CN105142559B - 用于使用激光进行皮肤治疗的非侵入式设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于使用激光治疗皮肤组织的非侵入式设备(100)，并且提供了一种方法和计算机程序产品。该非侵入式设备包括发光系统(110)，其用于生成第一激光脉冲(130)以及在该第一激光脉冲之后的预定时间延迟(ΔT)的后续第二激光脉冲(150)。该非侵入式设备进一步包括光学系统(160)，其用于在使用中将该第一激光脉冲和第二激光脉冲聚焦在皮肤组织(200)内的治疗位置(210)。该第一激光脉冲包括第一功率密度、第一脉冲持续时间和第一脉冲能量以便在该治疗位置发起等离子(205)。该后续的第二激光脉冲包括低于第一功率密度的第二功率密度和至少比第一脉冲持续时间长10倍的第二脉冲持续时间，以及高于第一脉冲能量的第二脉冲能量以便维持或增强第一激光脉冲所发起的等离子，由此在使用中，该第一激光脉冲和第二激光脉冲共同在治疗位置引发激光诱导光学击穿。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于使用激光进行皮肤治疗的非侵入式设备。
本发明进一步涉及一种用于皮肤治疗的方法。
背景技术
这样的非侵入式皮肤治疗设备例如从公开的国际专利申请WO2008/001284 A2所获知。所述申请公开了一种具有激光源和聚焦光学器件的皮肤治疗设备。该设备在待治疗皮肤的真皮层形成焦斑。激光的功率被选择为激光诱导光学击穿(LIOB)对皮肤有所影响以便刺激皮肤组织的再生并减少皱纹。
该设备能够通过提供充分强的激光脉冲而在皮肤中提供激光诱导光学击穿(LIOB)现象。该LIOB是基于皮肤组织对于激光的强非线性吸收，这在高于激光的功率密度的某个阈值的情况下发生。该强吸收导致非常局部的等离子，后者会损伤甚至去除所述等离子的位置处的组织。该效果是局部的，这是因为在低于阈值的情况下线性和非线性吸收为零或者非常少，而等离子在高于阈值的情况下生成。
LIOB在光的强度足够高而产生临界自由电子密度—其大约为1021cm-3—时在皮肤组织内出现。为了在皮肤内局部地生成这样高的强度，对于形成LIOB的光源的要求相对高。
WO2012/107830公开了一种用于治疗表皮区域的系统，其包括至少一个激光能量源、用于生成激光束的时间控制器件、以及激光能量聚焦系统，该激光能量聚焦系统被布置成和制造以将激光束引导到所述表皮区域上。控制器件生成包括多个以基频发射的复合脉冲的激光束，每个复合脉冲包括以比所述基频更高的频率发出的子脉冲序列。在一个实施例中，每个复合脉冲包括具有较大持续时间的预脉冲和具有较少持续时间的子脉冲系列。预脉冲的每单位表面积的能量，使得生成等离子从而去除表皮但使得不会与真皮的中间层相互作用。子脉冲的每单位表面积的能量适于产生冷消融，即没有等离子或者基本上没有等离子。
发明内容
本发明的目标是提供一种用于进行基于光的皮肤治疗的设备，其中对于光源的要求有所降低。
本发明的第一方面提供了一种用于使用激光进行皮肤治疗的非侵入式设备。本发明的第二方面提供了一种皮肤治疗方法。
根据本发明第一方面的用于皮肤治疗的非侵入式设备包括发光系统，其用于生成第一激光脉冲以及在该第一激光脉冲之后的预定时间延迟的后续第二激光脉冲。该非侵入式设备进一步包括光学系统，其用于在使用中将该第一激光脉冲和第二激光脉冲聚焦于皮肤组织内的治疗位置处的焦斑。该第一激光脉冲具有该焦斑处的第一功率密度(W/cm2)、第一脉冲持续时间和第一脉冲能量(mJ)，以便在皮肤组织中的该治疗位置发起等离子。该后续的第二激光脉冲具有该焦斑处低于第一功率密度的第二功率密度，第二脉冲持续时间，以及第二脉冲能量。根据本发明，第一脉冲持续时间处于1和1000皮秒之间的范围内，第二脉冲持续时间比第一脉冲持续时间至少长10倍以及处于1和1000纳秒之间的范围内，时间延迟处于1纳秒和10微秒之间的范围内，第一脉冲能量处于0.1和2mJ之间的范围内，第二脉冲能量比第一脉冲能量高10到100倍并且处于1和200mJ之间的范围内，以便通过在该第一激光脉冲之后的所述预定时间延迟生成第二激光脉冲，利用第二激光脉冲的至少一部分能量被第一激光脉冲所发起的等离子所吸收而维持或增强第一激光脉冲所发起的等离子，从而在治疗位置中生成皮肤组织的击穿。以这种方式，在使用中，该第一激光脉冲和第二激光脉冲共同在治疗位置引发激光诱导光学击穿。
使用两个激光脉冲生成激光诱导光学击穿(也被称作LIOB)大幅放松了发光系统的边界条件。第一激光脉冲在皮肤组织内的治疗位置产生等离子，并且第二激光脉冲维持或者甚至增强(或馈送)第一激光脉冲所形成的该等离子。第一激光脉冲和第二激光脉冲的这种组合在治疗位置形成了足够高的电子密度以生成LIOB。在已知的非侵入式LIOB系统中，LIOB通常使用单个激光脉冲所产生。已知LIOB系统中能够产生该单个激光脉冲的激光源必需能够产生具有相对高能量(高达10mJ)的相对短促的激光脉冲(脉冲持续时间小于1000皮秒)。这种在已知非侵入式LIOB系统中生成单个激光脉冲的要求组合使得已知激光源相对庞大，诸如行业内所使用的Nd:YAG激光源。在已知非侵入式LIOB系统中使用这样的激光源使得已知LIOB系统相对昂贵，并且使得这样的LIOB系统的操作需要了解如何操作这样的高功率激光源的专业人士。发明人已经发现，通过在第一激光脉冲和第二激光脉冲之间对LIOB生成进行划分，第一激光脉冲和第二激光脉冲每个的边界条件均可以被明显放松，而使得对于发光系统的要求也可以被明显放松，因此大幅降低了非侵入式皮肤治疗设备的整体成本。例如，发光系统可以包括两个不同的激光源，它们分别产生第一激光脉冲和后续的第二激光脉冲。第一激光脉冲的第一脉冲持续时间(或第一脉冲宽度)例如可以比第二激光脉冲的第二脉冲持续时间(或第二脉冲宽度)短10倍，或者甚至比第二脉冲持续持续时间(或第二脉冲宽度)短高达500至1000倍。第一脉冲持续时间或第一脉冲宽度以及第二脉冲持续时间或第二脉冲宽度通常分别以第一激光脉冲和第二激光脉冲的半高全宽(也被称作FWHM)进行测量。第一脉冲的第一功率密度比第二脉冲的第二脉冲密度高，而第二激光脉冲的整体能量比第一激光脉冲的能量高10至100倍。由于对于第一激光脉冲和第二激光脉冲的要求如此不同，所以两个不同激光源可以被专门调谐以产生这些第一激光脉冲和第二激光脉冲，这导致了更为成本有效的解决方案。但是，除了成本的降低之外，该非侵入式还可以变得不太庞大，这对于消费者市场而言也是一个重要的方面。此外，该设备能够由非专业人士进行操作，原因在于用于产生第一激光脉冲和第二激光脉冲的个体激光功率明显小于单激光脉冲LIOB生成所需的激光功率，后者大约比第一激光脉冲或第二激光脉冲的最高功率高20倍。
根据本发明的非侵入式设备中的这种用于产生第一激光脉冲和第二激光脉冲的个体激光功率的降低进一步的好处在于，其减少了本来由于使用这种高功率激光进行皮肤治疗而可能对于皮肤组织的任何损伤，并且其减少了将第一激光脉冲和第二激光脉冲引导至皮肤组织的光学元件的任何可能损坏。
在根据本发明的非侵入式设备中，第二激光脉冲在第一激光脉冲之后的预定时间延迟被发射，其中时间延迟处于1纳秒和10微秒之间的范围内。使得第二激光脉冲在第一激光脉冲之后有所延迟的好处在于，第一激光脉冲所生成的等离子对于第二激光脉冲的吸收效率有所提高。由于第一激光脉冲需要一些时间来在治疗位置生成等离子，所以第二激光脉冲的延迟将确保第二激光脉冲在等离子“准备”吸收第二激光脉冲的辐射时到达治疗位置。实现最高效率所需的确切时间延迟可以依据实验来确定并且可能根据治疗位置在皮肤内所处的深度而有所不同。
该时间延迟通常从第一激光脉冲的最大强度到第二激光脉冲的最大强度进行测量。因此，第一激光脉冲和第二激光脉冲可能部分重叠。如之前所指出的，该时间延迟的效果在于第二光脉冲的光被等离子所吸收的效率由于第一光脉冲需要一些时间在皮肤组织内生成等离子的事实而有所提升。同样，实现最高效率所需的确切时间数值可以依据实验来确定并且可能根据治疗位置在皮肤内所处的深度而有所不同。
在根据本发明的非侵入式设备的一个实施例中，第二激光脉冲的波长被选择为生成治疗位置处的等离子对第二激光脉冲的能量的非共振吸收，从而维持或强化第一激光脉冲所发起的等离子。或者换句话说，根据本发明的非侵入式设备被配置为发射其波长被选择为包括在第一激光脉冲所产生的等离子的逆轫致辐射的吸收峰值之中的第二激光脉冲。如之前已经提到的，该第二激光脉冲甚至可以对第一激光脉冲所产生的等离子进行增强(或馈送)。这样的非共振吸收不同于共振吸收，在后者中，等离子馈送光的波长被调谐为例如用于消融(ablation)的激励目标原子的峰值共振吸收。共振吸收要求与目标原子或分子的能量水平相匹配的临界脉冲参数。能量被传输至目标原子而不是等离子自身。在当前实施例中，使用非共振吸收，为此对于第二激光脉冲的波长的限制基本上仅在于该激光脉冲有效地到达皮肤组织内由第一激光脉冲所发起的等离子。
在该非侵入式设备的一个实施例中，第一激光脉冲包括偏振光。为了能够在皮肤组织内的治疗位置有效发起等离子，可以使用偏振激光。通过将第一激光脉冲选择为偏振的第一激光脉冲，在皮肤组织内的治疗位置发起等离子的效率可以进一步有所提高—这允许第一激光脉冲的峰值强度或峰值功率密度进一步降低。后续的第二激光脉冲被用于维持或馈送所发起的等离子并且在该第二激光脉冲被偏振时并没有实际的好处。在该非侵入式设备的一个实施例中，第一激光脉冲的波长大约为1064纳米。第二激光脉冲的波长可以为到达皮肤内的等离子的任意波长。
在该非侵入式设备的一个实施例中，该发光系统包括用于发射第一激光脉冲的第一激光器并且包括用于发射第二激光脉冲的第二激光器，该第二激光器不同于该第一激光器。如之前所指出的，该第一激光脉冲不同于该第二激光脉冲。由于使用第一激光脉冲以及后续的第二激光脉冲，对于第一激光脉冲和第二激光脉冲中的每一个的个体要求已经有所降低。作为结果，该发光系统在使用单个激光器生成光的情况下可能已经具有了放松的边界调节。然而，当使用第一激光器生成第一激光脉冲并且使用第二激光器生成第二激光脉冲时，该第一激光器和第二激光器可以被具体调谐以分别产生这些第一激光脉冲和第二激光脉冲，这产生了更为成本有效的解决方案。
在该非侵入式设备的一个实施例中，该治疗位置在表皮层下处于皮肤的真皮层中。因此，针对第一激光脉冲和第二激光脉冲所使用的波长应当到达皮肤内的该真皮层并且应当在该真皮层具有充分的强度或功率密度以确保第一激光脉冲发起等离子并且第二激光脉冲维持或增强(或馈送)足以生成实现LIOB的足够临界自由电子密度的等离子。
在该非侵入式设备的一个实施例中，该非侵入式设备包括反馈系统，其用于确定该第一激光脉冲和/或第二激光脉冲在治疗位置的聚焦深度。这样的反馈系统例如可以被配置为用于测量从治疗位置所反射的二次谐波发生信号(也被称作SHG信号)。该SHG信号可以是在治疗位置所存在的胶原含量的量度并且因此该所测量的SHG信号可以被用来查看该光学系统是否聚焦于真皮层内。存在于真皮层中的胶原应变具有双折射特性，从而在被光所击中时，它们将该光的一部分作为SHG信号进行反射。所以，该SHG信号的测量可以被用来确定该光学系统是否聚焦在皮肤内的正确深度。该SHG信号可以使用根据本发明的非侵入式设备中另外的光源来产生。可替换地，该SHG信号例如可以使用撞击的第二激光脉冲的一部分来产生。根据一种可替换方法，使用用于检测真皮层中的胶原应变的偏振敏感双折射检测来确定聚焦深度。显然，可以使用用于确定皮肤内的聚焦深度的任意其它已知反馈系统。
在该非侵入式设备的一个实施例中，该非侵入式设备包括反馈系统，其用于检测皮肤组织内的等离子和/或用于检测治疗位置处的激光诱发光学击穿期间所生成的声音信号。检测皮肤组织内的等离子例如可以由光学检测器来完成，后者检测波长与第一激光脉冲和第二激光脉冲中的任何一个的波长有所不同的光，因为等离子将在非常宽的波长范围中发光。检测等离子的存在是LIOB效率的指示。可替换地，该反馈系统可以包括声音检测器以检测在LIOB期间所生成的声音信号。由于等离子的快速发起以及损伤的形成，声波将通过皮肤组织进行传播，其可以使用声音检测器进行检测并且可以被用作LIOB处理的有效性的量度。
根据本发明第二方面的使用激光进行皮肤治疗的方法包括步骤：
生成第一激光脉冲，
生成不同于该第一激光脉冲并且处于该第一激光脉冲之后的预定时间延迟的后续的第二激光脉冲，并且
将该第一激光脉冲和第二激光脉冲聚焦于皮肤组织内的治疗位置处的焦斑。
该第一激光脉冲具有该焦斑处的第一功率密度(W/cm2)、第一脉冲持续时间和第一脉冲能量(mJ)，以便在皮肤组织中的该治疗位置发起等离子。该后续的第二激光脉冲具有该焦斑处低于第一功率密度的第二功率密度，第二脉冲持续时间，以及第二脉冲能量。根据本发明，第一脉冲持续时间处于1和1000皮秒之间的范围内，第二脉冲持续时间比第一脉冲持续时间至少长10倍以及处于1和1000纳秒之间的范围内，时间延迟处于1纳秒和10微秒之间的范围内，第一脉冲能量处于0.1和2mJ之间的范围内，第二脉冲能量比所述第一脉冲能量高10到100倍并且处于1和200mJ之间的范围内，以便通过在该第一激光脉冲之后的所述预定时间延迟生成第二激光脉冲，利用第二激光脉冲的至少一部分能量被第一激光脉冲所发起的等离子所吸收而维持或增强第一激光脉冲所发起的等离子，从而在治疗位置中生成皮肤组织的击穿。
因此，在使用中，该第一激光脉冲和第二激光脉冲共同在治疗位置引发激光诱导光学击穿。如上文中已经提到的，该第二激光脉冲还可以对该第一激光脉冲所生成的等离子进行增强或馈送。
在该方法的一个实施例中，第一激光脉冲由第一激光器所生成并且第二激光脉冲由不同于该第一激光器的第二激光器所生成。
本发明的这些和其它方面由于随后所描述的实施例而是显而易见的并且将参考这些实施例进行阐述。
附图说明
在附图中：
图1示意性示出了根据本发明的非侵入式设备，
图2示出了真皮层中的LIOB治疗的一些细节，
图3示出了被配置为联合生成LIOB的第一激光脉冲和第二激光脉冲，和
图4示出了指示根据本发明的方法以及被配置为执行该方法的计算机程序产品的流程图。
具体实施方式
图1示意性示出了根据本发明的非侵入式设备100。非侵入式设备100包括发光系统110，其用于生成第一激光脉冲130和后续的第二激光脉冲150。非侵入式设备100进一步包括光学系统160，例如用于将第一激光脉冲130和第二激光脉冲150聚焦于皮肤组织200内的治疗位置210处的焦斑的显微镜物镜10或任意其它透镜部件160。第一激光脉冲130具有该焦斑中相对高的第一功率密度(W/cm2)，相对短的第一脉冲持续时间(借助附图标记130所指示的脉冲形状进行图示)以及第一脉冲能量。第一激光脉冲130被配置为使得在治疗位置210处的焦斑中的皮肤组织200内发起等离子。第二激光脉冲150具有该焦斑中相对低的功率密度(W/cm2)，相对长的第二脉冲持续时间(借助附图标记150所指示的脉冲形状进行图示)以及相对高的脉冲能量。第二激光脉冲150被配置为维持或馈送(或增强)由第一激光脉冲130在相同治疗位置所发起的等离子以在治疗位置210形成足够高的自由电子密度从而生成激光诱导光学击穿(也被称作LIOB)。出于该目的，第二激光脉冲150在第一激光脉冲之后以足够短的预定时间延迟生成，而使得在所述事件延迟之后，第一激光脉冲130所发起的等离子仍然存在并且能够吸收第二激光脉冲150的能量。使用第一激光脉冲130连同后续的第二激光脉冲150一起生成LIOB使得发光系统100的边界条件明显有所放松。在已知的非侵入式LIOB系统中，LIOB通常使用单个激光脉冲产生。已知LIOB系统中的该单个激光脉冲具有相对短的激光脉冲时间(脉冲持续时间小于1000皮秒)同时具有相对高的能量(高达10毫焦)。这种在已知非侵入式LIOB系统中生成单个激光脉冲的要求组合使得已知激光源相对庞大且昂贵(例如，可应用的激光源可以是Nd:YAG激光源)。此外，已知非侵入式LIOB系统中这样的高功率激光源通常需要了解如何操作这样的激光源的专业人士。发明人已经发现，当在第一激光脉冲和第二激光脉冲之间对LIOB生成进行划分时，第一激光脉冲130和第二激光脉冲150中每个的边界条件均可以被明显放松，而使得对于发光系统110的要求也可以被明显放松。对于发光系统110的这种要求放松也降低了非侵入式设备100的成本并且可以使得根据本发明的非侵入式设备100能够由非专业人士进行操作。关于第一激光脉冲130和第二激光脉冲150的使得能够在真皮层230(参见图2)内有效诱发LIOB的具体要求范围能够在以下的表1中找到。
表1：关于单激光脉冲LIOB和使用第一激光脉冲130和第二激光脉冲150的LIOB技术方案的要求概要
在表1中，第一激光脉冲的脉冲持续时间范围与单激光脉冲LIOB相比相对更宽，而整体脉冲能量与单激光脉冲LIOB相比相对较低。必须选择第一激光脉冲持续时间和整体脉冲能量的正确组合以确保等离子205将被发起。例如，发明人在实验中已经发现，使用具有例如1000皮秒的脉冲持续时间的第一激光脉冲以及0.1毫焦的整体脉冲能量将发起等离子205，然而该所发起的等离子205可能是相对低密度的等离子，其并未在皮肤组织内形成相关联的击穿和损伤。需要第二激光脉冲对等离子205进行增强和馈送以确保在皮肤组织200内的治疗位置210出现LIOB。
发光系统110例如可以包括发射第一激光脉冲130的第一激光源120，并且例如可以包括发射第二激光脉冲150的第二激光源140。例如，第一激光脉冲130的第一脉冲持续时间(或第一脉冲宽度)与第二激光脉冲150的第二脉冲持续时间(或第二脉冲宽度)相比短10倍，或者明显更短，诸如500至1000倍，同时第二激光脉冲150的整体脉冲能量比第一激光脉冲130的整体能量高10至100倍。图3中示出了可能的第一激光脉冲130和第二激光脉冲150的示例，其中在水中使用两个脉冲对LIOB加以论证。由于对于第一激光脉冲130和第二激光脉冲150的要求如此不同，所以第一激光源120和第二激光源140可以被专门调谐以产生这些第一激光脉冲130和第二激光脉冲150，这导致了更为成本有效的解决方案。
所以，通过使用根据本发明的发光系统110，与已知非侵入式LIOB系统中的激光脉冲相比，将实现生成LIOB所必需的个体第一激光脉冲130和第二激光脉冲150的最大功率和功率密度的下降。这种个体激光功率和功率密度的下降还减少了由于对皮肤200进行治疗而对皮肤200的上层(例如，表皮层220—参见图2)所造成的任何可能损伤。此外，第一激光脉冲130和第二激光脉冲150的最大功率和功率密度的下降减少了将第一激光脉冲130和第二激光脉冲150引导至皮肤200的光学部件170、160的任何可能损坏。
第一激光脉冲130的波长λf例如可以为1064纳米，因为该波长的光深入地渗透至皮肤200之中。第二激光脉冲150的波长λs可以包括到达第一激光脉冲130所生成的等离子205并且维持或馈送等离子205以形成LIOB的任意波长。第二激光脉冲150对等离子205的这种维持或馈送可以经由非共振(off-resonance)吸收来实现，或者通过对第二激光脉冲150进行调谐以发出其波长被选择为包括在第一激光脉冲130所发起的等离子的逆轫致辐射的吸收峰值之中的光。
在根据本发明的非侵入式设备100中，第二激光脉冲150在第一激光脉冲130之后以预定时间延迟ΔT被发射。由于该时间延迟ΔT，第二激光脉冲150被第一激光脉冲130所发起的等离子205所吸收的效率有所提高。当第一激光脉冲130撞击在治疗位置210上时，需要一些时间在治疗位置210发起等离子205。第二激光脉冲150相对于第一激光脉冲130的时间延迟ΔT确保了第二激光脉冲150在等离子205“准备”吸收第二激光脉冲150的辐射时到达治疗位置210。实现最高效率所需的确切时间延迟ΔT可以根据实验来确定并且可能根据皮肤类型以及治疗位置210在皮肤组织内所处的深度而有所不同。
如图1所示的非侵入式设备100还包括用于将第一激光脉冲130和第二激光脉冲150引导至治疗位置210的光学部件170、160。如之前所指出的，光学部件170、160之一可以是用于将第一激光脉冲130和第二激光脉冲150聚焦于皮肤组织200之中的光学系统160。这样的光学系统160例如可以是显微镜物镜160。另外的光学部件例如可以是半透明镜面部件170，其用于将第一激光器120所发射的第一激光脉冲130与第二激光器140所发射的第二激光脉冲150进行组合，而使得它们可以使用相同的光学系统160。除了两个所指出的光学部件170、160之外，非侵入式设备100可以包括其它的光学部件以对第一激光脉冲130和第二激光脉冲150进行整形并且将它们引导至皮肤组织200内的治疗位置210。
如图1所示的非侵入式设备100进一步包括用于控制发光系统110的控制器180，其例如包括第一激光器120和第二激光器140，并且其进一步包括用于向控制器180提供一些反馈信号(图1所示的利用从反馈系统190去往控制器180的弯曲箭头)的反馈系统190。控制器180例如可以确定第一激光脉冲130的第一脉冲持续时间和第一功率密度以及第二激光脉冲150的第二脉冲持续时间和第二功率密度，以防止例如在非侵入式皮肤治疗期间对皮肤组织200的上层造成损伤。控制器180还可以确定第一激光脉冲130和第二激光脉冲150之间的时间延迟ΔT以进一步通过对时间延迟ΔT进行计时而使得基本上所有的第二激光脉冲150都被等离子205所吸收来进一步提高LIOB的生成效率。控制器180还可以使用来自反馈系统190的反馈信号以例如确定LIOB的效率、对于皮肤组织200上层的初始损伤以及皮肤组织200的上层有所升高的温度，或者可用于控制根据本发明的非侵入式设备100的任意其它参数。
图2示出了真皮层230中的LIOB治疗的一些细节。LIOB治疗以真皮层230为目标而使得其对皮肤组织200施加影响以便刺激皮肤组织的再生并减少皱纹。非侵入式设备100能够通过提供第一激光脉冲130和第二激光脉冲150的序列而在皮肤200内产生LIOB现象。在图2中，示出了光学系统160的一部分，第一激光脉冲130和第二激光脉冲150可以从其被聚焦在皮肤200之内。图2中还指出了通常被用来改善光学系统160和皮肤200之间的光学耦合的光学流体165。这样的光学流体165通常具有接近于皮肤200以及光学系统160(参见图1)的出光口(未示出)的折射率的折射率。其具有的属性使得其克服在皮肤表面由于垂直堆叠的角质层细胞(未示出)而出现的微观折射率变化。角质层的折射率很大程度上取决于皮肤组织的环境状况和近期历史以及个人的年龄和皮肤护理习惯。在正常条件下，角质层折射率的通常范围为从1.47到1.5，这处于自然植物油的范围之中但是稍高于矿物质油。因此，光学流体165包括油165、水165或者能够改善光学系统160和皮肤组织200之间的光学耦合的任意其它流体。第一光脉冲130和后续的第二光脉冲150被光学系统160顺序聚焦于真皮层230中的治疗位置210。第一激光脉冲130被配置为发起等离子205，并且后续的第二激光脉冲150则被用来维持或增强等离子205从而在治疗位置210生成LIOB。当光被聚焦在真皮层230内时，作为表皮层220和皮下层240的周边组织通常并不会受损，这是因为被聚焦的第一光脉冲130和第二光脉冲150的收敛和扩散特性通常具有过低的强度水平。
图2中的右侧图形示出了皮肤组织200的一部分，其中示出了使用根据本发明的非侵入式设备200的损伤235。这样的损伤235激活皮肤200以刺激皮肤组织的再生，这将进而减少皱纹。
图3示出了被配置为联合生成LIOB的第一激光脉冲130和第二激光脉冲150。图3所示的示例是示出第一激光脉冲130和第二激光脉冲150的参数的示波器读数，其用来通过在水中形成光学击穿而论证该原理的证据。在这种情况下，第一激光脉冲130的波长λf和第二激光脉冲150的波长λs相同，均为1064纳米。在用于在水中发起等离子的0.2毫焦的整体脉冲能量，第一激光脉冲130的第一脉冲持续时间处于30和100皮秒之间。在用于对第一激光脉冲130所发起的等离子205进行馈送的5至10毫焦的整体脉冲能量，第二激光脉冲150的第二脉冲持续时间为10至20纳秒。如能够从图3所看到的，第一激光脉冲130的峰值强度和第二激光脉冲150的峰值强度之间的时间延迟ΔT大约为30纳秒。如之前所指出的，根据应当在皮肤组织200内生成LIOB的深度，使用第一激光脉冲130和第二激光脉冲150在皮肤组织200中生成LIOB的确切要求(脉冲持续时间、功率密度、整体脉冲能量和时间延迟)可能有所不同。例如，可以依据实验生成指示不同情形或治疗深度的优选设置的表格(未示出)。这样的表格例如可以存储在控制器180(参见图1)中并且在操作期间被用于选择优选设置。
图4示出了指示根据本发明的方法以及被配置为执行该方法的计算机程序产品的流程图。在第一步骤S1，开始LIOB处理。接下来，在步骤S2，可以由反馈系统190(参见图1)对皮肤组织200进行探测。该探测步骤S2可以是开始皮肤治疗之前在期间对皮肤组织200进行分析的步骤。在这样的探测步骤S2期间，在实际开始激光治疗之前，可以确定皮肤组织200的类型或者可以确定皮肤组织200中所存在的皱纹的深度。虽然探测步骤S2是可选步骤，但是其可以提升皮肤治疗的整体质量，因为其使得非侵入式设备100例如能够确定第一激光脉冲130和随后的第二激光脉冲150的特性从而确保LIOB治疗将会是有效的而例如不会对上方的表皮层220(参见图2)造成损伤。接下来，在步骤S3，在生成第一激光脉冲130之后，控制器180在步骤S4等待预定时间延迟ΔT，在此之后，在步骤S5生成第二激光脉冲150。该第一激光脉冲130的生成例如可以使用第一激光器120来完成，并且第二激光脉冲150的生成例如可以使用第二激光器140来完成。步骤S3、S4和S5共同覆盖了LIOB步骤S9，后者则覆盖了等离子205(参见图1)的发起以及等离子205的维持或增强从而形成LIOB。随后，在步骤S6，可以再次探测皮肤组织200。同样，皮肤组织200的该探测也可以是可选步骤S6，其例如用来确定整体LIOB治疗的效率并且确定是否继续该LIOB治疗。例如，当LIOB治疗并不充分时或者LIOB治疗并不有效时(如包括“N”的箭头所指示)，则可以在步骤S7更改非侵入式设备100的设置，并且可以在步骤S3再次发起第一激光脉冲130从而以不同设置重新进行该LIOB治疗。如果LIOB治疗并不充分，则该LIOB治疗可以在并不改变非侵入式设备100的设置的情况下重新进行—从而可以在步骤S3重新开始该序列而而不用在步骤S7应用不同的设置。可替换地，当LIOB治疗充分且有效时(如包括“Y”的箭头所指示)，则该LIOB处理可以在步骤S8结束。
将要意识到的是，本发明还延伸至计算机程序，尤其是载体之上或之中的适于将本发明加以实践的计算机程序。该程序可以为源代码、目标代码、代码中间来源以及诸如部分编译形式的目标代码的形式，或者为适于在实施根据本发明的方法时所使用的任意其它形式。还将要意识到的是，这样的程序可以具有许多不同的架构设计。例如，实施根据本发明的方法或系统的功能的程序代码可以被细分为一个或多个子程序。在这些子程序之间分布功能的许多不同方式对于本领域技术人员将是显而易见的。子程序可以共同存储在一个可执行文件中以形成自包含的程序。这样的可执行文件可以包括计算机可执行指令，例如处理器指令和/或解释器指令(例如，Java解释器指令)。可替换地，一个或多个或者所有子程序可以存储在至少一个外部库文件中并且例如在运行时间利用主程序以静态或动态方式进行链接。该主程序包含对至少一个子程序的至少一个调用。而且，该子程序可以包括互相的函数调用。有关计算机程序产品的实施例包括对应于所给出的至少一种方法的每个处理步骤的计算机可执行指令。这些指令可以被细分为子程序和/或存储在一个或多个可以以静态或动态方式进行链接的文件中。有关计算机程序产品的另一个实施例包括对应于所给出的至少一种系统和/或产品的每个器件的计算机可执行指令。这些指令可以被细分为子程序和/或存储在一个或多个可以以静态或动态方式进行链接的文件中。
计算机程序的载体可以是能够承载程序的任意实体或设备。例如，该载体可以包括存储介质，诸如ROM，例如CD ROM或半导体ROM，或者磁性记录介质，例如软盘或硬盘。另外，该载体可以是可传输载体，诸如电或光学信号，后者可以经由电或光学线缆或者通过无线电或其它器件进行传递。当程序以这样的信号来体现时，该载体可以由这样的线缆或者其它设备或器件所构成。可替换地，该载体可以是其中体现该程序的集成电路，该集成电路适于执行相关方法或者在相关方法的执行中使用。
应当注意的是，以上所提到的实施例对本发明进行说明而非限制，并且本领域技术人员将能够设计出许多可替换实施例而并不背离所附权利要求的范围。在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记都不应当被理解为对权利要求进行限制。动词“包括”及其词形变化的使用并不排除存在权利要求所提到的那些以外的部件或步骤。要素之前的不定冠词“一个”(“a”或“an”)并不排除存在多个这样的要素。本发明可以利用包括若干不同部件的硬件以及利用适当编程的计算机来实施。在枚举出若干器件的设备权利要求中，这些器件中的若干器件可以通过一个且相同的硬件项目来体现。某些措施仅在互相不同的从属权利要求中被记载的事实并非表示这些措施的组合无法被加以利用。
Claims (7)
1.一种用于使用激光进行皮肤组织(200)的治疗的非侵入式设备(100)，所述设备包括：
发光系统(110)，其用于生成第一激光脉冲(130)以及在所述第一激光脉冲(130)之后的预定时间延迟(ΔT)的后续的第二激光脉冲(150)，
光学系统(160)，其用于在使用中将所述第一激光脉冲(130)和所述第二激光脉冲(150)聚焦于皮肤组织(200)内的治疗位置(210)处的焦斑，所述第一激光脉冲(130)具有所述焦斑处的第一功率密度(W/cm2)、第一脉冲持续时间(ms)和第一脉冲能量(mJ)，以便在皮肤组织中在所述治疗位置(210)发起等离子(205)，所述后续的第二激光脉冲(150)具有所述焦斑处低于所述第一功率密度的第二功率密度、第二脉冲持续时间以及第二脉冲能量，
其特征在于，所述第一脉冲持续时间处于1和1000皮秒之间的范围内，所述第二脉冲持续时间比所述第一脉冲持续时间至少长10倍以及处于1和1000纳秒之间的范围内，所述时间延迟(ΔT)处于1纳秒和10微秒之间的范围内，所述第一脉冲能量处于0.1和2mJ之间的范围内，所述第二脉冲能量比所述第一脉冲能量高10到100倍并且处于1和200mJ之间的范围内，以便通过在所述第一激光脉冲之后的所述预定时间延迟生成第二激光脉冲，利用所述第二激光脉冲(150)的至少一部分能量被所述第一激光脉冲(130)所发起的所述等离子(205)所吸收而维持或增强所述第一激光脉冲(130)所发起的等离子(205)，从而在所述治疗位置中生成皮肤组织(200)的击穿，由此在使用中，所述第一激光脉冲(130)和所述第二激光脉冲(150)共同在所述治疗位置(210)引发激光诱导光学击穿。
2.根据权利要求1所述的非侵入式设备(100)，其中所述第二激光脉冲(150)的波长(λs)被选择为包括在所述第一激光脉冲(130)所发起的所述等离子(205)的逆轫致辐射的吸收峰值之中从而维持或强化所述第一激光脉冲(130)所发起的所述等离子(205)。
3.根据权利要求1所述的非侵入式设备(100)，其中所述第一激光脉冲(130)包括偏振光。
4.根据权利要求1所述的非侵入式设备(100)，其中所述发光系统(110)包括用于发射所述第一激光脉冲(130)的第一激光器(120)并且包括用于发射所述第二激光脉冲(150)的第二激光器(140)，所述第二激光器(140)不同于所述第一激光器(120)。
5.根据权利要求1所述的非侵入式设备(100)，其中所述治疗位置(210)处于皮肤的真皮层(230)中。
6.根据权利要求1所述的非侵入式设备(100)，其中所述非侵入式设备(100)包括反馈系统(190)，其用于确定所述第一激光脉冲(130)和/或所述第二激光脉冲(150)在所述治疗位置(210)的聚焦深度。
7.根据权利要求1所述的非侵入式设备(100)，其中所述非侵入式设备(100)包括反馈系统(190)，其用于检测所述皮肤组织(200)内的所述等离子(205)和/或用于检测所述治疗位置(210)处的所述激光诱发光学击穿期间所生成的声音信号。
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