个反射镜，从而接收来自所述近端的所述至少两个激光束中的每一个并将所述至少两个激光束传送到所述手持件的尖端；在所述手持件的远端和近端之间的光路上提供可调节光束偏转器；在所述激光治疗装置中提供控制器以控制所述至少两个激光能量生成引擎的激活和控制所述可调节光束偏转器的移动。所述方法包括：所述控制器：(1)使所述至少两个激光能量生成引擎同时激活，和(2)使所述可调节光束偏转器移动，使所述至少两个激光束偏转以穿过所述手持件的远端尖端并作为激光点同时撞击所述皮肤组织，但相隔一定距离且不重叠。所述至少两个激光生成引擎产生1410nm和1927nm的激光束，所述可调节光束偏转器为以下其中之一：振镜或MEM装置。所述可调节光束偏转器位于所述手持件尖端的近端。

在另一方面，所述一个或多个反射镜位于所述可调节光束偏转器的近端，并且使所述至少两个激光束相对于所述手持件弯曲成一定角度，并且在所述可调节光束偏转器的远端提供一个或多个透镜以聚焦所述至少两个激光束。多个滚柱可安装在所述尖端的远端，所述滚柱具有垂直于所述光路的旋转轴，使得所述滚柱可沿所述皮肤组织平移。所述多个滚柱的至少一个滚柱包括编码装置，其中所述多个滚柱的旋转使得所述控制器激活所述至少两个激光能量生成引擎。

在另一方面，所述手持件进一步包括沿着从所述手持件的近端到所述远端的光路的一个或多个通道，以将空气从外部源输送到所述手持件的远端，然后输送到所述皮肤组织。所述外部源提供冷却空气从而冷却皮肤组织并撞击和冷却所述多个滚柱。

在一方面，一种使用波长不相等的两个激光装置治疗皮肤组织的方法，其包括以下步骤：(1)同时激活两个激光装置以产生波长不相等的两个激光束；(2)将所述两个激光束引导至具有远端尖端的手持件中以将激光束引导至皮肤组织上；(3)将手持件内的两个激光束引导至可调节光束偏转器；以及(4)所述可调节光束偏转器将所述两个激光束引导至所述皮肤组织，从而同时产生但彼此分离的激光点图案。

附图说明

图1和图2示出了使用本发明的装置沉积在皮肤组织上的示例性激光“光斑”。

图2A和2B示出了本发明的手持件和相关控制台的形状和设计方面。

图3示出的是本发明的光学系统设置。

图4示出的是所述两个波长的激光装置的光路。

图5示出的是本发明的光学系统以及接触滚柱。

图6A和6B示出的是可用于本发明的手持件的冷却系统的方面。

具体实施方式

I.基本装置结构

根据一个方面，本发明公开了一种用于重铺表面和色素沉着治疗的双波长非消融性分级激光装置。优选地以三种不同的治疗模式进行治疗：仅以激光波长1、仅以激光波长2以及同时使用激光波长1和2。可以分别以～5W和～3W的功率发射激光，用于皮肤重铺表面和色素沉着治疗。两种激光均是通过单一的、紧凑型手持件发射，所述手持件包括将来自激光的能量耦合到所述手持件的装置，一个折叠的光学系统以便于紧凑且符合人体工程学的设计、用于沿准公共光束线传播两个激光能量的结构和一种机构，例如振镜扫描反射镜系统或MEM装置，从而将光束引导至皮肤组织的目标区域。

所述手持件可能具有三个主要功能或属性：(1)它容纳光学传输系统(将在本文中详细说明)；(2)它包含振镜系统，所述振镜系统允许对撞击在目标组织上的光斑的重复线进行扫描，这些光斑线横穿以在皮肤上直接移动，从而形成光栅状的光斑图案，如仅在图1和2中通过实施例的方式示出的，将在本文中详细讨论；(3)它安装了传输尖端，所述传输尖端服务于目标皮肤组织接触表面，并且可以提供相对于穿过皮肤的移动的手持件的速度测量；激光治疗速率可根据皮肤组织上的速度以及所需的目标光斑密度来调节，如本文进一步讨论的；传输尖端还可以包含用于冷却皮肤组织的元件。

手持件200的一个实施方案在图2A中示出，其从几个不同的视角和方向示出了手持件的进一步视图，并且示出了手持件的整体形状和其他设计属性。

图2B示出了可以与图2A中的手持件结合使用的控制台202的实施方案，并且从多个不同的视角和方向示出。如本文将进一步详细描述的，所述控制台可包括一个或多个激光束源、可编程控制器、合适的计算机系统和存储器、GUI、控制按钮和将提供给手持件的冷却空气源。

所选择的两个波长可以是工业上普遍接受的用于嫩肤和色素沉着治疗的波长，即在14XXnm和19XXnm范围内的波长。本文描述的装置的实施方案可以采用1410nm和1927nm的波长，尽管具有不同波长的其他合适的激光也可以实现。

本发明涉及的是非消融性的分级皮肤嫩肤。非消融性皮肤嫩肤使用一个或多个激光，通过在皮肤组织中产生热量而不损伤皮肤组织表面来改善皱纹、褐斑和小疤痕样的外观。激光产生的热量促进胶原蛋白的产生，从而使皮肤组织紧致并显得年轻健康。非消融性激光作用经常被分级以便将热量传输到皮肤组织中，形成许多微小的深柱，这在工业上称为微热区，中间有未经激光处理的组织区域。研究发现，与治疗整个区域相比，这种类型的治疗可以使皮肤组织恢复得更快，而且，这种方法缩短了恢复期，减少了可能的并发症的数量。

在本发明中，激光波长1410nm和1927nm均为非消融性激光源。本发明中采用的两种不同的波长来治疗两种不同的皮肤组织层。

1410nm激光适用于深层组织治疗，适用于需要软组织凝固的皮肤科手术。这样的治疗包括，例如，眶周皱纹、痤疮疤痕和手术疤痕的治疗等。此外，治疗包括色素沉着病变的光凝，例如但不限于，老年斑、黑斑和色差，以及皮肤重铺表面手术等。

相比之下，1927nm激光用于更浅的表面相关处理。这种波长适用于治疗光化性角化病时需要软组织凝结的皮肤科手术、色素沉着病变的光凝等，包括但不限于老年斑、黑斑和雀斑等。

所述手持件的远端(图2A中的204)可放置在与皮肤组织接触的位置并在其上“滚动”。适当的光学跟踪系统(如结合本文的图5所述)可并入所述的手持件中，以仅作为实施例的方式来跟踪所执行的治疗的程度。可以利用光学或其他感测系统来确定提供给皮肤组织的治疗程度。除了下文详细描述的传感器之外，在美国专利号6,171,302和6,758,845中还示出了在基于光的装置中使用的其他已知的移动传感器，这两个专利均转让给了本发明的申请的受让人。

另外，可以利用磁跟踪装置(如本文结合图5所描述的)，所述磁跟踪装置使用以已知方式与下文讨论的两个滚柱中的一个或多个配对的磁传感器。

II.详细的光学系统

图3和图4详细描述了可以与本发明的装置一起使用的光学系统的实施方案的结构。光纤传输系统可与激光能量的出射路径共线，或者如图3和4所示正交或两者之间的任何角度。两种波长的激光能量可使用单一光纤电缆、两根独立的光纤电缆、单一光纤束或两个单独的光纤束从激光模块传送到所述的手持件。双光学系统中所有仪器可包括在单一外壳或紧密放置在一起的单独外壳中。

现在转到图3，该图示出了光学系统外壳300，其可容纳在图2A的手持件内部。在图3中，显示为1410nm和1927nm波长(302和304)的激光能量源被输入到所述外壳300中。可以在相同或相似的时间范围内激活激光能量，其中激光能量束306和308被引导至两个反射镜，其一为反射镜310，用于1410nm光束，另一位反射镜312，用于1927nm光束。反射镜312接收来自位于控制台或其他机柜中的激光源的1927nm的激光束，所述激光束随后通过第二反射镜310在一个方向上反射。所述第二反射镜是以下类型，例如双色镜，其将1927nm的激光束传输到第三反射镜314，然后第三反射镜314将其引导至振镜转向系统316。

1410nm激光束被引导至反射镜310，然后反射镜310反射激光束并将其引导至第三反射镜314，所述第三反射镜314将其引导至振镜转向系统316，所述振镜转向系统316包括用于旋转轴324的电机328。所述的轴可通过电机328以大约15度的总角距离旋转。两个激光束的光路如图3所示。

同时图3示出了来自诸如控制台之类的外部源的激光能量束306和308，所述外部能量源包括激光能量产生源，其中激光能量从所述控制台被传送至所述手持件，这也在本发明的范围内。在本发明中，一个或多个激光源可以被包含在手持件本身内。

下文将讨论振镜转向系统的用途。振镜转向系统可能类似于由本申请受让人Lumenis Ltd(鲁美斯有限公司)制造和分销的CO

在可编程控制器可包含在控制台或其他设备中的指导下，可同时激活1927nm中1410nm的激光源，同时转向系统移动第四反射镜，从而产生指向皮肤组织的非消融性激光光斑的图案对(a pattern pair)。这在本申请中以题为“综合疗法模式”的部分中进一步解释。

虽然根据采用振镜系统来描述实施方案，但应当理解的是，也可以采用诸如MEM装置之类的其他已知设备来控制反射镜320的移动。

图4是具体示出从1410nm(402)和1927nm(404)的激光束发射的光路400的图，所述光路400穿过上述讨论的反射镜，穿过并进入透镜系统406，然后到达与目标皮肤组织重合的目标平面408处的焦点。

III.综合治疗模式(Polytherapy Mode)

本发明可以采用本文中所称的“综合治疗”模式，因为本发明的一个方面是在皮肤组织上同时应用(或几乎如此)两个波长的激光。两个激光如何以图案发射的实施例，例如图1和2中的图案。在这些图案中，一个波长图案被显示为实心光斑，而另一个波长被显示为空心光斑，这仅仅是为了在图1和2的图表上视觉上区分它们。这种综合治疗的好处之一是，可以使两种波长的治疗更加均匀，并且当激光“跳过(skiparound)”被治疗区域时，使患者的不适感降到最低。在现有技术装置中，特别是采用两个不同波长的装置中，激光源的发射不是同时进行的，而是连续的。这很可能导致操作者在第一次“通过(pass)”一个波长后，在第二次“通过”中击中皮肤组织上已经被第一次激光击中的部位，这通常是不希望的，因为这会导致治疗的不均匀性。如图所示，图1和2中箭头102和103表示为时间，或者表示治疗手持件在皮肤组织上移动时经过的时间。同样，箭头的方向显示手持件在皮肤组织上的移动方向。虽然最终由操作者选择，但手持件可能会以大约4-5cm/秒的速度在皮肤组织表面移动，但这可能会改变以适应治疗类型和患者解剖结构。此外，由于所述系统由振镜控制，虽然两个激光源产生的光斑之间的距离可能无法调节，但光斑图案长度的总距离可以由振镜调节，从而适合治疗类型和被治疗身体的特定部位。

由于控制器高度控制两种波长的沉积，使得本发明中的治疗的均匀性称为可能。这样的治疗随后导致患者高度期望的均匀性和均匀红斑，这是在这种治疗之后自然发生的。综合治疗的另一个好处是，能够同时进行重铺表面和色素沉着治疗，从而显著减少与这两种疗法相关的患者的不适时间。

通过比较图1和图2中的光斑图案可以看出，这些仅仅是许多可能光斑图案中的两个实施例，这些光斑可以根据例如要治疗皮肤组织的身体部位、治疗类型等来确定并输入控制器进行光斑沉积。

现在首先转到图1，图1显示为线性，但非连续分布。当位置1到11以非连续方式发射时(即1、4、3、7、10、5…11)，会产生这种模式。当手持件在行进方向上移动时，会同时对皮肤施加一对能量(在我们的例子中来自不同波长)，从而形成所示阵列。一组光斑代表治疗光的一个波长，另一组光斑代表另一个波长。有两个独立的激光源，但它们都在第三反射镜314之后共享一个光学序列。在综合疗法模式中，垂直于行进方向的两个波长光束(成对光束(pairs of beams))之间有固定的间距。最大间距由装置的光学结构决定(图1视图中的垂直间距)。如果系统包含单轴振镜系统，如果需要，可以将成对光束的整条线的垂直间距调整为小于最大值。

接下来转到图2，显示的模式既是线性的也是顺序的。当位置1-11连续发射(1、2、3等)时，两个波长在综合治疗模式中同时发射，就会产生这种模式。图1和图2所示的模式只是示例性的，并且可以实现所需的不同模式。

目标皮肤组织平面上的理想光斑尺寸可为约200μ+/-20％，尽管光斑尺寸可以根据激光束在目标皮肤组织上的焦平面进行调整。此外，可能希望1410nm激光器以约5W的功率运行，而1927nm激光器以约3W的功率运行。然而，与光斑尺寸一样，施加到激光源的功率可根据理想的结构进行调整。

IV.滚柱、冷却的滚柱及气流

在许多其他皮肤治疗装置中，已知使用了滚柱，其主要是为了提供，例如，用于RF应用的接触或物理平滑皮肤表面。在本发明中，如图5、6A和6B所示，可在手持件的远端204处设置滚柱以：(1)冷却皮肤和(2)控制激光束的发射。在冷却目标皮肤组织的问题(1)上，实现该目标的一种方法是将冷空气吹过具有气流通道的手持件，如图6A和6B所示。冷却的空气可以来自与手持件可操作地关联的图2B的控制台内的源或另一外部源。同样，滚柱可通过经过它们的冷却空气冷却或直接通过合适的热电单元冷却，甚至通过滚柱的冷却流体循环冷却。冷却空气的应用可以是连续的，也可以是脉动形式施加的以利用所谓的“疼痛门效应(pain gate effect)”。

值得注意的是，在图6A和6B的手持件中，冷却空气流与光轴共线施加。这被认为是通过将冷却的空气直接撞击在皮肤组织上更为有效，与“第二双手(second pair ofhands)”的现有惯例不同，该惯例是将冷却喷嘴保持在以与激光轴线成一定角度的侧面。这类常规装置包括德国Zimmer公司生产的设备。此外，将冷却空气喷嘴与激光传输装置集成在一起呈现出一种非常符合人体工程学的设计，例如，允许单独的操作员一只手握住激光传输装置，另一只手拉伸皮肤，现在不再需要握住单独的冷却空气喷嘴。

除此之外，当激光源与皮肤接触时，滚柱可用于计量激光源的发射定时。由于一个或多个滚柱将与皮肤组织接触并在皮肤表面上滚动，因此可以利用一个或多个滚柱的旋转来定时或安排两个激光源的发射。

如图5所示，磁(或其他合适的)传感器502可安装在手持件的远端上或附近，并定位在滚柱504附近，并且根据需要，金属位置指示光斑或跟踪磁铁506被安装或连接到滚柱504本身。因此，当滚柱504和508(508是非跟踪滚柱)沿着皮肤组织表面移动时，它们旋转。其中一个滚柱内的磁铁的旋转和相应的磁场旋转由磁传感器感应，所述磁传感器将此旋转转换为手持件在皮肤组织表面上从一个位置移动到另一个位置的线性距离。目前的机制除了作为安全机制外，还允许控制剂量或治疗密度，因为激光只有在滚柱与皮肤组织接触并且在滚动移动时才允许发射。根据治疗类型，传感器使两个激光束源发射，并且进一步地，控制器使振镜系统移动图3所示的反射镜320，从而在目标皮肤组织上生成光斑图案。

图6A和6B示出了与本发明手持件集成的冷却系统的实施方案。如图6A所示，中央通道602形成在手持件内，并将来自合适源的冷却空气从手持件的近端604引导至远端606，以首先撞击在滚柱608上，然后撞击在下面的目标组织上。在低于皮肤的温度下通过接触冷却皮肤，提高治疗前后患者的舒适度。在图6A所示的手持件类型中，来自冷却源的冷却气流通过管道602和导管610的组合从手持件的近端引导到远端。

图6B示出了手持件尖端的视图，其中移除了尖端和滚柱以示出三个端口611、612和614，通过这些端口使冷却空气流过滚柱608，然后流到皮肤组织上。尽管在图6B中示出了三个这样的端口，但是应当理解的是，可以提供任意数量的这样的端口以适合期望或要求的冷却效果。