CN103458817B - 用于皮肤激光治疗的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于治疗表皮的区域的系统，包括：-至少一个激光能量源；-产生激光束的时间控制装置；-激光能量聚焦系统，被布置和产生为将激光束引导到表皮的所述区域上。所述控制装置产生以基频发射的激光束，该激光束包括多个复合脉冲，每一个复合脉冲包括比所述基频高的频率的子脉冲序列。

Description

用于皮肤激光治疗的装置
技术领域
本发明涉及用于皮肤治疗的装置和方法。更具体地，本发明涉及使用一种设备的治疗的装置和方法，该设备包括合适波长的激光束，该激光束可任选地与RF电流结合，以获得对表皮的给定效果，例如，皱纹减少和普通的嫩化效果(rejuvenatingeffect)。
背景技术
改善人的外观、解决与皮肤斑点有关的问题并且还处理和解决由于被检体不能接受他或她的外观而导致的真实的心理痛快的情形的医疗和整容治疗变得日益广泛地被使用。
在使用的各种过程、方法和机器中，大量的情况专用于旨在减少衰老的效果并因此尤其在于消除或减少脸部和身体的其它部位(例如，脖子和胸上部)的皱纹的形成的治疗。近来，已经开发了使用激光治疗表皮的技术。在很多应用中，用激光以实际上均匀的方式照射要治疗的表皮的部分，这执行表面烧蚀处理，然后消除了表皮的上层。
尤其在下面的工作中描述了在(尤其脸部的)表皮的治疗中使用激光来减少皱纹和其它皮肤斑点：ChernoffG，SlatkineM，ZairAND，MeadD.，″SilkTouch：anewtechnologyforskinresurfacinginaestheticsurgery″，inJClinLaserMedSurg.1995Apr；13(2)：97-100；WaldorfHA，KauvarAN，GeronemusRG；″Skinresurfacingoffinetodeeprhytidesusingachar-freecarbondioxidelaserin47patients.″，inDermatolSurg.1995Nov；21(ll)：940-6；DavidLM，SameAJ，UngerWP.，，，Rapidlaserscanningforfacialresurfacing.″，inDermatolSurg.1995Dec；21(12)：1031-3；LaskG，KellerG，LoweN，GormleyD.，″LaserskinresurfacingwiththeSilkTouchflashscannerforfacialrhytides.″，inDermatolSurg.1995Dec；21(12)：1021-4.；ApfelbergDB.，″UltrapulsecarbondioxidelaserwithCPGscannerforfull-faceresurfacingforrhytids，photoaging，andacnescars″，inPlastReconstrSurg.1997Jun；99(7)：1817-25；ApfelbergDB，SmollerB.″UltraPulsecarbondioxidelaserwithCPGscannerfordeepithelialization：clinicalandhistologicstudy″，inPlastReconstrSurg.1997Jun；99(7)：2089-94；RaulinC，DrommerRB，SchonermarkMP，WernerS.，″Facialwrinkles-ultrapulsedC02laser：alternatiVeorsupplementtosurgicalfacelift?″，inLaryngorhinootologie.1997Jun；76(6)：351-7；TrellesMA，RigauJ，MellorTK，GarciaL.，″Aclinicalandhistologicalcomparisonofflashscanningversuspulsedtechnologyincarbondioxidelaserfacialskinresurfacing″，inDermatolSurg.1998Jan；24(I)：43-9；WeinsteinC，″Computerizedscanningerbium：YAGlaserforskinresurfacing″，inDermatolSurg.1998Jan；24(I)：83-9；BernsteinLJ，KauvarAN，GrossmanMC，GeronemusRG.，″Scarresurfacingwithhigh-energy，short-pulsedandflashscanningcarbondioxidelasers″，inDermatolSurg.1998Jan；24(I)：101-7；Va′isseV，ClericiT，FusadeT.，″BowendiseasetreatedwithscannedpulsedhighenergyC02laser.Follow-upof6cases″，inAnn.Dermatol.Venereol.2001Nov；128(ll)：1220-4。
近来，已经开发了这样的方法，其中，表皮的治疗是不连续的(被称为“点阵(fractional)”技术)，即，在要治疗的给定区域上，激光被聚焦在离散的区域上，这些离散的区域与未被激光束照射的区域相互分开。在基本上柱形的体积中对激光束照射的区间进行烧蚀，这些体积与不执行治疗的大体积相互分隔开。该类型的方法在″LaserDermatology-StateoftheArt″，proceedingsofthe7thCongressInternationalSocietyforLaserSurgeryandMedicineinConnectionwithLaser87Optoelectronics，ed.Springer-Verlag，1988，page513ff中被描述了。相同的方法在美国专利6,997,923中被描述了。
以这样的方式，尝试将组织烧蚀的要求与最少侵略性的过程的需要结合，组织烧蚀由于激光产生的显著加热而引起组织和红斑的局部化的损害。据认为，通过作用在与不受激光束影响的宽区间相互分隔开的有限的组织部分上，可以获得与通过传统类型的全体积或全表面区域治疗获得的治疗效果等同的治疗效果(例如，减少或消除皱纹)，但是，具有对表皮的更少的二次损害效应，减少了红斑的形成，并且，通常减少治疗后恢复时间。
在文献中，尤其在下面的工作中描述了该类型的过程：FitzpatrickRE，RostanEF，MarchellN.，″Collagentighteninginducedbycarbondioxidelaserversuserbium：YAGlaser″，inLasersSurg.Med.2000；27(5)：395-403；HasegawaT，MatsukuraT，MizunoY，SugaY，OgawaH，IkedaS.，″Clinicaltrialofalaserdevicecalledfractionalphotothermolysissystemforacnescars″，inDermatol.2006Sep；33(9)：623-7；RahmanZ，AlamM，DoverJS.，″FractionalLasertreatmentforpigmentationandtextureimprovement″，inSkinTherapyLett.2006Nov；I1(9)：7-11；LaubachH，ChanHH，RiusF，AndersonRR，MansteinD.，″Effectsofskintemperatureonlesionsizeinfractionalphotothermolysis″，inLasersSurgMed.2007Jan；39(I)：14-8；CollawnSS.，″Fraxelskinresurfacing″，inAnnPlastSurg.2007Mar；58(3)：237-40；HantashBM，BediVP，ChanKF，ZacharyCB.，″Exvivohistologicalcharacterizationofanovelablativefractionalresurfacingdevice″，inLasersSurgMed.2007Feb；39(2)：87-95；HantashBM，BediVP，KapadiaB，RahmanZ，JiangK，TannerH，ChanKF.，″Invivohistologicalevaluationofahovelablativefractionalresurfacingdevice″，inLasersSurgMed.2007Feb；39(2)：96-107。
这些方法的功效是有争议的。尤其，作用在太靠近在一起的体积上，不可能在减少恢复时间方面获得特殊的改进，同时，治疗与未治疗的区间相互分离太远的体积涉及不充分的结果和随后需要二次治疗的风险。
射频电流的使用在美容治疗中也是已知的。例如，参见GoldbergDJ，FazeliA，BerlinAL.″Clinical，laboratory，andMRIanalysisofcellulitetreatmentwithaunipolarradiofrequencydevice″，inDermatolSurg.2008Feb；34(2)：204-9；orMontesiG，CalvieriS，BalzaniA，GoldMH.，″Bipolarradiofrequencyinthetreatmentofdermatologicimperfections：clinicopathologicalandimmunohistochemicalaspects″，inJ.DrugsDermatol.2007Feb；6(2)：212-5。
WO-A-02/26147和US6,702,808描述了一种用于表皮的治疗的系统，其中，射频电流与光学能量结合。在本公开中描述的治疗提供了用于光学和射频辐射的同时应用。虽然指示了光学辐射的波长(λ)必须不大于1200nm，但是不会详细地描述该光学辐射的特性。
发明内容
本发明的目的在于提供这样一种技术，该技术是根据时间和空间二者的精确比例关系的不同技术的组合以获得增强效应的结果，该增强效应即是超出了分别通过不同技术可以获得的结果之和的治疗功效。
典型的应用涉及美容皮肤治疗，尤其是具有获得皱纹的减少、紧肤和组织的全面嫩化的目的的美容皮肤治疗。因此，本发明还涉及通过光学激光辐射的应用的对皮肤和下面的组织的整容治疗方法。
特别地，与传统的换肤相比，到此为止使用的点阵技术具有更不复杂的手术后过程、同时确保皮肤纹理的良好恢复、孔的减少、增加的亮度和弹性的优点。这些技术的局限性在于其对松弛皮肤的差的功效，为此，不可能在显著的程度上刺激真皮的深结构，而不使用过度的侵害性的参数，这不利于点阵技术固有的最少侵害性的方法。
根据国际文献和专利书目，可以知道用CO2激光的等离子体的形成如何取决于脉冲的时间形状。为了在防止不希望的副作用的发作的同时将适当的热波转移到网状真皮，本发明基于脉冲中的能量的新时间分布，其考虑了用于等离子体的形成的物理定律并由此考虑了等离子体调解烧蚀。
根据一个方面，为了全部或部分地解决现有技术的问题，本发明提供一种用于表皮的区域的治疗的系统，该系统包括：
至少一个激光能量源；
产生激光束的时间控制装置；
激光能量聚焦系统，被布置和设计为将激光束引导到表皮的所述区域上；
其中，所述控制装置产生以基频发射的激光束，该激光束包括多个复合脉冲，每一个复合脉冲包括比所述基频高的频率的子脉冲序列。
根据不同的方面，本发明涉及一种用于治疗患者的表皮的一部分的整容方法，该整容方法包括发射以基频发射的包括一个或多个复合脉冲的步骤，每一个复合脉冲包括比所述基频高的频率的子脉冲序列。
复合脉冲可以有利地包括以较高注量(fluence)的预脉冲和以较低注量的一个或多个随后的子脉冲。激光脉冲可以与射频电流的应用结合。
术语“聚焦系统”意指动态系统和静态系统，动态系统包括将光束移动到不同位置的扫描装置，在静态系统中，适当的光学器件将例如初始光束分成根据适当的图案(例如，根据矩阵)布置的多个相邻光束。
在本发明的一些实施例中，激光能量聚焦系统被布置和控制为治疗根据图案分布的表皮的邻近体积，其中，治疗的每一个体积的中心基本上位于用来治疗所述体积的激光束的轴上，用来治疗所述邻近的体积的激光束的轴是根据可预设置的点矩阵分布的。
给定要治疗的表皮的一部分，这可以由例如通过特定的光学器件从单一光束获得的多条光束同时照射。例如，各个光束是根据例如矩阵的适当的图案布置的。但是，优选地，可以使用单一光束或甚至多于一条的光束，根据坐标(例如，笛卡尔坐标或极坐标)来使所述光束进行扫描移动。在一些实施例中，控制激光脉冲的发射，使得激光能量的单脉冲沿着预设置的图案(例如，根据矩阵点)在连续可变的位置中“射击”。
在其它实施例中，激光束可以从一个位置移动到另一个位置而不中断能量发射，从而提供用于从一个治疗位置移动到另一个治疗位置的充分短的时间。以这样的方式，在辐射图案的给定点或位置中，当与在停留阶段期间光束的效应相比时，在从一个照射点到另一个照射点的移动期间的激光的效应基本上是可以忽略的。
在所有的情况中，相邻光束(用扫描系统同时或者顺序地照射的)可以具有重叠的区间，即，两条相邻光束(或者，也是三条或更多的相邻光束)的作用被重叠和求和的区间。自然地，此外，作为扫描或多光束操作的功能，并且，在第一种情况中，作为扫描时间的函数，必须只考虑光束的空间重叠，或者，必须考虑光束的空间和时间重叠。
根据另一个方面，本发明涉及一种用于治疗表皮区域的系统，该系统包括：
-产生脉冲激光束的至少一个激光能量源；
-激光能量聚焦系统，被布置和设计为将激光束引导到表皮的所述区域上；
-射频电流源，具有用于施加射频电流的至少一个电极；
-至少一个控制装置，其控制激光能量源和射频电流源，以时间上协调的方式发射所述激光束和所述射频电流。
在一些实施例中，控制装置被设计为以至少部分地与脉冲激光束的发射的时间间隔重叠的时间间隔和/或以在脉冲激光束的发射的时间间隔之后的时间间隔发射射频电流。
本发明的进一步的有利特征和实施例在下面被描述并在所附的权利要求中被指示，所附权利要求形成本说明书的不可分割的部分。上面提供的简要描述确定了本发明的各种实施例的特性，使得下面的详细描述可以被更好地理解，并且，本发明对现有技术所作出的贡献可以被更好地认识到。自然地，本发明所具有的其它特性在下面被描述并在所附权利要求中被阐述。由此，在详细地图示本发明的不同实施例之前，必须理解，本发明的各种实施例在其应用上并不限于在下面的描述中描述的或者在附图中图示的组件的结构细节和布置。本发明可以在其它实施例中实现并且可以以各种方式来实现和实行。而且，必须理解，本文中利用的短语和术语纯粹为了描述性的目的，必定不得被视为限制性的。
因此，本领域的技术人员将会理解，本描述所基于的概念可以被容易地用作设计其它结构、其它方法和/或其它系统以实现本发明的各种目的的基础。因此，重要的是，权利要求书被视为包括不脱离本发明的精神和范围的那些等同结构。
附图说明
根据示出本发明的实际的非限制性的实施例的附图和描述，将会更好地理解本发明。更具体地：
图1示出实施本发明的装置的示图；
图2示出图1的装置的手持件的细节；
图3示出激光扫描系统的示图；
图4示出用于分割多条相邻或邻近的激光束中的主激光束的系统的示图；
图5示出一矩阵，可以根据该矩阵布置表皮的一部分的激光治疗点；
图6示意性地示出用于组合的激光和射频治疗的改进的手持件；
图6A、6B、6C和6D示意性地示出用于施加射频电流的电极的改进的实施例；
图7示出图6的手持件的使用；
图8和9示出两个不同实施例中的激光脉冲的形状；
图10A至10K示出在不同应用条件下用根据本发明的两种不同类型的激光脉冲治疗的组织的组织学图像；
图11A、11B、12A、12B、12C示出用根据本发明的不同类型的激光脉冲治疗的组织中的热冲击和烧蚀的作用的示意图；
图13示出作为射频电流的频率的函数的组织的电导率的示图；
图14A至14E示出在施加射频电流和不施加射频电流的情况下用根据本发明的激光脉冲治疗的组织中的血红蛋白的随着时间的趋势的示图；
图15示出图示通过不同类型的治疗引起的收缩效应的示图；
图16示出由在各种治疗条件下的治疗引起的皮肤变红的消失速度的示图；
图17示出与作为发射的激光能量的密度的函数的等离子体的形成有关的示图；
图18示出说明通过激光辐射形式的光学能量和射频电流形式的电能量的组合施加引起的生物现象的时间图。
具体实施方式
手持件和光学器件的结构
下面的对示例性实施例的详细描述参考附图。在不同的图中的相同的附图标记表示相同或相似的元件。而且，这些图不必一定按比例绘制。此外，下面的详细描述并不限制本发明。确切地，本发明的范围由所附的权利要求限定。
在整个说明书中提及的“实施例”、“该实施例”或“一些实施例”是指，在描述的对象的至少一个实施例中包含针对实施例描述的特定的特征、结构或元件。因此，在整个说明书的各个点中的短语“在实施例中”、“在该实施例中”或“在一些实施例”中不必一定指相同的实施例或相同的一些实施例。而且，特定的特征、结构或元件可以以任何合适的方式在一个或多个实施例中组合。
图1和2示出本发明可以合并在其中的装置。一般来说，装置1包括基座3，至少一个激光源5被容纳在基座3中。激光源5可以是连续的激光器，但是，优选地，使用脉冲激光器。通常用5表示的块也意指为包括控制激光辐射的发射时间的系统，即，脉冲发生系统。
根据一些实施例，激光器可以具有与CO2激光发射相对应的包括在532和13000nm之间的发射波长，更尤其是10600nm的波长。事实上，激光源优选地为CO2激光器。
在一些使用模式中，激光器可以被控制为针对治疗图案的每一个位置或点提供脉冲。但是，在其它的使用模式中，多于一个的激光脉冲可以针对每一个操作位置(即，在治疗的每一个点处)“射击”。例如，可以针对激光的每一个位置提供两个至五个脉冲。优选地，激光器被控制为能够根据由操作者选择的设置在要治疗的表皮的所述部分上针对图案的每一个位置或点发射一个或多个脉冲。激光束的移动可以通过下面更详细地描述的扫描反射镜的系统来获得。优选地，在从一个治疗位置到另一个治疗位置(即，从治疗图案的一个点到另一个点)移动时，中断激光发射。
有利地，在一些实施例中，激光束具有高斯功率分布，其中，最大功率密度在中心处，向着光束的横截面的周边降低。为了获得光束的高斯形状，在一些实施例中，激光腔被产生为隔离基本传播模式，并且，聚焦光学器件必须被设计为对在向外离开轴移动的同时保持能量分布的高斯形状作出贡献。对激光源的反射镜的适当半径和腔直径的适当选择能够提供TEM00振荡模式的产生，该TEM00振荡模式提供高斯光束轮廓。
激光束可以通过波导7向着手持件9传送。波导可以以各种方式来设计，这也取决于激光器的频率和发射功率。在图示的例子中，波导简单地由相互联接的中空管状元件制成，在这些元件内部，用于使激光束偏转的反射镜被布置为使光束沿着波导的各种管状部分的轴偏离。
在手持件9的内部，布置有激光束的聚焦系统和/或扫描，其中的一些在图3和4中被示意性地表示。优选地，在手持件9中，包含有扫描系统(图3)，该扫描系统包括，例如，具有相关致动器23的两个扫描反射镜21，所述致动器23由未示出的控制单元电子地控制。根据下面更好地定义的标准，扫描反射镜控制从手持件13输出的激光束F的移动，使得其遵循给定路径。因此，在这种情况下，单一激光束F从手持件输出并向着要治疗的表皮的表面引导，例如，借助于隔离器11，手持件可以被保持在离所述表皮的恒定的距离处。在手持件13上，可以布置推按钮、旋钮或其它调整和接口构件，其示意性地由15指示，通过这些构件，操作者可以修改光束的形状和/或扫描表面的尺寸和面积、光束的移动等。
通过手持件13和在其中包含的扫描系统，可以根据优选地可以由用户修改的定义的存储的图案来控制光束F的移动。
在沿着激光束的路径的合适的位置中，布置聚焦光学器件。在图3的示图中，所述光学器件由25指示并被放置在手持件中，但是，必须理解，这不是严格地必需的，并且，其它位置也是可能的。如下面澄清的，光学器件25还具有在光束上施加作为半径的函数的给定能量密度分布的功能。
在其它实施例中，在手持件13的内部，布置有聚焦系统，这些聚焦系统将激光束分成相互邻接的多条光束，并且根据下面描述的标准给每一条相邻光束赋予作为半径的函数的能量密度轮廓。
在一些实施例中，放置在手持件中的透镜与由光源产生的光束的形状结合导致高斯能量密度分布轮廓。产生的光束的形状取决于激光器腔内部的多个传播模式，因此，这确定了在激光源的输出端处的与自由空间中的传播轴横向的能量分布。
在一些实施例中，照射要治疗的表皮的所述部分的光束可以是用图4中表示的类型的光学系统产生的相邻光束，或者可以简单地由相同的激光束在时间序列中假设的位置表示，该激光束由如图3中所示的扫描系统移动。在后一种情况中，激光束优选地在根据辐射图案期望的每一个位置中打开，即，被顺序地激活，然而，在一个点和另一个点之间的移动期间，激光器优选地关闭。
无论用于产生相邻激光束的系统如何，例如，都可以遵循具有点矩阵的图案来照射表皮，如图5中示意性地示出的。字母E通常指示表皮的治疗部分，字母F指示激光束的轴和正在被治疗的表皮的表面之间的相交点。必须观察到，在这种情况下，治疗图案由根据具有矩形网格的矩阵或格栅布置的多个点形成，所述矩形网格的顶点形成激光束的中心所处的点。可以在由点F表示的每一个位置处发射一个或多个激光脉冲。
必须理解，图5的图案纯粹以例子的方式来提供，并且，例如，根据具有偏菱形网格的矩阵或者，根据曲线、根据螺旋或者以任何其它的方式来布置点F的图案，可以使用不同的图案。当前，根据具有四边形(即，矩形或偏菱形)网格的矩阵的图案是优选的。
下面将讨论使用的激光脉冲的形状和发射参数的值，以及用各种形状的激光辐射获得的结果。
根据本发明的改进实施例，将激光治疗与通过应用射频的治疗结合。图6和7图示本实施例。除了用110示意性地指示的射频发生器以外，图6还示出手持件109，该手持件109包含与手持件9相同的组件。射频发生器与一对电极113连接。在一些实施例中，电极113被成形为在手持件109和要治疗的表面之间形成隔离器。基于激光的光学特性来确定距离，该激光的辐射通过光导115被传送到手持件109，如前面描述的实施例中一样。在手持件109上提供设施和用户之间的接口部件，例如，通常用117指示的一个或多个推按钮等。
使用电极作为隔离器，获得特别紧致、便宜且容易使用的仪器。
使用这种类型的手持件，可以协同地组合激光和射频在治疗的组织上的效应。当电极113正被置于要治疗的皮肤上，例如，在患者的脸部上，如图7所示时，由电极产生的射频场传播到组织并产生加热治疗的组织的感应电流。
图6A、6B、6C和6D示意性地示出用于施加射频电流的电极的改进实施例，其防止或减少在电极离开皮肤移动时在被检体的表皮和电极之间产生电弧的风险。在本实施例中，提供用于关闭RF电流的电源电路，该RF电流打开该电流并切断受保护的区间内部的电力，从而防止在皮肤上发生放电。特别地，电极113可以具有固定在相应的壳体114中的末端113A(图6D)。末端113A形成与容纳在相应的壳体114中的第二触点118协作的第一触点。触点113A、118形成一对开关，在电极113被压靠到皮肤时，作为相应弹簧120的压缩的结果，该对开关被关闭，有利地，弹簧120被容纳在壳体114中。弹簧120的压缩导致电极113的末端113A与触点118接触，从而关闭电路。当操作者移动手持件109时，弹簧120延长，导致触点113A、118相互离开移动并随后打开电路，在手持件109上，电极113被放置成离开患者的皮肤。任何放电弧保持限定在壳体114内部。
必须理解，还可以使用具有一个可移动末端113A和与电路永久性地连接的另一端的电极113。弹性作用还可以通过制造电极113的材料的性质来获得，而不需要使用辅助弹簧。例如，电极113可以被制成平坦的弹簧形式，有利地，该弹簧具有弓形的形状。电极的一端被固定，另一端形成可移动的触点，该触点接近固定的触点，被包围在受保护的区间中，当手持件被压到皮肤上时，其关闭电路。
作为使用可移动触点的替换，或者，与可移动触点结合，海绵116可以与电极113相关联，该海绵116由导电材料制成，或者，优选地，通过用诸如盐溶液的导电液体注入其中来使海绵116导电。海绵116可以适当地被成形为例如具有凹槽，以被可逆地固定到电极113。由于卫生原因，海绵116可以有利地是一次性的。
根据从下面阐述的描述可知的标准，激光辐射和射频可以以各种方式在时间上组合或重叠。
下面将讨论光学辐射和RF电路的组合应用的结果和通过该方法可以获得的特殊功效的一些可能的解释。
激光束的时间形状
已经发现，与现有技术的系统相比，本发明的重要要素在于，激光辐射的脉冲的特定形状，即，脉冲激光发射的随着时间的特定趋势，使得在组织上能够获得更大的生物效应。还已经发现，在一些情况中，根据本发明成形的激光脉冲与射频电流结合具有协同作用。如下面所示，根据本发明的脉冲的形状能够实现更有效的治疗和更快的愈合，尤其在皮肤组织的嫩化和紧肤治疗中。
图8示出根据本发明的一系列激光脉冲的第一时间形状，即，激光发射的随着时间的趋势。在该图中，横坐标指示时间，纵坐标指示发射的功率。
在下文中，具有图8的形状的激光脉冲将被指示为“脉冲S”。事实上，所述脉冲是复合脉冲，其中，复合脉冲意指又由子脉冲或次能量脉冲的组合构成，如下面详细地描述的。
图8示出具有周期T的脉冲序列SP。周期T具有on间隔τ-on和off间隔τ-off。时间间隔τ-on和τ-off之和等于脉冲的周期T。比率τ-on/T被定义为复合脉冲的占空比。复合脉冲的周期T的倒数1/T被定义为复合脉冲的频率。根据一些实施例，在下文中也被定义为基频的复合脉冲的频率被包括在1和1000Hz之间，例如，在1和500Hz之间。复合脉冲的占空比可以被包括在1％和90％之间，优选地在2％和50％之间，更优选地在2％和40％之间。
如在图8中可以观察到的，在每一个复合脉冲的间隔τ-on中包含子脉冲Si。在图8的实施例中，子脉冲，相同持续时间的所有子脉冲，被包含在间隔τ-on中。在一些实施例中，子脉冲Si具有包括在1kHz和200kHz之间的频率。在优选的实施例中，子脉冲的频率被包括在1kHz和100kHz之间，更优选地在1kHz和50kHz之间。在一些实施例中，频率被包括在5和45kHz之间，例如，在8和40kHz之间。
子脉冲的占空比，即，图8中用Ts指示的子脉冲的周期和on间隔的持续时间(在此期间发射子脉冲)之间的比率，被确定为需要在每一个脉冲处发射的每个脉冲的能量和复合脉冲的持续时间τ-on的峰值功率的函数。在一些实施例中，单子脉冲的on持续时间被包括在1和50微秒之间，优选地，在2和40微秒之间。在一些实施例中，on周期的持续时间在3和25微秒之间。占空比可以被包括在1％和90％之间，优选地在1％和50％之间，更优选地在2％和25％之间。通常，占空比被包括在3和24％之间。
在图8中指示的La峰值功率可以被包括在10和200W之间，优选地，在40和190W之间。
在一些实施例中，复合脉冲的每脉冲的能量被包括在0.2和200mJ之间，例如，在0.4和150mJ之间，优选地，在0.4和130mJ之间。
单子脉冲Si的能量可以被包括在0.2和10mJ之间，优选地，在0.4和8mJ之间。
斑点面积，即，被投射光束的表面上的激光束的截面的面积，有利地被包括在0.0001和0.0003cm2之间，优选地，在0.00015和0.0002cm2之间。注量，即，每单位表面面积的能量，作为上面指示的功率和斑点面积之比被获得。根据一些实施例，斑点的直径被包括在50和500微米之间，优选地，在80和400微米之间，更优选地，在100和200微米之间，例如，在150微米附近。
平均功率可以被包括在2和100W之间，例如，在4和80W之间，优选地，在4和50W之间。
在本发明的一些实施例中，对于每一串或复合脉冲的脉冲Si的数量可以被包括在1和100之间，优选地，大于1且小于等于80。
下面的表1和2均指示脉冲的主要参数的两系列值。必须理解，每一个参数可以在由对应行的两个值定义的间隔中改变。
重复频率(Hz) 10,000 10,000
子脉冲的持续时间(μs) 100 100
子脉冲的On时间(μs) 4 24
子脉冲的Off时间(μs) 96 76
子脉冲的占空比(％) 4％ 24％
子脉冲的峰值功率(W) 12 180
子脉冲的能量(mJ) 0.4 6.0
脉冲串的总能量(mJ) 0.4 120.0
每串(即，每复合脉冲)的脉冲的数量 1 20
斑点直径(μm) 150 150
斑点面积(cm2) 0.0001767146 0.0001767146
单子脉冲的注量(J/cm2) 2.26 33.95
复合脉冲的注量(J/cm2) 2.26354 679.06109
平均功率(W) 4 60
停留时间(μs) 100 2000
表1
重复频率(Hz) 40,000 40,000
子脉冲的持续时间(μs) 25 25
子脉冲的On时间(μs) 1 6
子脉冲的Off时间(μs) 24 19
子脉冲的占空比(％) 4％ 24％
子脉冲的峰值功率(W) 6 90
子脉冲的能量(mJ) 0.1 1.5
脉冲串的总能量(mJ) 0.4 120.0
每串(即，每复合脉冲)的脉冲的数量 4 80
斑点直径(μm) 150 150
斑点面积(cm2) 0.0001767146 0.0001767146
单子脉冲的注量(J/cm2) 0.57 8.49
复合脉冲的注量(J/cm2) 2.26354 679.06109
平均功率(W) 4 60
停留时间(μs) 100 2000
表2
下面的表3给出根据本发明的脉冲的示例性实施例的参数的可能的组合。
重复频率(Hz) 40,000
子脉冲的持续时间(μs) 25
子脉冲的On时间(μs) 3
子脉冲的Off时间(μs) 22
子脉冲的占空比(％) 12％
子脉冲的峰值功率(W) 45
子脉冲的能量(mJ) 0.75
脉冲串的总能量(mJ) 30.0
每串(即，每复合脉冲)的脉冲的数量 40
斑点直径(μm) 150
斑点面积(cm2) 0.0001767146
单子脉冲的注量(J/cm2) 4.24
复合脉冲的注量(J/cm2) 169.76527
平均功率(W) 30
停留时间(μs) 1000
表3
图9示意性地示出本发明的改进实施例中的激光发射的随着时间的趋势。再次，在横坐标上指示时间，在纵坐标上指示发射的功率。如在图9的示图中可知的，在这种情况下，在发射在发射时间间隔τ-on中不连续的意义上，每一个激光脉冲仍是复合脉冲，但是，确切地，该复合脉冲的特征在于子脉冲。在下文中，图9的复合脉冲被称为D脉冲，并且用DP指示。图9示出具有周期T的脉冲序列DP。周期T具有on间隔τ-on和off间隔τ-off。时间间隔τ-on和τ-off之和等于脉冲DP的周期T。比率τ-on/T被定义为复合脉冲DP的占空比。复合脉冲DP的周期T的倒数1/T被定义为复合脉冲DP的频率。
根据一些实施例，在下文中也被定义为基频的复合脉冲DP的频率被包括在1和1000Hz之间，例如，在1和500Hz之间。复合脉冲DP的占空比可以被包括在1％和90％之间，优选地在2％和50％之间，更优选地在2％和40％之间。
如在图9中可以观察到，每一个复合脉冲DP的间隔τ-on包含：较大持续时间的子脉冲；以及较小持续时间的子脉冲串，优选地，其等同于每一个所述较短的子脉冲。在下文中较大持续时间的子脉冲将被指示为预脉冲(Pi)或次能量脉冲，并且，较小持续时间的随后的子脉冲将被指示为子脉冲或次能量脉冲Si。在预脉冲Pi之后的复合脉冲DP的on间隔τ-on的部分在下文中被称为“尾部”。因此，每一个复合脉冲DP又由预脉冲Pi、子脉冲Si串和off间隔τ-off构成。根据一个方面，次能量脉冲意指具有用来产生等离子体以去除表皮而不会与真皮的中间层相互作用的每单位表面面积的能量的脉冲。次能量意指具有适合于产生“冷”烧蚀(即，不需要等离子体或基本上不需要等离子体)的每单位表面面积的能量的脉冲或子脉冲，但是，该脉冲或子脉冲具有使得真皮的深层的胶原质纤维的充血和收缩的充分的强度。
在一些实施例中，如图9中示意性地示出的，预脉冲或超能量脉冲Pi具有比次能量脉冲或子脉冲Si高的峰值功率。例如，后一种的峰值功率比前一种的峰值功率低15至70％。
脉冲Si和Pi也可能会具有相同的峰值功率。
时间间隔τ-on和τ-off之和等于脉冲的周期T。比率τ-on/T被定义为复合脉冲的占空比。复合脉冲的周期T的倒数1/T被定义为复合脉冲的频率。根据一些实施例，在下文中也被定义为基频的复合脉冲的频率被包括在1和1000Hz之间，例如，在1和500Hz之间。复合脉冲的占空比可以被包括在1％和90％之间，优选地在2％和50％之间，更优选地在2％和40％之间。
在一些实施例中，子脉冲Si具有包括在1kHz和200kHz之间的频率。在优选的实施例中，子脉冲的频率被包括在1kHz和100kHz之间，更优选地在1kHz和50kHz之间。在一些实施例中，频率被包括在5和45kHz之间，例如，在8和40kHz之间。
在一些实施例中，预脉冲Pi具有被包括在10和100微秒之间的持续时间。在本发明的改进实施例中，预脉冲具有被包括在20和90微秒之间(尤其在40和80微秒之间)的持续时间。当前，预脉冲的优选的持续时间被包括在50和70微秒之间。通过约60微秒的预脉冲持续时间获得最佳结果。
形成脉冲DP的尾部的子脉冲的占空比，即，图9中用Ts指示的子脉冲的周期和子脉冲Si的on间隔的持续时间之间的比率，被确定为需要在每一个脉冲处发射的每个脉冲的能量和复合脉冲的持续时间τ-on的峰值功率的函数。
子脉冲的占空比可以被包括在1％和90％之间，优选地在2％和50％之间，更优选地在2％和40％之间。
在图9中被指示为“峰值功率”的预脉冲Pi的峰值功率可以被包括在100和500W之间，优选地，在150和500W之间。在一些实施例中，峰值功率被包括在200和400W之间，例如，在250和350W之间。采用例如被包括在250和500W之间的更高的峰值功率也将是可能的。
子脉冲或次能量脉冲Si的峰值功率可以基本上更低，例如，被包括在20和250W之间，优选地，在100和250W之间。
预脉冲的能量可以被包括在例如10和40mJ之间，优选地，在12和25mJ之间，更优选地，在12和20mJ之间。
在一些实施例中，子脉冲Si串的总能量被包括在0.4和200mJ之间，例如，在0.4和150mJ之间，优选地，在0.4和130mJ之间。
单子脉冲Si的能量可以被包括在0.1和10mJ之间，优选地，在0.1和8mJ之间。
每一个复合脉冲的次能量子脉冲Si的数量例如从1可变到100，优选地，大于1且等于小于80。斑点面积，即，被投射光束的表面上的激光束的截面的面积，有利地被包括在0.0001和0.0003cm2之间，优选地，在0.00015和0.0002cm2之间。根据一些实施例，斑点的直径被包括在50和500微米之间，优选地，在80和400微米之间，更优选地，在100和200微米之间，例如，在150微米附近。
注量，即，每单位表面面积的能量，作为上述的斑点面积和功率之比被获得，并且，基于在考虑的间隔中发射的能量(Pi、单Si或脉冲Si之和)和斑点面积，针对预脉冲或超能量脉冲Pi，针对每一个子脉冲或次能量脉冲Si，并且，针对子脉冲Si的整个串，可以计算该注量。
下面的表4和5均指示脉冲的主要参数的两系列值。必须理解，每一个参数可以在由对应行的两个值定义的间隔中改变。
子脉冲Si的重复频率(Hz) 10,000 10,000
子脉冲的持续时间(μs) 100 100
子脉冲Si的On时间(μs) 4 24
子脉冲Si的Off时间(μs) 96 76
占空比(％) 4％ 24％
脉冲Si的峰值功率(W) 100 250
单子脉冲Si的能量(mJ) 0.4 6.0
脉冲Si串的总能量(mJ) 0.4 120.0
复合脉冲中的脉冲Si的数量 1 20
斑点直径(μm) 150 150
斑点面积(cm2) 0.001767146 0.0001767146
单子脉冲Si的注量(J/cm2) 2.26 33.95
脉冲Si串的总注量(J/cm2) 2.26 679.06
平均功率(W) 4 60
平均功率脉冲 154 67.5
停留时间(μs) 100 2000
表4
子脉冲Si的重复频率(Hz) 40,000 40,000
子脉冲的持续时间(μs) 25 25
子脉冲Si的On时间(μs) 1 6
子脉冲Si的Off时间(μs) 24 19
占空比(％) 4％ 24％
脉冲Si的峰值功率(W) 100 250
单子脉冲Si的能量(mJ) 0.1 1.5
脉冲Si串的总能量(mJ) 0.4 120.0
复合脉冲中的脉冲Si的数量 4 80
斑点直径(μm) 150 150
斑点面积(cm2) 0.0001767146 0.0001767146
单子脉冲Si的注量(J/cm2) 0.57 8.49
脉冲Si串的总注量(J/cm2) 2.26 679.06
平均功率(W) 4 60
平均功率脉冲 154 67.5
停留时间(μs) 100 2000
表5
下面的表6指示前述参数的值的例子：
子脉冲Si的重复频率(Hz) 40,000
子脉冲的持续时间(μs) 25
子脉冲Si的On时间(μs) 3
子脉冲Si的Off时间(μs) 22
占空比(％) 12％
脉冲Si的峰值功率(W) 23
单子脉冲Si的能量(mJ) 0.375
脉冲Si串的总能量(mJ) 15.0
复合脉冲中的脉冲Si的数量 40
斑点直径(μm) 150
斑点面积(cm2) 0.0001767146
单子脉冲Si的注量(J/cm2) 2.12
脉冲Si串的总注量(J/cm2) 84.88
平均功率(W) 15
平均功率脉冲 30
停留时间(μs) 1000
表6
下面的表7指示可以与上面指示的脉冲Si的参数结合使用的预脉冲或高能量脉冲Pi的重要参数的值的例子。
子脉冲Si的On时间(μs) 60
脉冲pi的峰值功率(W) 300
单子脉冲pi的能量(mJ) 15
斑点直径(μm) 150
斑点面积(cm2) 0.0001767146
单子脉冲Pi的注量(J/cm2) 84.88
平均功率(W) 250
表7
复合脉冲的周期T由off周期和on周期τ-on之和给出，其又由脉冲Pi和Si的周期之和给出。off周期可以被包括在0.1和5ms之间，优选地，在0.5和2ms之间，更优选地，在0.8和1.2ms之间，例如，在1ms附近。
给定要治疗的表皮的一部分，在根据要治疗的表面上的给定图案的多个点中，通过“射击”脉冲SP或DP串来进行治疗。在图案的给定点中的激光的停留时间预复合脉冲的重复频率(即，周期T的倒数)一起确定在图案的给定点中施加的复合脉冲的数量。
用于施加激光束的点的间距可以被包括在50微米和1000微米之间，优选地，在90和550微米之间。
为了充分高的激光强度和非常短的激光脉冲持续时间，激光-组织相互作用过程由在被照射表面附近的等离子体的形成来调解。等离子体被定义为具有大部分的离子化颗粒的宏观中性气相。
在光学击穿过程中，在被照射表面附近，由于吸收了激光脉冲的光子的分子的离子化而导致这些光子产生一定数量的电子；激光脉冲的强电场使这些电子大大地加速，并且，在几纳秒中开始的雪崩离子化过程可以实现非常大的电子密度(在1020电子/cm3的数量级)(密集的的等离子体)和非常高的等离子体温度(在104℃的数量级)。在这些条件下，等离子体是光学不透明的，由于离子化区域的高吸收系数而导致随后保护组织的表面免受入射光束。等离子体的随后的膨胀产生冲击波，冲击波可以导致组织的分裂和局部击穿。
图17(得自于GreenHA，DomankevitzY，NIshokaNS.Pulsedcarbondioxidelaserablationofburnedskin：invitroandinvivoanalysis.LaserSurgMed.1990；10(5)：476-84)示出作为CO2激光的注量的函数的等离子体形成的百分率。如可以注意到的，对于具有被包括在40至50J/cm2之间的能量密度的脉冲，等离子体的百分率非常高，并且，通过等离子体自身来调解切口。相反，对于具有1至10J/cm2的脉冲，等离子体的百分率或多或少可以忽略不计，并且，主要通过激光辐射来调解切口。在第一种情况中，它是由产生其生物作用的激光自身产生的等离子体，然而，在第二种情况中，激光束直接使组织蒸发。在第一种情况下，涉及的温度非常高，在10000℃的量级上，具有非常短的停留时间(ns)。在第二种情况下，涉及的温度在1500至2000℃的量级上，但是，时间较长(ms)。在这两种情况中获得的生物作用相互非常不同。
由于激光蒸发的高精确度、非常清洁的残余组织(因为它引起最少的横向热损害)，最重要的是由于几乎完全不会烧焦，所以等离子体蒸发通常被优选为激光蒸发。事实上，例如，在涉及的精确度必须极高的角膜手术中，等离子体烧蚀当前是绝对宝贵的标准。而且，当使用高峰值强度时，除了受不可忽略的热效应的影响以外，激光烧蚀还遭受限制操作者对切口的可控制性的光机械效应。相反，在本发明的情况中，光机械效应是与要引起的胶原质纤维的期望收缩的热效应协作以获得组织收缩的积极要素。
本发明的一些实施例的主要目的在于，实现具有最小可能的热前的真皮的深层，引起最小可能的横向热损害，但是，同时，能够刺激胶原质纤维的充血和收缩。已知的是，这两种现象可以在中低温度处(即，在40至70℃的间隔中)被激活。在约19J/cm2的阈值以上的脉冲能够产生等离子体，因此，在烧蚀腔中产生7000℃以上的温度。在由等离子体产生的烧蚀腔(被成形为半球形)附近，这样使物质变性，使得横向热损害最少，并且，组织不能收缩。事实上，胶原质纤维被破坏，并且，毛细血管被脱水(由于这种原因，不会流血，尽管到达了乳头真皮)。
根据本发明构造的脉冲利用能够产生等离子体的超能量激光脉冲来以最小可能的横向热损害烧蚀表皮的所述部分，从而减少到最小的相关的间接效应，例如，由于碳质残余物的存在火灾过多的横向热损害而引起的重新上皮化缺陷(re-epithelializationdefect)。但是，另一方面，在烧蚀腔附近的过多的热增加导致宽泛的胶原质变性，并且，为了找到能够收缩和功能毛细管的胶原质，需要从烧蚀腔移开至少一百微米。
反之亦然，平均上在19J/cm2下的脉冲导致最小的烧蚀腔，甚至在烧蚀腔附近也确保胶原质收缩(缩紧)，但是，引起毛细管的最小的血管舒张，因为发射的能量内容决定性得低。
为了克服该限制，在过去引入了堆叠技术；这涉及前述低能量脉冲在每一个点上的多次重复。这使得可以实现相当大的深度，但是，对于可容忍性的损害，反对点阵技术的最少侵害性的逻辑。
从这些考虑开始，利用根据本发明构造的脉冲，可以消除现有技术的缺点，并且显著地提高治疗的组织上的结果。特别地，上面定义的D型脉冲能够实现等离子体调解的烧蚀与激光烧蚀结合。
由于等离子体是光子吸收体并降低激光的烧蚀效率，所以为了获得“冷”激光烧蚀的理想的注量在4至19J/cm2的间隔中变化。通过在该间隔中的注量的作用，去除了每脉冲的20至40μm的组织。在D型脉冲中，在形成复合脉冲的尾部的次能量子脉冲Si序列(4至19J/cm2)之前的是能够产生等离子体以去除表皮但不会与真皮的中间层相互作用的单超能量脉冲(40J/cm2)(预脉冲Pi)。然后，在超能量预脉冲Pi之后的是一串烧蚀的次能量激光脉冲或激光子脉冲Si，次能量激光脉冲或激光子脉冲Si能够产生“冷”烧蚀，而且有效地引起位于真皮的深层级中的胶原质纤维的充血和收缩效应。
根据一些实施例，D型复合脉冲由超能量体或预脉冲Pi设计，根据Green精心制作的曲线(图17)，超能量体或预脉冲Pi能够只产生等离子体。在该预脉冲Pi之后的直接是一串子脉冲Si，即，小次能量脉冲。在一些实施例中，超能量预脉冲的特征在于15mJ的能量、60μs的on时间τ-on、250W的峰值功率、具有200μm的直径的斑点(即，在皮肤上的入射的圆形区域)，由此，超能量预脉冲的特征在于47.7J/cm2的每单位表面面积的能量。随后的子脉冲Si的特征可以在于3mJ的每脉冲的能量、24μs的on间隔、再次等于250W的峰值功率、200μm的斑点直径，由此，随后的子脉冲Si的特征可以在于9.5J/cm2的每单位表面面积的能量。
作为本发明的基础的概念通常涉及实现这样的技术，该技术是根据与时间和空间有关的精确的比例关系通过获知各种生理现象发生来将不同的技术相互组合的结果。
在这个方面，再次在再生和嫩化整容治疗或者用于毁损伤疤的治疗的范围内，还可以将诸如包含生长因子的凝胶体或生物刺激药物产品的医药产品与点阵技术结合。传统的点阵技术的限制在于由激光烧蚀引起的且不由等离子体调解的横向热损害的化学物理特征。事实上，在这些条件中，残余组织发生了玻璃样变性现象并表示对在激光治疗之后对表皮施加的前述产品的扩散的障碍。
这些限制通过使用上面定义的S型脉冲来得以克服。如上所述，S型脉冲包括子脉冲系列，例如，其特征在于150μm的斑点直径、被包括在1和35J/cm2之间(例如，被包括在2和20J/cm2之间，优选地，在2和15J/cm2之间)的每单位表面面积的能量。因此，这些子脉冲的特征在于，刚好在用于显著的等离子体形成的阈值以上的能量。事实上，等离子体是光吸收体，因此，其将会是对发射大大地在该阈值以上的每脉冲的能量起反作用。以这些注量，形成等离子体的脉冲的百分率是显著的，根据Green(1990)，是约30％。如在组织学中可以观察到的，由此获得的脉冲引起半球形形状的焰口的形成。可以在组织学上观察到的主要特征是，该焰口是“清洁的”，具有可以忽略的热损害和腔的边缘和边界的最佳弹性。所有这些可以有助于使腔对可任选的加有药的产品的施加极度敏感。
RG电流的特征
如参照图6和7描述的，由激光源产生的光学辐射可以通过至少一个电极与射频电流的施加结合。电极优选地与激光发射器所处的同一手持件成为一体。虽然还可以提供用于关闭电路的第二电极，以例如作为放置成与施加治疗的被检体的肢结合的电极被施加在离第一电极的一距离处，获得在位于激光束的入射的区间的要治疗的组织的区间的电流的浓度，但是，优选的是使用两个相互靠近放置的电极，优选地，它们都由还承载激光发射器的同一手持件承载。在一些实施例中，如图6所示，电极与由激光源照射的区间相邻。
在一些实施例中，射频电流是被包括在50和1000kHz之间(优选地，在100和700kHz之间)的频率。在当前优选的实施例中，电流的频率被包括在400kHz和600kHz之间，更优选地在450kHz和550kHz之间。射频电流的施加通常可以具有比激光辐射施加时间长的持续时间。通常，射频电流的发射时间被包括在1和10秒之间。在优选的实施例中，施加时间被包括在2和5秒之间。由于下面将显而易见的原因，射频电流的发射不会在激光源施加光学辐射之前开始。优选地，激光辐射的施加在射频电流的施加之前开始。在一些实施例中，激光辐射的发射在射频电流的施加开始之前停止。事实上，这两种能量形式的施加之间的协作作用被假定地作为激光在脉管化组织上引起的变化的结果而实现，所述变化促进需要该能量的施加的组织的体积中的射频电流的随后流动。
发射的电流的功率可以有利地被包括在5和100W之间。在优选的实施例中，功率被包括在10和50W之间。
适当地在时间和空间上相互结合的两种不同能量形式(光学和RF电流)的组合使得能够进行能够超出组织修复典型的生物处理的激活阈值的能量的深传输。分别发射的以射频电流形式施加的能量将不能够激活任何生物处理。同时，除非使用极侵害性的参数(堆叠3至5)，仅仅激光辐射将不能够以足以显著地激活这些处理的量到达网状真皮。
本发明的尤其有利的实施例提供用于共生能量组合，以获得这两种能量形式(光学(激光)和电学(射频电流))的协作生物效应。换句话说，不同能量(光学和RF电流)的这种组合发射导致比发射的单能量的简单之和大的生物效应。因此，涉及的单要素之间的时间关系是重要的。
参考包括其后为具有激光烧蚀效应的一串次能量子脉冲的等离子体烧蚀超能量预脉冲的D脉冲起源的基本原理，可以观察到，由于由等离子体产生的烧蚀腔的接近部分的热波，RF电流从未受影响的表皮流动到由激光脉冲产生的烧蚀腔，由此容易跳入包围所述腔的膨胀的毛细管(参见图12C)。
直接从表皮跳到表面毛细管的电流更重要，因为这些位于离健康的表皮和由等离子体产生的烧蚀腔的约一百微米处。对于优化现象，该现象(激光烧蚀和RF电流施加)的顺序是非常重要的。
施加顺序，即，涉及的能量之间的时间关系，在这两种能量形式的组合中起到重要的作用。根据施加的两种能量形式的作用机制的可能的解释，取决于由它们导致的生物事件的连接，这两种能量之间存在紧密的关系，这对于获得高的治疗功效是不能忽略的，这里指示出该解释以提供对通过本发明获得的协调作用的解释，但是，其不必视为是限制性的。功效的丧失会导致不平衡的或过多的能量发射，这不利于启发用RF的点阵技术的原理。
根据由这两种能量形式的组合发射导致的现象的可能的解释，在激光烧蚀之后(通过等离子体调解或未调解)，发射其后不断充血的暂时萎缩，这里，该解释作为可能的解释提供，但是，作为本发明的基础的概念并不局限或取决于此。
在图18的示图中，在横坐标中指示时间。如图所示，在激光脉冲之后的是蒸汽和等离子体的形成和在脉冲的上升波前之后的在0.01至0.1秒的时间间隔中的组织的萎缩(在诸如这里描述的复合脉冲之类的复合脉冲的情况中，这一致在复合D型脉冲的情况中的预脉冲的上升波前，或者在复合S型脉冲的情况中的第一子脉冲的上升波前)。
在随后的24小时中，存在组织的强烈的充血。而且，在第一个半秒之后，发生强烈的渗出，渗出物和角蛋白(外皮)形式的废物。该图示出表皮和真皮的电导率的随着时间的趋势。如图所示，可以观察到，表皮的电导率通常一瞬间(从激光脉冲的施加开始起的十分之几秒到多于一秒)大于真皮的电导率，其中，对电导率值进行求逆，其中，真皮变得比表皮更导电。这两条曲线相交的时间上的片刻是用于开始施加RF电流形式的能量的最佳时刻。通常，可以在激光脉冲的上升波前之后的0.8至1.2秒开始施加射频电流。
事实上，在前述的片刻中，在表皮和真皮之间存在过大的电导率的间隙。为了获得显著的治疗效果，如果从前述的电导率曲线的相交点开始发射电流，那么该阻抗跳跃利用超高量的RF电流的施加。
在这个方面，为了引起乳头真皮的毛细管的均匀的充血，由激光辐射产生的热波的空间上的分布承担了相当大的重要性。事实上，重要的是，斑点以其间具有最大可能的距离来分布，但是仍然能够确保真皮的热前的一定的重叠程度。这确保了，所有的毛细管将涉及血管舒张的现象，由此，电流可以充分地流过它们到达网状真皮。
可任选地与RF电流结合的新激光脉冲的效应
为了突显它们的相对于现有技术的多种改善方面，已经进行了大量的临床研究，以评价与射频电流的施加分开或组合的上述的新形状的激光脉冲的效应。
典型的应用涉及皮肤的美容治疗，尤其是具有获得皱纹的减少、紧肤和组织的全面嫩化的目的的美容治疗。
为了评价上述的激光脉冲SP和DP对组织的不同效应，对绵羊进行活体测试。
图10A至10K示出对获得的结果的选择。每一个图指示使用的脉冲(DP或SP)的类型、被指示为“脉冲群”和以百分率表达的复合脉冲的占空比、以mJ表达的针对每个脉冲发射的能量和施加的复合脉冲的微米计的持续时间。
尤其，在图10A至10K中图示的微照片示出在施加的光学激光束的轴上的组织烧蚀的效果和收缩的效果。如从组织学可以观察到，在图10A至10K中指示的所有的照片中，SP脉冲和DP脉冲相当不同，直到考虑烧蚀区间的形状和包围激光束涉及的中心区间的组织中的收缩效应。随后的图11A和11B示出用SP脉冲(图11A)和DP脉冲(图11B)分别获得的烧蚀和收缩效应的示意图。图12A和12B示意性地示出在两种情况中在组织中产生的热气泡(对于SP脉冲的图12A；对于DP脉冲的图12B)。
如从图10至12可以观察到的，SP脉冲在具有适度的收缩效应的乳头真皮(PD)中产生烧蚀区间，然而，DP脉冲产生再次局限于乳头真皮(PD)的层但是更加深的烧蚀区间。烧蚀区间由包围区域包围，在包围区域中，乳头真皮经过了大幅的收缩或紧缩。从热的角度来看(图12A和12B)，可以观察到，SP脉冲产生热气泡，即，组织的热加热前，其涉及乳头真皮的厚度和拍打下面的网状真皮RD。以预脉冲和一系列高频率子脉冲形成的尾部为特征的DP脉冲产生热气泡，即，在图12B中表示的热前，除了通过乳头真皮以外，还深深地穿透下面的网状真皮。
图12C示意性地示出在两种模式中的光学辐射的烧蚀的效果：直接激光烧蚀和等离子体调解烧蚀。在表皮中挖掘的第一腔由等离子体调解烧蚀产生(在图中被指示为“等离子体烧蚀腔”)。烧蚀的最深部分(在图中被指示为“激光烧蚀腔”)是使用激光束通过直接烧蚀获得的。该图还示出由等离子体产生的热波和由激光辐射产生的热波所涉及的区间。如可以观察到的，在激光烧蚀阶段期间(没有等离子体调解的)产生的热所射击的区间位于离表皮更大的深度处，并且穿透存在更大密度的血管的组织，作为辐射的结果，其经过膨胀和充血。
该增加的穿透性的作用是血供应的强烈刺激并因此是组织的强烈充血。网状真皮的热刺激还导致乳头真皮的表面层的增强的收缩。
上面图示的结果仅仅是指激光能量的施加。具有射频电流的发射的激光辐射(以复合DP型或SP型脉冲的形式发射的)的组合使得可以获得治疗效果的改进。
射频电流在组织中的穿透性根据下式取决于施加的电流的频率、组织中的导磁率和组织的电导率：
δ = 1 πfμσ
其中：
δ是以m表达的标准穿透深度
π=3,14
f是以Hz的频率
μ是以亨利每米表达的导磁率
σ是以西门子每米表达的电导率
图13示出下面的组织或结构的作为电流的频率的函数的电导率(以S/m表达)的趋势。
BV：血管
WS：湿皮肤
F：脂肪组织
DS：干皮肤
在图13的示图中可以观察到，最大电导率是血管的电导率。
在没有烧蚀治疗和血管舒张的情况下，射频电流的约90％流过表皮，只有10％沿着血管流动。根据激光辐射对组织的刺激，首先，作为从用激光脉冲照射表皮得到的烧蚀的结果，获得射频电流流动条件的大幅的改进。
血管舒张主要由于两种效应引起的：第一中间效应是由于热波引起的加热。作为热效应的结果，对血管的加热导致直接的血管舒张。第二较慢和更持久的效应是由于激光对神经调制因子的作用引起的。与第一种效应相比，该效应以延迟发生并随着时间具有更大的持久性。
不管使用两种效应中的哪一种，血管舒张有助于电流通过血管的增加的流动并随后减少电流在皮肤的表面层(表皮)中的流动。这是由于表皮的外表面和血管壁之间的距离的减少和血管的增加的横截面所引起的。而且，烧蚀腔的形成局部地(即，在通过组织上的激光烧蚀效应获得的微孔)减少表皮的外表面和血管之间的距离。这使得实现了更有效的射频电流的深穿透。从激光产生的温度的局部化的增加得到的烧蚀腔中的等离子体的形成进一步改进了电传输。
通常，作为激光能量的施加的结果，根据90％的电流分布在表面上，10％的电流分布在血管中，可以获得约60％的射频电流在表皮级别上流动和40％的射频电流在血管级别上流动的分布。
电流在深组织中的该增强的流动导致深充血。甚至在来自外部的能量的发射停止之后，该深充血也又供应更多的表面组织的充血。
血红蛋白的量提供组织充血的水平的指示。图14A至14E示出遵循根据本发明的用激光和射频电流的治疗或者用激光的治疗的随着时间的血红蛋白的百分率的变化的趋势的示图。这些图突显在施加射频电流或者没有施加射频电流的情况下用上述的两种SP和DP脉冲中的一种或另一种的各种治疗类型的不同效果。血红蛋白的百分率的随着时间的趋势指示充血的随着时间的趋势。随着血流的增加，因此，随着充血的增加，血红蛋白增加。横坐标指示从治疗开始的时间(未按比例)，纵坐标指示从与纵坐标原点对应的基值开始的血红蛋白(在治疗之前的血红蛋白含量)的百分率的变化。
用来获得在这些图中指示的结果的参数如下：
平均脉冲功率：30W
峰值功率：250W
具有其后为40个子脉冲Si的60微秒的预脉冲Pi的D脉冲；
具有40个子脉冲的S脉冲
堆叠1(一个复合脉冲)
停留时间1ms
每脉冲的能量0.75mJ
射频能量：以500kHz的3秒的30W
更具体地，图14A指示用SP和DP标记的两条曲线，这些曲线示出在没有施加射频电流的情况下遵循分别仅仅使用SP型脉冲和DP型脉冲的激光的治疗的血红蛋白百分率随着时间的变化的趋势。可以观察到，在这两种情况中，血红蛋白的量随着治疗增加，并且在治疗之后的约18至20小时处具有峰值。但是，在用DP型脉冲的治疗的情况中，峰值更加低。实践中，这对应于对患者的整容治疗的更低影响，因此，对应于更少的负面副作用，例如，变红和肿胀。
在从施加起的24小时内经过充血峰值之后，血红蛋白值下降到超出基值(预施加)的小于40％的水平。但是，请注意，长期来看，在治疗之后的多于72小时，通过用DP型脉冲的治疗导致的充血往往会保留在基值以上，稍微地增加，但是，由传统的脉冲导致的充血往往会下降，向着预施加值返回。
实践中，这意味着，用DP脉冲的治疗是较不侵害性的，导致在短时间中的较少的不期望的副作用，但是，在较长时间内将充血的水平保持在正常值以上的值处。这使得实现导致组织的嫩化和调色的期望的结果的生物处理的刺激的持续较长时间的效果。
图14B比较通过施加具有SP脉冲的激光能量获得的血红蛋白的百分率含量的效果(SP曲线)和通过SP型的激光脉冲和射频电流的组合施加获得的血红蛋白的百分率含量的效果。
可以观察到，通过与SP型脉冲结合施加射频，进一步减少充血的增加的峰值。因此，在短期间(从施加起的约24小时)中获得副作用的减少的优点。
在组合的激光+RF治疗的情况中，在长期间(72小时以上)中，观察到增加的血红蛋白含量，这指示随着时间的充血的增加的程度。这对应于如下的事实：通过射频发射的能量导致更深的充血，因为由采用激光的预治疗导致的血管舒张促使电流在组织的较深层中的流动，以毁损在表皮的外层中的流动。由此引起的深充血随着时间保持持续较长时间的效应，但是在短期间中减少了充血峰值。
图14C在血红蛋白含量的百分率的变化方面比较仅仅用DP脉冲的激光束和用具有DP脉冲的激光束与射频结合的效果。可以观察到，在24小时中的充血峰值基本上保持不变，即，在正面或负面上都不受激光能量和射频电能量的组合施加的影响。长期来看，在这两种情况中，增加之后实现最小值，其中，在组合的施加的情况中，具有更陡的趋势。
图14D的曲线DP+RF和SP+RF示出在SP脉冲(SP+RF曲线)和DP脉冲(DP+RF曲线)的两种情况中在激光+RF电流的组合施加的情况中血红蛋白百分率随着时间的变化的趋势。
最后，图14E示出四条曲线SP、DP、SP+RF、DP+RF的重叠。用虚线指示的理想的曲线Id在这四条曲线上重叠；这表示理想的趋势，即，充血应该必须获得最小的不期望的副作用和最大的治疗功效。可以观察到，使用DP脉冲，或者，组合使用两种DP和SP脉冲之一和射频电流的施加，提供更靠近理想的曲线的充血曲线，因此，该曲线是更良好的。特别地，可以观察到，甚至在不使用射频电流的情况中，DP脉冲的形状使得实现了在充血的随着时间的趋势方面获得的尤其有效的结果。
随着时间持续的充血使得实现了作为充血对pH值、温度、NO、ptO2、ptCO2、O2、细胞氧化还原合成物的激活、急性期蛋白质、细胞浆、细胞增殖速度、细胞分化和细胞再生速度的影响的结果而获得的更有效的组织修复。
此外，在减少充血方面的效果，以及其随着时间的趋势，在评价这些治疗的功效时的另一重要的因子是对组织的收缩效应，尤其是对胶原质的收缩效应。收缩是嫩化表皮、减少皱纹和调色和紧固组织的治疗中的相当重要的效应。
使用脉冲SP、DP和SP+RF、DP+RF的各种组合执行的测试给出随着执行的治疗类型而可变的结果。收缩程度仅仅可以通过在施加时和在施加之后的时间间隔测量治疗图案的点之间的距离来确定。图15在纵坐标中指示图案的点之间的平均距离，即，在横坐标中指示的四种可能的组合的激光束的标记的中心之间的平均距离。SP：只具有SP脉冲的激光
DP：只具有DP脉冲的激光
SP+RF：具有SP脉冲的激光与射频电流的结合
DP+RF：具有DP脉冲的激光与射频电流的结合
该示图指示标记为Im和120的正方形。前一种指示紧接在治疗之后的值，即，指示作为治疗对组织的直接作用而获得的收缩。用120指示的正方形指示在治疗之后的120小时收集的数据。数据的统计重要性用(＊＊＊)(=大于90％的重要性)和ns(统计上不重要的数据)标记。
在图15的示图中，可以观察到，长期来看，在组合的激光+射频治疗的情况中，在收缩方面的效应更大，不管使用的激光脉冲(SP、DP)的类型如何。
治疗的优点也被确定为治疗的被检体的完全恢复所需的时间(即，治疗痕迹从表皮消失所需的时间)的函数。与这个方面有关的实验结果在图16的示图中被汇总。
在该图中，横坐标指示自治疗(横坐标的原点)以来的以天表达的时间。纵坐标指示渗出物和角蛋白的废物的百分率，在下文中不适当地被称为“外皮”，其随着时间持续。紧接在治疗之后，外皮的100％是可见的。用DP+RF、SP+RF、DP和SP指示的四条曲线示出外皮数量的减少的随着时间的趋势，在图中可以观察到，仅仅使用激光和SP脉冲的治疗导致这些外皮的更大的持久性，然而，具有DP型脉冲的激光辐射和射频电流的组合治疗的特征在于，高百分率(80％)的外皮的消失所需的时间的大幅减少。在具有DP脉冲和射频的治疗的情况中，外皮的80％以上已经在治疗之后的8至9天消失，然而，在施加只具有SP脉冲的激光的情况中，相同水平的减少仅仅在治疗之后的13天才实现。
虽然针对这里图示的对象描述的实施例已经在附图中示出，并且在上文中针对与实施例的不同例子有关的细节和特点被全面地描述，但是，本领域的技术人员将会理解，在不脱离创新的教导、上面产生的概念和原理、以及在所附权利要求中限定的对象的优点，可以进行大量的修改、改变和省略。因此，描述的创新的有效的范围必须仅仅基于所附权利要求的最宽的解释来得以确定，以包括所有的修改、改变和省略。另外，该方法或处理的顺序或次序或任何步骤可以根据可替换的实施例改变或重新布置。特别地，可以从也使用具有适当的重复频率的其他形状的激光脉冲(例如，一系列简单的脉冲)的激光辐射和射频电流的组合获得上述的协同作用。
附图标记
图8和图9：峰值功率/停留时间
图11和图12(A)和(B)：脉冲S/乳头真皮/网状真皮
图12(C)：激光烧蚀腔/等离子体烧蚀腔/表皮/充血血管/等离子体热波/激光热波
图13：电导率/频率
图14：小时
图15：收缩
图16：天
图17：等离子体形成
图18：δ太高，因此，真皮中的电流密度太低/电导率表皮/电导率真皮/等离子体&蒸汽/激光脉冲/蒸汽/渗出物和废物/萎缩/充血

Claims (37)

1.一种用于治疗表皮的区域的系统，包括：
至少一个激光能量源；
产生激光束的时间控制装置；
激光能量聚焦系统，被布置和设计为将激光束引导到表皮的所述区域上；
其中，所述控制装置产生激光束，该激光束包括以基频发射的多个复合脉冲，每一个复合脉冲包括比所述基频高的频率的子脉冲序列；其特征在于，每一个复合脉冲包括连续预脉冲发射的第一间隔，在连续预脉冲发射的第一间隔之后是子脉冲序列发射间隔，所述子脉冲序列包括在所述预脉冲之后的子脉冲串；所述连续预脉冲发射间隔具有比每一个所述子脉冲大的持续时间。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述基频被包括在1和1000Hz之间。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述复合脉冲包括具有比所述子脉冲高的每表面单位的能量的预脉冲。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述复合脉冲包括具有比所述子脉冲高的每表面单位的能量的预脉冲。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预脉冲具有比所述子脉冲的峰值功率高的峰值功率。
6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述预脉冲具有比所述子脉冲的峰值功率高的峰值功率。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述预脉冲具有比所述子脉冲的峰值功率高的峰值功率。
8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的系统，其中，所述激光能量聚焦系统被布置和控制为治疗根据图案分布的表皮的邻近体积，其中，治疗的每一个体积具有基本上位于用来治疗所述体积的激光束的轴上的中心，用来治疗所述邻近体积的激光束的轴是根据可预设置的点矩阵分布的。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述聚焦系统被布置和设计为根据相互间隔50微米到1000微米的间距引导一条或多条激光束。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述聚焦系统被布置和设计为根据相互间隔90微米到550微米的间距引导一条或多条激光束。
11.根据权利要求1至7中的任何一项所述的系统，包括射频电流源和用于施加射频电流的至少一个电极。
12.根据权利要求11所述的系统，包括用于施加射频电流的两个电极。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述射频电流源和所述激光源被控制为在时间上与所述激光束的施加协调地施加由所述射频电流源产生的射频电流。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述射频电流源和所述激光源在时间上被协调，以至少部分地与所述激光束的施加同时地施加射频电流并且/或者与所述激光束的施加顺次地施加射频电流。
15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述射频电流源被控制为与所述激光束的施加结合地在表皮的所述区域上在包括在1和10秒之间的时间内施加射频电流。
16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述射频电流源被控制为与所述激光束的施加结合地在表皮的所述区域上在包括在2和5秒之间的时间内施加射频电流。
17.根据权利要求11所述的系统，其中，所述射频电流源产生包括在50和1000kHz之间的频率的电流。
18.根据权利要求11所述的系统，其中，所述射频电流源产生包括在100和700kHz之间的频率的电流。
19.根据权利要求11所述的系统，其中，所述射频电流源产生包括在400和600kHz之间的频率的电流。
20.根据权利要求11所述的系统，其中，所述射频电流源产生包括在450和550kHz之间的频率的电流。
21.根据权利要求11所述的系统，其中，所述射频电流源施加包括在5和100W之间的功率。
22.根据权利要求11所述的系统，其中，所述射频电流源施加包括在10和50W之间的功率。
23.根据权利要求11所述的系统，其中，所述射频电流源被控制为相对于激光发射的开始以0.1至1.5秒的时间延迟开始发射。
24.根据权利要求11所述的系统，其中，所述至少一个电极包括减少或防止该电极和要治疗的组织之间的放电的形成的部件。
25.根据权利要求1至7中的任何一项所述的系统，其中，所述激光能量源具有包括在532和13000nm之间的波长。
26.根据权利要求19所述的系统，其中，所述激光能量源是以10600nm发射的CO2激光器。
27.根据权利要求1至7中的任何一项所述的系统，包括用于将所述激光束引导到相互分隔开的要治疗的表皮的一部分的多个点上的扫描装置。
28.根据权利要求1至7中的任何一项所述的系统，包括用于将激光能量从所述至少一个源向着敷抹器手持件传送的波导。
29.根据权利要求28所述的系统，包括用于将所述激光束引导到相互分隔开的要治疗的表皮的一部分的多个点上的扫描装置，其中，所述扫描装置被容纳在所述敷抹器手持件中。
30.根据权利要求11所述的系统，包括用于将激光能量从所述至少一个源向着敷抹器手持件传送的波导，其中，用于施加射频电流的所述至少一个电极由所述手持件承载。
31.根据权利要求28所述的系统，其中，所述手持件承载用于施加射频电流的两个电极。
32.一种用于产生激光束的方法，包括：
发射以基频发射的激光束，该激光束包括一个或多个复合脉冲，每一个复合脉冲包括比所述基频高的频率的子脉冲序列，
其特征在于，每一个复合脉冲包括连续的预脉冲发射的第一间隔和第二子脉冲序列发射间隔，所述子脉冲序列包括多个子脉冲。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述预脉冲具有比所述子脉冲高的每表面单位的能量。
34.根据权利要求32或33所述的方法，其中，所述预脉冲具有比所述子脉冲高的峰值功率。
35.根据权利要求32或33所述的方法，其中，所述预脉冲具有比所述子脉冲中的每一个大的持续时间。
36.根据权利要求32或33所述的方法，包括将射频电流与所述激光束结合的步骤。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述射频电流在时间上与激光束协调，使得激光束和射频电流以在时间上重叠的方式发射并且/或者射频电流与激光束相继地发射。
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