用脉冲激光减少皮肤皱纹制作方法_M·N·基尔南,R·M·克莱蒙特专利（脉冲,皱纹,激光）-早鸽网

用脉冲激光减少皮肤皱纹制作方法

专利名称

用脉冲激光减少皮肤皱纹制作方法
发明者

M·N·基尔南, R·M·克莱蒙特
公开日

2002年3月27日
申请日期

2000年3月3日
优先权日

1999年3月5日
申请人

Icn光子学有限公司
文档编号

A61N5/06GK1342058SQ0080465
关键字

脉冲皱纹激光皮肤减少
权利要求

1.一种用于减少人皮肤表面区域的皱纹的美容设备，其特征在于，设备包含一个将光波长的电磁辐射传递到皮肤的辐射传递系统，传递系统包含一个根据预定方式形成传递的辐射脉冲的脉冲系统，所述设备配置为，传递给皮肤的辐射是基本在500nm到800nm范围的预定单色波长或者窄波长带宽，并且脉冲能量上升时间基本为或小于200μs2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，脉冲能量上升时间基本在50μs到150μs范围3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，传递给皮肤的辐射能量密度基本为或低于每脉冲5J/cm24.如前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，能量脉冲持续时间基本为或少于100ms5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，脉冲能量持续时间基本为或少于2ms6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，脉冲能量持续时间基本为或少于200μs7.一种为减少人皮肤表面区域的皱纹的美容设备，设备包含一个为传递基本单色辐射的辐射传递系统，其特征在于，所述辐射为基本15nm或更小，和范围570nm到600nm和750nm到850nm中至少一个的波长带宽，所述传递系统包含一个为根据预定方式形成传递的辐射脉冲的脉冲系统，其中传递给皮肤的辐射的能量密度基本为或小于每脉冲5J/cm28.如前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述辐射传递系统设置为传递基本单色的辐射，辐射的带宽基本为15nm或更小，基本在范围577nm到585nm和800nm到815nm的至少一个9.如前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述辐射传递系统设置为传递集中波束的辐射，在所述波束的横断面上具有基本均匀的能量分布10.如前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述辐射传递系统设置为传递集中波束的辐射，所述波束直径基本在1毫米到10毫米的范围11.如前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述辐射传递系统包含一个激光辐射传递系统12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述激光辐射传递系统包含一个染色激光器辐射传递系统13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述染色激光器辐射传递系统包含一个闪光灯激发的染色激光器，激光器包含脉冲形成网络，它根据预定的脉冲状态使激光形成脉冲14.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述激光辐射传递系统包含一个半导体激光器辐射传递系统15.如权利要求1到11中任意一条所述的设备，其特征在于，辐射传递装置包含一个宽波段辐射发射设备16.如权利要求12所述的设备，其特征在于，辐射传递装置包含至少一个辐射滤镜，辐射滤镜过滤辐射允许基本单色(或者窄带宽)的辐射传递到皮肤17.如前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，还包含一个控制系统，控制系统允许能量密度的变化范围在0.5J/cm2和5J/cm2之内18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，控制装置抑制能量密度基本超过5J/cm219.如任意前述权利要求所述的设备，其特征在于，包含为了聚焦辐射波束而作的光学安排20.一种为减少人皮肤组织表面区域的皱纹的美容方法，皮肤组织以特定的次序包含表皮层、基底层和真皮层，其特征在于，所述方法包含通过可见的或红外线辐射透过所述基底层照射所述真皮层，选择所述照射为所述真皮层内目标毛细血管的载色体可以吸收，目标毛细血管包含开口根据选择性的加热到极限程度允许发炎介质通过毛细血管壁传输，所述基底层保持无损以基本抑制所述真皮层与环境空气接触，所述照射被脉冲化并且有i)基本为5J/cm2或更小的能量密度；和/或，ii)基本为200μs或更小的能量脉冲上升时间21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，照射是从基本单色带宽基本为15nm或更小的辐射源产生的22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述照射是来自相干的辐射源23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，辐射源包含为照射真皮层安排的红宝石激光器24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，辐射源包含染色激光器，其波长选择为照射所述真皮层血管里的氧合血红蛋白25.如权利要求22所述的方法，其特征在于，辐射源包含染色激光器、红宝石激光器、或半导体激光器，它扫描所述人皮肤组织的区域26.如权利要求20到25中任意一条所述的方法，其特征在于，脉冲能量上升时间基本在50μs到150μs范围27.如权利要求20到26中任意一条所述的方法，其特征在于，能量脉冲持续时间基本是100ms或更短28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，能量脉冲持续时间基本是2ms或更短29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，能量脉冲持续时间基本是200μs或更短30.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述人皮肤组织表面区域用吸收入真皮层的人造载色体来治疗31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，人造载色体应用到包含脂质体的局部构成形式的表皮层
技术领域

本发明涉及从哺乳动物皮肤组织的表面区域减少皱纹的方法和相关的设备众所周知，激光技术已经应用于身体保健方面，并且自从二十世纪六十年代早期已经开始广泛的研究激光在医疗中的应用在最近几年，在化妆品应用方面越来越呈现出更多的兴趣两个化妆应用的例子是换肤和消除皱纹；在这方面，激光可以用作外科整容的替代在消除皱纹和换肤有明显的差异换肤是激光能量蒸发表皮的薄层，不需要穿过基础层到达真皮层这本质上是一个表面的过程，基本用于给皮肤一个“更新的”外貌然而，消除皱纹是更进一步的技术，组织被一层一层的除去，侵入了真皮并且有效的导致了二度烧伤热量沉积在真皮，收缩了胶原质并且拉紧了皮肤在年轻人的皮肤中，胶原质恰恰在皮肤表面的下边，形成了有很好弹性和韧性的组织网格当年龄变大，胶原质改变了它的结构，影响了皮肤表面的容貌为了产生胶原质结构的回复活力，还皮肤以前的容貌，已经发展了许多技术，引入对真皮的“受控伤害”在十十世纪九十年代，提出了一种用于除去皱纹的激光方法已知的除去皱纹的技术中，为了激光能量被水分高度吸收，选择了合适的波长现在所选的激光是10.6μs波长的CO2激光和2.94μs波长的Erbium YAG激光在这个非选择的过程中，激光能量的脉冲被用于皮肤表面，每个脉冲蒸发了厚度在30μs和60μs之间的组织层通常，激光的第一次通过表皮的薄层而对基层没有伤害接着通过相同的区域，透入真皮，加热胶原质激光操作员“实时”的看见热量累积收缩了皮肤，拉紧了皮肤的表面当达到了满意的临床成果，操作员停止施加激光脉冲很明显，美容结果的质量高度依赖于操作员的经验和技术在CO2激光消除皱纹情况时，对病人治疗后的监视是必要的刚治疗之后，皮肤是开放的伤口，需要包扎2-10天另外，为了病人的舒服和防止感染，局部需要使用洗液操作后感染是常有的，根据报告其发生率大约在4.5％到7％之间，这基本上是因为皮肤自然防护屏障被去除了平均而言，CO2激光消除皱纹，治疗后红斑存在4-5个月与此相比，化学脱屑后有2-3个月而且，副作用影响的发生率是明显的，最通常的色素沉着在30％-40％的情况下产生在较黑皮肤类型里，有关于较高发生率的报告延迟的色素沉着可以长达在治疗后一年产生，它最近作为侵蚀性激光换肤的并发症出现了许多有名的激光移去表皮外科医生采取了稍小侵蚀性的技术已知的过程的影响有两方面(a)激光诱导真皮里的胶原质改变了性质和交错连接的结构，这导致拉紧效果伸展皮肤，减少或者消除皱纹(这个效果的热量极限被认为是70℃；和(b)真皮的变化诱导了新胶原质的生成，新胶原质以改变性质的胶原质产生的基质为基底上面概述的换肤过程和消除皱纹过程被许多此领域的专家认为是相对于以前使用的外科方法有重大的进步此过程使用激光的能力在组织表面提供高能量密度，因此在良好控制下融化表面组织继续去除组织，计划一层接一层的损害胶原质并且从而导致皱纹消除过程的第2阶段是简单的皮肤渗液，结痂形成，皮肤出现红润因此，本发明的基本目的是提供一种技术，它从人皮肤组织的表面区域消除皱纹而不会导致二次烧伤和其他与传统消除皱纹相关的问题本发明提供了一种从人皮肤组织的表面区域消除皱纹的方法组织的真皮层被为使真皮层的载色体可吸收而选择的辐射线透过基础层照射，这样真皮层的胶原质被加热了，同时基础层保持完整以致基本抑制真皮层与环境空气的接触本发明特别的进步在于小毛细管的特定目标，典型的是直径在15-20μs范围的位于上部真皮的小毛细血管这些小毛细血管有开窗，这允许发炎的介质从血管透过血管壁结构迁移而不导致对组织或血管的伤害选择目标为这些血管和与其他组织部分互相作用的极小化导致过程的重要加强根据本发明的重要特征，刺激的电磁辐射波波长选择为基本在范围500nm-800nm(更适合的是500-600nm)并且刺激的电磁辐射波的脉冲有一基本为或小于200μs(较好为基本分布在范围1μs到150μs，更好的是在范围5μs到150μs)的上升时间波长范围特定的针对毛细血管，基本的载色体是氧合血红蛋白在脉冲里传递的能量的迅速上升时间是很重要的，因为血管是在开列的尺寸范围，热弛豫时间很短(典型的是100μs到200μs)这意味着热量从目标血管以迅速的速率消失；从而保证能量足够迅速的传递以刺激所需的发炎的介质的移动，同时弥补能量脉冲之间的热量损失典型的能量脉冲上升时间的范围为50μs到150μs尽管低脉冲持续在到200μs的范围里可以是充分和合适的，脉冲的持续时间为100ms(更好的是持续2ms)已经充足辐射传递系统有利的传递预定的单色波长或者窄波长带宽的辐射波束到皮肤传递给皮肤的整个辐射能量密度最好基本为或者小于每个脉冲5J/cm2(最好大致位于每个脉冲0.5J/cm2到5J/cm2的范围)人工的载色体可以为减少皱纹被引入到需要的区域，或者选择一个自然产生的载色体在本技术的较佳实施例中，选择的自然产生的载色体是真皮丛的氧合血红蛋白，它在585nm和815nm处具有波长吸收峰值，在此波长上周围的组织吸收相对较低根据进一步的方面，本发明因而提供减少人皮肤表面区域的皱纹而美容的设备，此设备包含一个辐射传递系统，它传递带宽大致为15nm或者更少的在570nm到600nm和750nm到850nm范围中的至少一个的单色辐射传递系统包含脉冲系统，它用于根据预定的状态形成传递辐射的脉冲在此状态，能量脉冲的上升时间是基本为或小于200μs(较好的为1μs到150μs的范围，更好的为5μs到150μs的范围)传递给皮肤的带宽为15nm或更少的基本上单色辐射的能量密度较好为或少于每脉冲5J/cm2根据本发明的方法是非入侵的和非剥离的并且可以容易的为非医务人员所实行每脉冲所传递的总体能量足够实现需要的在目标载色体周围的组织的物理变化，而不会导致当辐射线穿过它时，消融目标或其他的皮肤部分辐射线合适基本上为单色或者至少是相对较窄的波段，这样可以确保被目标载色体优先选择吸收可以使用激光源来产生需要的波长，或者经过滤色的宽波段光源，例如可用发光二极管(LED)并通过合适的滤色来允许所选择的波长(或者窄波长的波段)透过照射可以通过可见源或者红外线辐射(如果必要，合适的过滤来除去有害的紫外线辐射)的方法辐射可以是相干的(那是从一个激光光源出射的)这种激光光源可以是，例如，染料激光器，红宝石激光器，或者半导体激光器如果使用染料激光器，它的波长最好是能被氧合血红蛋白吸收的(氧合血红蛋白在真皮层血管的载色体上自然发生的)另一方面，表面区域可以用被真皮层吸收的人工载色体治疗这样的人工载色体可以应用于包含脂质体的局部构成形式的表皮层载色体可以接着为传递到真皮层而透过基础层当使用激光时，可以安排以脉冲形式扫描表面区域和/或照射真皮层当激光在脉冲模式下，典型的脉冲有10μs到10ms(更适合为200μs到1ms)的持续时间根据本发明，有时需要先于照射真皮层而优先除去表皮层的部分表皮的去除(已知的为移去表皮)可以机械方式实现(例如磨损)，或者通过激光辐射当以此目的使用激光辐射，典型的是控制的CO2激光源扫描器每脉冲的能量密度最好精确控制以保证不超过最大的极限标准(约5J/cm2)现在将在特定实施例中，通过合适的例子和参考附图进一步说明本发明，附图包含

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专利名称：用脉冲激光减少皮肤皱纹的制作方法图1是人皮肤组织的三个最外层的示意性的表述；图2是表示移去表皮(换肤)的示意图，它是本发明的可选步骤；图3是先前外科去皱技术方法的结果示意图，因为它包括在选中的区域完全除去表皮，因此暴露了真皮导致了二度烧伤；图4是本发明方法的结果示意图，显示了表皮部分完整，基底层完全完整；图5是本发明消除皱纹装置的第一实施例的示意图；图6是本发明消除皱纹装置的另一实施例的示意图；图7是表示形成本发明部分装置的光学传送系统的示意图；和图8表示用本发明装置发射辐射的强度分布的图示。参照图1，哺乳动物皮肤组织的基本皮肤结构包括三层，最外层的表皮1，接近于基底层2，然后是真皮3。参照图2，用CO2激光辐射的方法部分移去表皮区域4，用作换肤已众所周知。该阶段表示先前技术方法的第一步，但是它是本发明的可选步骤。基底层2和真皮3都不受激光辐射的影响。如图3所示，先前去皱的技术方法通过反复暴露在CO2激光辐射下，导致了完全移去表皮区域5和基底层2。还部分移去了真皮3，如6所示，使真皮暴露在空气中。这导致了减缓复原和可能感染的二度烧伤。如图4所示，本发明的去皱方法导致部分移去表皮1(如以上图2所述这是可选步骤)，基底层完整的留下，所以真皮3未暴露到空气中。激光辐射7施加于组织，选择性地被真皮3中的载色体吸收，加热胶原质收缩皮肤，因此移去了皱纹的外貌。在较佳实施例中，选中的目标载色体是真皮3中的氧合血红蛋白，它具有吸收峰值在大约585nm到815nm处。图5所述装置包含激光辐射传递系统101，该系统包含小电珠激发的抽吸染料激光器，该激光器包括激光头102、染料池103和泵104。流量计105控制染料流向激光头102中的激光腔，冷却系统106冷却激光头102和染料池103。该系统由微处理器控制器107控制，它进行脉冲形成网络(包括电容和电感网络)的电压控制，脉冲形成网络形成发射脉冲，从而形成脉冲束激光从激光头102输出。在微处理器控制器107和脉冲形成网络108之间通过线路109提供电压控制和反馈。在冷却系统和控制器107之间通过线路110提供温度监控反馈。系统参数和激光头用于输出控制的激光辐射脉冲，激光辐射的波长在577nm到585nm范围内，典型的脉冲持续时间在200μs到1ms范围内。考虑到真皮中选择性地瞄准小毛细管的需要，精确控制能量脉冲上升时间，以满足快速产生想要的选择加热效果(如以上在说明书中描述的)。能量脉冲上升时间要满足于150ms或低于150ms。为了产生需要的波长，选择适当的激光染料(例如Rhodamine 575或Pyromethene 590)，控制染料溶液的浓度。通过设计脉冲形成网络108中的电容和电感值，精确控制发射到激光头102内激发小电珠的能量，从而达到控制染料激光器装置101的脉冲持续时间。
通过光导纤维管112(见图7)和聚焦光学透镜装置113，能量发射到皮肤表面，聚焦光学透镜装置将光斑聚焦到皮肤组织的表面上使得光斑的直径在1mm到10mm的范围内，强度均匀分布于光斑直径中(也就是“顶帽”分布)，如图8所示具有所需的等于或不到150ms的快速上升时间。提供光学装置以确保均匀能量分布均匀加热组织，而不会出现导致组织损伤/消融的“热斑”。
还要选择辐射参数以确保发射到每个脉冲的总辐射能量密度大致落在0.5J/cm2到5J/cm2范围内。尤其重要的是不能超过选中的上限值(5J/cm2)，因为发射过高能量密度的辐射/每个脉冲，会导致对皮肤有害的效果(例如消融和/或其它损伤)。
对于图1的染料激光器系统101，发射到皮肤的辐射能量密度由小电珠的输出能量调节控制(它依次控制激光器的输出能量)。激光器输出能量与斑点一起确定发射的能量密度。通过控制染料循环速率、染料温度和小电珠输出能量来达到精确控制。染料循环速率很重要，由于同样容量染料的重复脉冲调制，没有循环，降低了激光头102的输出能量。升高或降低染料温度会影响到激光头102的能量输出。通过变化电压控制小电珠的输出能量，以此电压充电脉冲形成网络108中的电容；因此电容电压通过线路109的反馈很重要。
需要的能量密度会根据皮肤的颜色，在具体的因人而异的范围内变化。
参考图6，它显示了实现本发明的装置的另一实施例，其中利用LED或半导体激光装置202产生输出辐射220。用户接口213实现微处理器控制器207的输入，控制器用于控制供电单元214以确保所需的电流供应到LED或半导体激光装置220。温度传感器215通过线路210提供温度反馈。控制器207的输出216将供电单元214供应的电流传给装置202；控制器207的输入217提供电流监控反馈。通过脉冲调制供电单元214供应给LED或半导体激光装置202的电流，以达到控制脉冲的持续时间。
高强度LED装置能产生相当于氧合血红蛋白585nm吸收峰值的波长。光学系统(包括透镜113)可以包括滤感器，用于压缩从LED到皮肤目标区域的辐射的波段。在使用激光器时，输出可能是单色的。另外，或者在使用LED的情况下，发射的辐射可能是“有效”的单色，或者是相对的窄带宽(典型的带宽在15nm或更小的范围内)。
在使用半导体激光装置的地方，输出可能相当于氧合血红蛋白的第二(较高的)吸收峰值(815nm)。
虽然通过关于在氧合血红蛋白吸收峰值585nm和815nm处发射有效单色辐射，描述了本发明，但显而易见的是通过使用接近于每个吸收峰值(任一边)的波长，本发明的有益效果可达到一个相当的程度。工作的较佳波长范围是目标氧合血红蛋白的570nm到600nm，和750nm到850nm。
在使用人造载色体的地方，选择波长(或波长窄带)对应于相应载色体的特征吸收波长。确保发射到每个脉冲的总能量低于门限破坏水平(大约5J/cm2)仍然重要。
在所述实施例中，重要的是确保没有目标内建立的过度能量(和由此产生的热量)，因此选择内脉冲持续时间在避免这种情况的发生的水平。较佳的是脉冲重复率在最大3Hz或更小的范围内。

为美容而通过透过基底层照射真皮层减少包含表皮层、基底层和真皮层的人皮肤组织表面区域的皱纹。照射线的能量密度为5J/cm

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