專利名稱：用于處理皮膚樣本的變石激光系統(tǒng)的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)是美國(guó)1996年4月9日提交的標(biāo)題為“為控制峰值溫度和提高激光加熱效率對(duì)材料進(jìn)行的脈沖周期加熱”的美國(guó)分案專利申請(qǐng)序列號(hào)60/015,082的繼續(xù)申請(qǐng)，申請(qǐng)人是Horace WFurumoto，該篇文獻(xiàn)的教導(dǎo)通過(guò)在此引述而全文合并于本文。本申請(qǐng)是Horace W Furumoto等人在1996年11月7日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)08/745,133的標(biāo)題為“處理多余靜脈的設(shè)備和相關(guān)方法”的繼續(xù)申請(qǐng)，該篇文獻(xiàn)的教導(dǎo)通過(guò)在此引述而全文合并于本文。本申請(qǐng)還是Horace W Furumoto等人在1996年11月7日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)08/744,344的標(biāo)題為“用于去除毛發(fā)的變石激光系統(tǒng)和相關(guān)方法”的繼續(xù)申請(qǐng)，該篇文獻(xiàn)的教導(dǎo)通過(guò)在此引述而全文合并于本文。
本發(fā)明的背景技術(shù)選擇性光熱敏分解的原則衍生出多種激光治療方法，用于處理腿靜脈，紅痣胎記，其他擴(kuò)張血管愈傷，以及紋身之類(lèi)的色素愈傷。通常是用激光或閃光燈的光照射包含目標(biāo)結(jié)構(gòu)的真皮和表皮層。選擇光的波長(zhǎng)或顏色以便該結(jié)構(gòu)能有選擇地吸收其能量。這會(huì)導(dǎo)致局部加熱，目的是將溫度提高到使組成蛋白變性或色素顆粒擴(kuò)散。
發(fā)射光的脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)于選擇也很重要。如果脈沖持續(xù)時(shí)間太長(zhǎng)，被結(jié)構(gòu)吸收的熱量將被擴(kuò)散到周?chē)慕M織中，而不會(huì)被有選擇地加熱到必要的程度。但是如果脈沖持續(xù)時(shí)間太短，吸收光的化學(xué)物質(zhì)例如血紅蛋白或紋身染料顆粒，會(huì)因加熱太快而蒸發(fā)。理論表明，合適的脈沖寬度應(yīng)該與目標(biāo)結(jié)構(gòu)的熱擴(kuò)散時(shí)間匹配。例如對(duì)于紅痣胎記中的較小血管，熱擴(kuò)散時(shí)間大約是幾百微秒到幾毫秒。較大腿靜脈的熱擴(kuò)散時(shí)間在5到100毫秒的范圍內(nèi)。色素愈傷顆粒的擴(kuò)散時(shí)間短到以納秒計(jì)算。
已經(jīng)在皮膚樣本的選擇性光熱敏分解中檢驗(yàn)了多種激光。Q開(kāi)關(guān)的變石激光已被成功地用于處理自然產(chǎn)生的皮膚色素化和紋身。長(zhǎng)脈沖的紅寶石激光已被建議用于去除毛發(fā)。Nd:YAG激光(1060納米時(shí)操作)，二氧化碳(10.6微米時(shí)操作)和氬氣(448-514納米范圍內(nèi)操作)已被建議用于擴(kuò)張血管的處理。用染料激光進(jìn)行的血管處理最為成功，特別是使用閃光燈激發(fā)的脈沖染料激光。這些激光在577到585納米范圍內(nèi)操作，在此范圍內(nèi)有血紅蛋白的吸收帶峰值，并且在提供良好選擇性的脈沖模式下能很好地運(yùn)行。合理地選擇顏色和脈沖的持續(xù)時(shí)間時(shí)，處理較小血管時(shí)通?？色@得50％以上的成功率。不幸的是，染料激光的脈沖持續(xù)時(shí)間限制在1.5毫秒內(nèi)。那么它們并不適合處理較大的結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)處理要求的脈沖持續(xù)時(shí)間是成百上千個(gè)毫秒，至少根據(jù)原則來(lái)說(shuō)是這樣。人們正試圖解決這些問(wèn)題。建議使用Nd:YAG兩倍的頻率作為產(chǎn)生532納米長(zhǎng)脈沖的技術(shù)。
本發(fā)明的概述本發(fā)明涉及處理皮膚樣本的長(zhǎng)脈沖變石激光。使用變石允許在近紅外區(qū)進(jìn)行操作，特別是在760納米上下100納米范圍內(nèi)。此范圍內(nèi)變石可以調(diào)節(jié)，理想狀態(tài)下是大約755納米處，可變范圍是其周?chē)?0納米±25納米。此范圍內(nèi)的紅外線穿透力極強(qiáng)，還可以獲得可接受的血紅蛋白相對(duì)黑色素的吸收比例。進(jìn)一步說(shuō)，相對(duì)于短脈沖的Q開(kāi)關(guān)版本的用于處理典型色素愈傷和紋身的激光，使用長(zhǎng)脈沖變石激光有兩大優(yōu)勢(shì)1)脈沖持續(xù)時(shí)間可以與較大皮膚結(jié)構(gòu)的熱釋放時(shí)間匹配；2)去除Q開(kāi)關(guān)成分可以產(chǎn)生變化較小和更易于操作的激光系統(tǒng)。
理想狀態(tài)下，激光產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)時(shí)間為5到100毫秒的激光輸出脈沖，輸出高達(dá)50焦耳而且?guī)в械陌l(fā)送注量為10-50J/cm2之間。0.1-10cm2尺寸的點(diǎn)能最有效地覆蓋目標(biāo)區(qū)域。還提供光傳送系統(tǒng)，將激光輸出脈沖發(fā)送到病人的皮膚目標(biāo)區(qū)。
在具體的實(shí)施方案中，脈沖包括被半球諧振器配置支持的多中諧振模式。理想情況是，至少有一個(gè)諧振器鏡的曲率半徑比熱透鏡的焦聚短。后者是產(chǎn)生激光輸出脈沖時(shí)在變石增益媒質(zhì)中產(chǎn)生的。這使得激光對(duì)透鏡不敏感。
在實(shí)施方案的另一方面，活動(dòng)脈沖形成網(wǎng)絡(luò)用于激勵(lì)至少一個(gè)閃光燈以激發(fā)變石。網(wǎng)絡(luò)允許進(jìn)行脈沖周期加熱以獲得較長(zhǎng)的脈沖持續(xù)時(shí)間的效果。然而，可以將這些脈沖周期原則推廣到其他類(lèi)型的閃光燈激發(fā)的激光上。
總之，脈沖周期加熱技術(shù)還可以被應(yīng)用到其他類(lèi)型的閃光燈激發(fā)的激光器上，例如染料和紅寶石，作為有效地產(chǎn)生有限注量有效長(zhǎng)脈沖的方法，正如選擇性光熱敏分解應(yīng)用中要求的那樣。這些技術(shù)都依賴于使用一系列帶有有限工作周期的激光脈沖，該周期包括有例如血管等目標(biāo)結(jié)構(gòu)的全部熱放松時(shí)間。脈沖的全部能量必須能使目標(biāo)血管失活。通過(guò)減少增益媒質(zhì)吸收用以達(dá)到激光閾值的能量，脈沖周期加熱技術(shù)能有效地使用激光。這些能量并非用于激光反應(yīng)，而是丟失了。最普遍的情況是，脈沖周期加熱對(duì)于皮膚應(yīng)用中要求10毫秒以上脈沖的閃光燈激發(fā)的激光非常有用。
本發(fā)明還用于長(zhǎng)脈沖激光毛發(fā)去除系統(tǒng)。本發(fā)明中使用變石允許近紅外操作，從而提供對(duì)發(fā)根的良好穿透性，同時(shí)獲得可接受的血紅蛋白對(duì)黑色素的吸收比例。
在具體的實(shí)施方案中，最好在被處理的皮膚區(qū)域使用匹配指標(biāo)。該物質(zhì)覆蓋皮膚表層，提供激光進(jìn)入皮膚的較佳匹配方式。
在本發(fā)明的其他方面，最好在皮膚上使用局部指示物。近紅外的皮膚輻射通常并不象使用染料脈沖激光時(shí)發(fā)現(xiàn)的那樣產(chǎn)生任何特征性的膚色變化。所以，非常難以確切地知道皮膚的哪些部分在治療過(guò)程中已經(jīng)遭受輻射。目視指示物對(duì)于熱、光或者激光脈沖發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生可見(jiàn)的變化。這就為操作者提供了已被處理皮膚的記錄。
最好用長(zhǎng)于1毫秒的激光脈沖對(duì)皮膚進(jìn)行處理，優(yōu)選處理時(shí)間大約為5到50毫秒。每次脈沖都應(yīng)包括10-50J/cm2的注量。每次處理過(guò)程中，對(duì)皮膚每個(gè)被處理的部分用這些種類(lèi)中的一種脈沖進(jìn)行照射，當(dāng)然可以使用多種脈沖。即便如此，要實(shí)現(xiàn)永久和完全的激光去除還要求3到4個(gè)重復(fù)療程，每次療程間隔數(shù)周到數(shù)月。
本發(fā)明還用于將硬化療法和光療法結(jié)合起來(lái)進(jìn)行美容，例如對(duì)多余靜脈的非治療性處理。它與現(xiàn)有技術(shù)中閃光燈激發(fā)的脈沖染料-硬化療法類(lèi)似。然而，在光療法和硬化療法之間間隔12個(gè)小時(shí)到6個(gè)月的時(shí)間，可以極大地提高成功率至90％到100％。最好是在硬化療法之前實(shí)施光療法。然而，先實(shí)施硬化療法然后采用光療法也可以取得成功。
在具體的實(shí)施方案中，可以使用激光閃光燈光源，但理想的光源是在755納米范圍內(nèi)操作的變石激光器。
根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明的特征還包括用于處理無(wú)用血管的工具包。它包括用來(lái)以適于開(kāi)始破壞血管的光照射血管的光源。還需要硬化劑，例如高滲含鹽溶液，向血管進(jìn)行注射。最好給光源發(fā)出指令，指明在照射血管和注射硬化劑之間需要等待一段時(shí)間。
本發(fā)明的上述特性和其他特性、包括多種新的構(gòu)造細(xì)節(jié)和部件組合及其他優(yōu)勢(shì)，將會(huì)參照附圖進(jìn)行描述并在權(quán)利要求中指出。應(yīng)該理解的是，體現(xiàn)本發(fā)明的具體方法和設(shè)備等都是說(shuō)明性的，并不作為本發(fā)明的限制條件。無(wú)需脫離本發(fā)明的范圍，即可在不同的多個(gè)實(shí)施例中運(yùn)用本發(fā)明的原則和特征。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明在附圖中，參考字符指不同視圖中的相同部件。附圖不一定是嚴(yán)格按圖的比例進(jìn)行了縮放；重點(diǎn)放在使用圖形說(shuō)明本發(fā)明的原則上。圖形中

圖1是本發(fā)明的變石激光系統(tǒng)示意圖，描述它在處理皮膚樣本時(shí)的使用情況。
圖2A和圖2B是兩個(gè)變石激光系統(tǒng)的示意圖；圖3是顯示激光系統(tǒng)發(fā)明性閃光燈激勵(lì)器的電路圖；圖4A和圖4B是功率/引發(fā)溫度分別與脈沖周期加熱和恒定振幅加熱的時(shí)間函數(shù)的標(biāo)圖。
圖5是血紅蛋白和黑色素的光譜吸收?qǐng)D。
圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的毛發(fā)去除過(guò)程的圖表。
圖7A和圖7B是展示根據(jù)本發(fā)明綜合運(yùn)用光療法和硬化療法技術(shù)處理腿靜脈的兩個(gè)實(shí)施方案的過(guò)程圖。
圖8顯示的是血管剖面和使用577到585納米的光相對(duì)使用近紅外光獲得的不同加熱效果。
圖9是顯示運(yùn)用多種注量和脈沖組合時(shí)腿靜脈去除比例的圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明圖1顯示的是根據(jù)本發(fā)明的原則建立的變石激光系統(tǒng)。變石激光器108通常包括一個(gè)或多個(gè)閃光燈LP1和LP2，一般分布在中央定位的變石晶體增益媒質(zhì)110周?chē)?。閃光燈LP1和LP2直接或通過(guò)相連的反射器112照射增益媒質(zhì)。閃光燈LP1和LP2由閃光燈激勵(lì)器122激勵(lì)。
由于某些原因，使用變石激光優(yōu)選于使用其他激光系統(tǒng)。相對(duì)于黑色素來(lái)說(shuō)，脫氧血紅蛋白(Hb)和氧和血紅蛋白(HbO2)可以更好地被在577到585范圍內(nèi)操作的脈沖染料激光吸收。這就提供了良好的選擇性。然而，問(wèn)題在于黑色素的吸收總量非常高。結(jié)果是激光不能穿透真皮層很深。因?yàn)橐行У剡M(jìn)入某些真皮結(jié)構(gòu)，光的穿透深度必須達(dá)到5毫米。
波長(zhǎng)694納米的紅寶石激光確實(shí)擁有良好的穿透性，因?yàn)榇瞬ㄩL(zhǎng)時(shí)黑色素的吸收率相對(duì)較低。然而，問(wèn)題在于在此波長(zhǎng)時(shí)Hb和HbO2的吸收性能也不好。
對(duì)比而言，發(fā)明變石激光系統(tǒng)使用的激光波長(zhǎng)在755納米上下50納米范圍內(nèi)時(shí)，與使用紅寶石激光相比，黑色素的吸收較少。那么，可以獲得較好的穿透性。然而，更重要的是這樣一個(gè)事實(shí)，此范圍內(nèi)Hb的吸收峰值和HbO2的吸收量大大高于采用紅寶石波長(zhǎng)時(shí)的吸收量。
使用變石激光還有更實(shí)用方面的優(yōu)勢(shì)。長(zhǎng)脈沖染料和紅寶石激光效率較低并需要大型裝置。進(jìn)一步說(shuō)，脈沖染料激光還有要求采用染料增益媒質(zhì)的缺點(diǎn)，該媒質(zhì)在紅外時(shí)不那么有效。與之相對(duì)的情況是，長(zhǎng)脈沖變石激光系統(tǒng)要小得多，將閃光燈中的能量轉(zhuǎn)換為輸出激光脈沖比采用染料或紅寶石激光有效得多。
染料激光的另一優(yōu)勢(shì)在于，變石激光通常允許的脈沖延續(xù)時(shí)間比染料激光器要長(zhǎng)，可以對(duì)較大的真皮結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。
使用長(zhǎng)脈沖變石激光器108，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中在毛發(fā)去除和色素傷害處理時(shí)使用的其他變石激光系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，更具有某些優(yōu)勢(shì)。歷史上，一般認(rèn)為變石激光很難具體實(shí)現(xiàn)。激光穴中的Q-開(kāi)關(guān)成分導(dǎo)致激光的操作不穩(wěn)定。在本激光系統(tǒng)108中，Q-開(kāi)關(guān)成分被取消，增益媒質(zhì)激光被激勵(lì)為較長(zhǎng)的脈沖時(shí)間，這就改善了激光的操作。
變石晶體110在鏡子118和120形成的激光共振腔中產(chǎn)生激光輸出脈沖124。鏡120只產(chǎn)生局部反射，從而提供激光輸出孔。然而輸出孔鏡120的反射率相對(duì)較高。通常在Q-開(kāi)關(guān)的激光中，輸出孔鏡的反射率不高于50％。這是因?yàn)殡m然它可以產(chǎn)生高峰值的脈沖功率，但持續(xù)時(shí)間較短。與之相對(duì)應(yīng)的是，在本長(zhǎng)脈沖變石激光系統(tǒng)中，在略高于激光的泵閾值時(shí)進(jìn)行操作，激勵(lì)因素就會(huì)提高激光的效率。結(jié)果是，在本發(fā)明中鏡120的反射率不低于70％，在一個(gè)實(shí)施例中不低于80％。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，鏡118和鏡120構(gòu)成的共振腔是近似半球狀的。在這種配置中，輸出反射器120是平面鏡或近平面鏡，反射鏡118是曲面的。優(yōu)選的是其曲率半徑在0.5到1米之間。
在優(yōu)選球體共振器實(shí)施例中鏡118的曲率半徑，或另外的更集中型腔體配置中鏡的組合曲率半徑，最好短到足以補(bǔ)償變石晶體110的熱聚焦。溫度梯度的存在導(dǎo)致激光棒110中會(huì)產(chǎn)生激光聚焦。變石晶體110需要通過(guò)常規(guī)的技術(shù)在外圍進(jìn)行冷卻。所吸收但不會(huì)被轉(zhuǎn)化為激光輸出的熱量必須通過(guò)晶體110周?chē)鲃?dòng)的冷卻液體和氣體擴(kuò)散。可以推知晶體的經(jīng)度中心軸溫度最高，因?yàn)楸仨毦哂袦囟忍荻炔拍茚尫艧崃?。溫度梯度?dǎo)致熱透鏡的形成，由于多數(shù)材料的熱膨脹溫度系數(shù)為正，所以透鏡也為正。通常，激光共振器被設(shè)計(jì)用于補(bǔ)償熱聚焦為共振腔增加的任何功率。當(dāng)以不同功率激發(fā)激光產(chǎn)生不同輸出時(shí)，聚焦的可變性會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。正因?yàn)榇?，多?shù)商業(yè)激光是以恒定的普通功率激發(fā)的，而且采用吸收性或反射性衰減器等獲得可變的輸出。
然而，當(dāng)需要超長(zhǎng)的脈沖持續(xù)時(shí)間時(shí)，例如在利用光熱敏分解原則處理腿靜脈和毛囊或其他較大的皮膚組織時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生特殊的問(wèn)題。此時(shí)所需要的脈沖持續(xù)時(shí)間為1到100毫秒，一般大于5毫秒。變石晶體能在發(fā)射激光時(shí)形成熱透鏡，而晶體則不行。動(dòng)態(tài)聚焦并不能用靜態(tài)光學(xué)元件來(lái)糾正。
在本發(fā)明中，可以通過(guò)選擇共振的光學(xué)儀器減少動(dòng)態(tài)聚焦的效果。特別的是鏡118和120的選定功率可以大大高于熱透鏡的功率，后者是通過(guò)脈沖加熱在變石晶體中產(chǎn)生的。當(dāng)然這種概念用于脈沖之間的熱聚焦糾正也同樣有效。
本發(fā)明中，至少一個(gè)共振鏡的半徑，如展示的實(shí)施例內(nèi)透鏡118，應(yīng)該有一個(gè)較高的曲率半徑，其焦距比產(chǎn)生的熱透鏡的焦距短得多。熱透鏡可以將高達(dá)1屈光度的功率加入到腔中，為了將熱透鏡的效果減少到最低，共振器鏡118應(yīng)該有相當(dāng)大的功率。在一個(gè)實(shí)施例中，0.5米半徑的共振器鏡焦距可以是4個(gè)屈光度，任何高達(dá)1個(gè)屈光度的熱聚焦會(huì)降低共振器產(chǎn)生的效果。比較看來(lái)，常規(guī)的共振器鏡有數(shù)米的曲率。
另一個(gè)設(shè)計(jì)因素是鏡118和120形成的共振腔長(zhǎng)度。優(yōu)選實(shí)施例中，腔相對(duì)較短，只有15英寸或大約38厘米。當(dāng)加入熱透鏡因素時(shí)，球體激光共振腔可能變得不穩(wěn)定。因此，鏡118和120之間的腔間區(qū)域應(yīng)該比熱透鏡提供的鏡的曲率短。
短的曲率和共振器會(huì)影響腔的菲涅耳數(shù)。菲涅耳數(shù)為α2/lD，其中a是腰身半徑，l是波長(zhǎng)，D是鏡的間距。對(duì)于最低順序模式的激光，菲涅耳數(shù)必須與不大于1，自由空間激光是使用這種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。當(dāng)光束的發(fā)散度并不重要時(shí)，可以考慮多模式的激光，菲涅耳數(shù)可能大大高于1。事實(shí)上，如果想得到高度統(tǒng)一的頂端帽光柱輪廓，模式越多效果越好。在我們的例子中，使用0.4米的鏡間間距，該長(zhǎng)度大略等于鏡的曲率，同時(shí)使用棒的交叉區(qū)域模擬“腰”(在高度多模式激光中并沒(méi)有腰的定義)，我們可以獲得有效的菲涅耳數(shù)F=a2/lD對(duì)于直徑為1/4英寸的棒，a=3mml=0.755微米D=0.4米F=a2/lD=(3×10-3)2/(.755×10-6×0.4)=30這樣就正好產(chǎn)生了多模式的激光。
處理表面的激光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，例如在皮膚病學(xué)和整形治療中遇到的那些系統(tǒng)，其基于的原則與通常用來(lái)優(yōu)化空閑區(qū)域激光時(shí)使用的不同。在空閑區(qū)域激光系統(tǒng)中，目的是為了產(chǎn)生較低的順序模式，較好的情況下是最低順序的TEM00模式。大家都比較了解TEM00模式激光的特征，而且在遠(yuǎn)、近紅外區(qū)域的高斯空間光束輪廓也可以方便地被分析?？梢栽诮?jīng)典的激光條件下長(zhǎng)距離地傳播TEM00模式。然而對(duì)于表面處理來(lái)說(shuō)，并非一定要擁有低順序模式激光中的長(zhǎng)深度域。表面的定義是目標(biāo)的外邊界以及在短相互作用深度處激光域與目標(biāo)的相互作用。相互作用以吸收或分散的形式出現(xiàn)。表面相互作用中的重要參數(shù)是表面上受到的強(qiáng)度，而不是輻射量，包括光束分散。更為通俗易懂地說(shuō)，表面上接受的輻射區(qū)域的光束分散在表面相互作用中意義不大，特別是當(dāng)表面的吸收性和分散性較好時(shí)，比如在表皮和真皮皮層中。那么當(dāng)加熱真皮樣本時(shí)，多模式的特征是可以接受的。
腔中的脈沖最好與醫(yī)療傳遞系統(tǒng)126匹配，后者采用多種不同形式中的一種，比如光導(dǎo)纖維。在說(shuō)明性的實(shí)施例中，光纖的光向?qū)?lái)自激光的脈沖傳送到待處理的真皮樣本上。具體地講，可以使用石英纖維傳送系統(tǒng)。作為本發(fā)明特征的較長(zhǎng)脈沖允許使用石英。盡管可以使用激光輸出脈沖124產(chǎn)生相對(duì)較高的能量，如20-40焦耳，但低峰值功率可以避免對(duì)傳送系統(tǒng)的損害。
使用高度多模式的激光會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，即很難用低f值的光纖進(jìn)行傳送。核心直徑達(dá)到1.5mm的、帶有數(shù)個(gè)能接受激光器產(chǎn)生的高度分散光束的孔的光纖，是商業(yè)化的產(chǎn)品。
與鉸接臂相比，除了方便性和低開(kāi)銷(xiāo)外，使用光纖還有其他的好處。在低激發(fā)水平操作的激光器經(jīng)常只發(fā)射到外圍，產(chǎn)生一個(gè)環(huán)形輸出輪廓。利用鉸接臂時(shí)，該圖象被傳送到目標(biāo)。而光纖傳送系統(tǒng)將使這種光束均勻化，并在輸出孔處產(chǎn)生理想的統(tǒng)一頂端帽形輪廓。
圖2A和圖2B表示的是適用于室內(nèi)治療的激光系統(tǒng)的兩種配置。它們包括帶有校正端口512和前臺(tái)控制面板514的主單元510。為了便于控制，還提供了腳踏開(kāi)關(guān)。搖臂520支持發(fā)光纖維126，其終端接于手柄524。手柄有用于激發(fā)的指控開(kāi)關(guān)526。圖2B表示的是使用鉸接臂528作為傳送系統(tǒng)126的另一實(shí)施方案。
圖3顯示的是閃光燈激勵(lì)器122的電路圖。通常，電路具有配置給氙閃光燈LP1和LP2的微火電源132和高電壓電源130。眾所周知，微火電源132使閃光燈LP1和LP2保持在運(yùn)作時(shí)的溫度，使得當(dāng)被高電壓電源激勵(lì)時(shí)能幾乎同時(shí)發(fā)光。兩個(gè)系列的電容器組Cx和Cy，分別帶有并聯(lián)電阻Rx和Ry，它們?cè)诒盟妥兪瘯r(shí)被高壓電源充電來(lái)補(bǔ)充為閃光燈LP1和LP2提供的電源。當(dāng)輸出為50J的激光效率為1％時(shí)，閃光燈的激發(fā)能量必須為5kJ左右，這可以由長(zhǎng)度達(dá)10cm的閃光燈產(chǎn)生。
常規(guī)的方法是用高壓電源通過(guò)被動(dòng)式脈沖形成網(wǎng)絡(luò)(PFN)來(lái)激勵(lì)激光閃光燈。本發(fā)明采用包括兩個(gè)IGBT晶體管Q1和Q2的主動(dòng)式PFN配置替換這種模擬類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)。IGBT的電源開(kāi)關(guān)與只能產(chǎn)生較大電流的SCR或閥流晶體管不同；IGTB還可以關(guān)閉較大電流。當(dāng)針對(duì)較大的目標(biāo)時(shí)，要求的脈沖持續(xù)時(shí)間為5到50毫秒。在操作中，這些晶體管通常處于非傳導(dǎo)態(tài)。這時(shí)，僅僅有微火電源132與閃光燈LP1和LP2連接。然而，當(dāng)向IGBT激勵(lì)器134發(fā)送信號(hào)開(kāi)始產(chǎn)生激光脈沖時(shí)，觸發(fā)信號(hào)被送往晶體管Q1和Q2。這時(shí)，通過(guò)晶體管R7和R8并跨越高壓電源130，將串行連接的氙閃光燈LP1和LP2與地面連接起來(lái)。這樣閃光燈可以從高壓電源和串行電容器組Cx和Cy獲得電流。在本發(fā)明中，最好用低價(jià)的小型電解電容器構(gòu)成電容器組Cx和Cy。對(duì)于長(zhǎng)度達(dá)10厘米的閃光燈，以達(dá)到長(zhǎng)脈沖激光域值所要求的電流激勵(lì)閃光燈所需要的壓達(dá)到450到900伏特。標(biāo)準(zhǔn)電解電容器可提供450伏的直流電壓，可以使用串行組合獲得較高的電壓。
使用晶體管Q1和Q2連接跨越高壓電源130的閃光燈，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的被動(dòng)式PFN電路有許多優(yōu)勢(shì)。首先，使用被動(dòng)式PFN，一般來(lái)說(shuō)很難提供脈沖持續(xù)時(shí)間的選擇；被動(dòng)式脈沖形成網(wǎng)絡(luò)一般調(diào)整用于產(chǎn)生單個(gè)持續(xù)時(shí)間的脈沖。與之相反的是，為IGBT晶體管Q1和Q2提供的觸發(fā)脈沖可以輕易地通過(guò)IGBT激勵(lì)器134數(shù)字式地控制，允許任何與激光特征和電源符合的期望脈沖持續(xù)時(shí)間。這一點(diǎn)說(shuō)明于脈沖持續(xù)時(shí)間選擇器135，它優(yōu)選使得操作者可選擇5,10或20毫秒的脈沖持續(xù)時(shí)間。脈沖的唯一限制是晶體管Q1和Q2在不被損壞的情況下能傳導(dǎo)的電流。然而，這個(gè)因素并不對(duì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的脈沖持續(xù)時(shí)間提供嚴(yán)格的上限限制。因?yàn)閮蓚€(gè)或多個(gè)晶體管可以并行連接以達(dá)到要求的電流。
進(jìn)一步，使用主動(dòng)式PFN還允許使用脈沖周期加熱技術(shù)。圖4A是提供給激光的電源(P)和目標(biāo)血管的結(jié)果溫度之間的時(shí)間函數(shù)圖。產(chǎn)生一系列短子脈沖的同時(shí)，在選定的有效脈沖的持續(xù)時(shí)間Ts內(nèi)，可以通過(guò)控制晶體管Q1和Q2產(chǎn)生分散的工作周期。每個(gè)子脈沖都有1,2或3毫秒的持續(xù)時(shí)間。
脈沖周期加熱技術(shù)相對(duì)于圖4B顯示的恒定振幅加熱具有很多優(yōu)勢(shì)。需要達(dá)到泵送電源Pth的某個(gè)閾值才能使增益媒質(zhì)如變石開(kāi)始發(fā)光。然后發(fā)光閾值的過(guò)剩閃光燈功率Pa確定激光輸出光束的振幅。通過(guò)將產(chǎn)生的光壓縮成一系列更短的脈沖，在如圖4A所示的影線區(qū)域中所示的輸出光束的功率中，可以產(chǎn)生更高比例的泵送功率激活該媒質(zhì)。與之對(duì)應(yīng)的是如圖4B中所示，當(dāng)在恒定振幅模式下操作激光時(shí)，大部分功率消耗在達(dá)到發(fā)光閾值上。電能轉(zhuǎn)化為熱量，從而需要液體制冷和提供更多的電源。
同樣，如圖4A和4B中所示，由于脈沖周期加熱引起的真皮樣本中目標(biāo)結(jié)構(gòu)的溫度升高值T和連續(xù)振幅加熱時(shí)產(chǎn)生的稍有不同。組織溫度隨脈沖周期加熱逐步升高，而在連續(xù)振幅加熱中則是漸變式升高。然而加熱過(guò)程的這種差異并未影響到療效，因?yàn)橹挥凶罡邷囟炔拍軟Q定是否損壞組織。
在脈沖持續(xù)時(shí)間較短時(shí)，脈沖周期加熱技術(shù)的優(yōu)勢(shì)相對(duì)恒定振幅來(lái)說(shuō)變得不那么明顯。一般情況下，在本發(fā)明的系統(tǒng)中，只要求在有效脈沖時(shí)間長(zhǎng)于10毫秒時(shí)使用脈沖周期加熱。1.毛發(fā)去除方法變石激光系統(tǒng)可以應(yīng)用在美容中，如非治療性的毛發(fā)去除。有多種原因?qū)е略诒姸嗉す庀到y(tǒng)中優(yōu)選使用變石。變石可以在769納米上下100納米的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。該范圍相對(duì)于過(guò)去使用的紅寶石或脈沖染料激光器有許多優(yōu)勢(shì)。
如圖5所示，在577-585納米范圍內(nèi)運(yùn)行的脈沖染料激光被脫氧血紅蛋白和氧和血紅蛋白吸收的效果比被黑色素吸收的效果好。這就提供了良好的選擇性。然而，問(wèn)題在于黑色素的總吸收量非常高。結(jié)果是，激光并沒(méi)有深深地穿透真皮層。為了有效地使得生發(fā)的皮膚結(jié)構(gòu)失活，光必須穿透毛發(fā)囊和周?chē)臓I(yíng)養(yǎng)血管深達(dá)5毫米以上。
在694納米下運(yùn)行的紅寶石激光具有良好的穿透性，這是因?yàn)榇瞬ㄩL(zhǎng)下黑色素的吸收率較低。然而，問(wèn)題在于Hb和HbO2在此波長(zhǎng)處吸收效果不好，如圖5所示。為了有效并永久性地阻止毛發(fā)的生長(zhǎng)，光必須穿透到毛囊并被其以及周?chē)臓I(yíng)養(yǎng)血管吸收。紅寶石激光并不能獲得這樣好的效果，因?yàn)樗鼈儾荒鼙谎毫己玫匚?。這就是現(xiàn)有技術(shù)中要求使用外源吸收物的原因。然而，這些外源吸收物并不能解決問(wèn)題，因?yàn)樗鼈儾⒉荒苓_(dá)到毛囊的深度。
與之相對(duì)的是，在755納米上下50納米范圍內(nèi)，當(dāng)發(fā)明的變石激光系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，黑色素吸收率相對(duì)于紅寶石激光來(lái)說(shuō)非常低。那么就可以獲得對(duì)毛發(fā)囊的更好穿透性，深度大約為5毫米。然而，更重要的是，此范圍內(nèi)Hb峰值和HbO2的吸收率比在紅寶石波長(zhǎng)時(shí)的要高得多。這些因素共同允許激光(1)穿透的深度達(dá)到毛囊和供應(yīng)毛囊營(yíng)養(yǎng)的血管；和(2)被黑色素和在這些血管中包含血細(xì)胞的血紅蛋白吸收。因?yàn)槊}沖持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，皮膚表面和毛囊之間的小血管中的血液將自己的熱量擴(kuò)散到周?chē)慕M織中并不會(huì)升溫到失活的情況。毛囊中的血液被加熱，因?yàn)闊崃勘幌拗圃诖笮徒Y(jié)構(gòu)的毛囊中。
相對(duì)于其他激光的另外的優(yōu)勢(shì)在于，不帶Q開(kāi)關(guān)的變石激光器一般允許比染料激光器較長(zhǎng)的脈沖持續(xù)時(shí)間。這個(gè)因素是相關(guān)的，因?yàn)榘l(fā)射光的脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)于選擇性非常重要。如果脈沖持續(xù)時(shí)間太長(zhǎng)，毛囊和周?chē)芪盏臒崃繒?huì)擴(kuò)散到周?chē)钠つw組織中，于是就不能將毛囊和血管選擇性地加熱到只摧毀這些結(jié)構(gòu)的必要程度。然而，如果脈沖持續(xù)時(shí)間太短，較小的吸收光的化學(xué)物質(zhì)，例如血液的血紅蛋白或黑色素，以及較小的血管，不能通過(guò)熱量擴(kuò)散降溫，表皮會(huì)因過(guò)熱而燒毀。這種結(jié)果能導(dǎo)致紫癜，流血和灼傷，但通常不能有效地阻止皮膚的生長(zhǎng)。這就是脈沖持續(xù)時(shí)間較短的紅寶石激光在永久去除毛發(fā)時(shí)只能取得有限成功的原因。
在優(yōu)選實(shí)施例中，激光系統(tǒng)用激光輸出脈沖照射處理過(guò)的皮膚區(qū)域來(lái)去除毛發(fā)，該脈沖的持續(xù)時(shí)間為1到40毫秒之間。然而，通過(guò)使用大約5到10毫秒或更長(zhǎng)時(shí)間的脈沖，可以獲得最佳效果。
使用長(zhǎng)脈沖的變石激光相對(duì)于以前技術(shù)中用于去除紋身和色素傷害處理的變石激光系統(tǒng)，還有許多優(yōu)勢(shì)。歷史上，變石激光一般被認(rèn)為是難以付諸實(shí)施的。激光腔中的Q開(kāi)關(guān)成分使得激光的操作不穩(wěn)定。在本激光系統(tǒng)中，不使用Q開(kāi)關(guān)成分，增益媒質(zhì)激光可以被激勵(lì)而具有較長(zhǎng)的脈沖持續(xù)時(shí)間。這改善了激光的操作。
另外，本發(fā)明最好還包括待處理皮膚上的一個(gè)或多個(gè)外用制劑。礦物油，K-Y漿或其他任何濕的有穿透性的生物兼容的制劑，成層地施用于將被激光處理的帶有毛發(fā)的皮膚表層上。這層物質(zhì)提供了整體的指標(biāo)匹配。除了指標(biāo)匹配層，也可以將熱或光敏感的輻射標(biāo)記物作為單獨(dú)的層施加在指標(biāo)匹配層上，或與指標(biāo)匹配物質(zhì)一起包含在常規(guī)的載體中。這種熱變色或光變色的標(biāo)志物一旦暴露在激光輸出脈沖下，其顏色或狀態(tài)將發(fā)生改變。這將告知操作員，皮膚表面的這些部分已經(jīng)被處理過(guò)。這種標(biāo)志物可能是溫度指示筆或在某溫度時(shí)液化的液體，例如OmegaEngineering公司出售的商用標(biāo)志物，盡管這些產(chǎn)品的生物兼容性還沒(méi)有經(jīng)過(guò)確認(rèn)。
當(dāng)用近紅外光線照射皮膚時(shí)，使用熱變色或光變色標(biāo)志效果非常好。當(dāng)皮膚暴露在頻率較短的577-585納米范圍的脈沖光線中時(shí)，立刻有紫癜性效果，可以作為已被處理皮膚的記錄。當(dāng)用近紅外光線處理皮膚時(shí)不會(huì)產(chǎn)生這種效果。然而，使用會(huì)根據(jù)光或指示的熱量改變顏色或狀態(tài)的標(biāo)志物，可以有助于指示那些處理過(guò)的皮膚。
圖6是顯示使用變石激光的發(fā)明性毛發(fā)去除技術(shù)的方法圖。在預(yù)備步驟149中，讓某些病人首先將包含多余毛發(fā)的皮膚上的毛發(fā)染色是有幫助的。對(duì)于那些有淺色毛發(fā)的病人此步驟幫助最大。毛發(fā)的染色采用的是商用的深色毛發(fā)染料。優(yōu)選在病人進(jìn)行激光治療的幾天前進(jìn)行此步驟。和商用毛發(fā)染料一樣，染色的效果深深穿透到毛囊中的毛干直到乳突。這使得乳突及周?chē)纳l(fā)組織對(duì)激光能量的吸收變得更容易，從而提高了選擇性。
首先是在步驟150處用指標(biāo)匹配層覆蓋待處理的皮膚塊。在步驟152處，還用熱變色或光變色的標(biāo)志物覆蓋可能帶有指標(biāo)匹配層的皮膚塊。
然后在步驟154處用激光脈沖輻射皮膚塊。用分離或微微交叉的點(diǎn)，以20J/cm2輻射皮膚塊的整個(gè)表面。這些點(diǎn)位于皮膚上，以便確保處理每一個(gè)毛囊。每次應(yīng)用時(shí)用以輻射皮膚的激光脈沖的數(shù)目根據(jù)點(diǎn)的大小而定，后者取決于激光的功率。功率較高的能量可以在5毫秒脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)獲得必要的20J/cm2能量，從而使用的點(diǎn)較大。尺寸為7毫米的點(diǎn)表示在當(dāng)前技術(shù)下可用的較高功率和大得足在合理的時(shí)間內(nèi)有效處理區(qū)域的點(diǎn)之間權(quán)衡考慮的結(jié)果。熱變色或光變色的指示物為操作者指明那些已被處理過(guò)了的皮膚部分。
醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，如果在同一療程中只對(duì)皮膚塊照射一次，可以獲得更好的效果。理想情況是皮膚塊的每個(gè)部分應(yīng)該接收一個(gè)提供20J/cm2注量的5毫秒激光脈沖。
在步驟156處，經(jīng)過(guò)大約一個(gè)月的間隔后重復(fù)此方案。一般來(lái)說(shuō)，第一個(gè)療程不可能完全成功地去除所有毛發(fā)。不含毛干的毛囊不能接收充分的照射以保證未來(lái)不再生長(zhǎng)。如果沒(méi)有毛干的附加吸收，會(huì)導(dǎo)致溫度低于有效損壞生發(fā)組織所需要的溫度。在第一次輻射期間，大部分帶有毛發(fā)的毛囊會(huì)被摧毀。然后，經(jīng)過(guò)休息期后，先前沒(méi)有產(chǎn)生毛發(fā)的毛囊長(zhǎng)出了自己的毛發(fā)，這樣就可以對(duì)這些毛囊再進(jìn)行處理，使得新長(zhǎng)出的毛發(fā)被摧毀。為了完全除去毛發(fā)，該過(guò)程一般要重復(fù)3到4次，同時(shí)必須重復(fù)步驟149處的毛發(fā)再染色過(guò)程。2．處理多余靜脈的方法變石激光系統(tǒng)還可以應(yīng)用在美容中，如非治療性多余靜脈處理。血管擴(kuò)張通常表現(xiàn)為靜脈曲張和毛細(xì)管擴(kuò)張的腿靜脈。曲張的靜脈分為三類(lèi)擴(kuò)張的隱靜脈，擴(kuò)張的表面分支和擴(kuò)張小靜脈。更概括的分類(lèi)是多余腿靜脈。光療法，硬化療法以及靜脈去除是處理這些情況的通常方式。每種治療方法都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。在本發(fā)明中，綜合運(yùn)用光療法和硬化療法可以獲得單個(gè)療法無(wú)法取得的結(jié)果和成功率。
圖7A表示的是在運(yùn)用本發(fā)明原則時(shí)綜合運(yùn)用光和硬化療法的技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，此技術(shù)包括使用變石激光對(duì)目標(biāo)血管進(jìn)行紅外照射，下一次照射要等到光療法的破壞效果在目標(biāo)血管中實(shí)現(xiàn)后才能進(jìn)行。等待時(shí)間結(jié)束后，對(duì)血管實(shí)行硬化療法。也可以如圖7B所示及如后文的討論那樣，先實(shí)施硬化療法，然后休息，最后對(duì)多余的血管進(jìn)行近紅外輻射。
更詳細(xì)地說(shuō)，首先在步驟310-316進(jìn)行光療法。過(guò)程中的第一步，即步驟310，是估計(jì)目標(biāo)靜脈曲張和毛細(xì)管擴(kuò)張腿靜脈的大小和深度。盡管可以使用測(cè)量工具，一般來(lái)說(shuō)富有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生可以憑肉眼進(jìn)行此操作。
在步驟312中，目標(biāo)血管的大小可以決定有效的脈沖持續(xù)時(shí)間和總注量。理想的脈沖持續(xù)時(shí)間應(yīng)該和血管的熱放松時(shí)間非常相近。熱放松時(shí)間是血管尺寸的函數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，處理曲張的靜脈之類(lèi)的血管時(shí)，希望獲得的總有效脈沖持續(xù)時(shí)間大于1毫秒，在較大血管的情況下，時(shí)間優(yōu)選5到100毫秒。
血管的尺寸還可以決定總注量。在脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)，注量應(yīng)該高得足夠?qū)⒀鼙诘臏囟忍岣叩绞菇M成蛋白質(zhì)失活。70℃的溫度是可以接收的目標(biāo)。通常，積累的總注量?jī)?yōu)選高于5J/cm2，但是，15-30J/cm2的注量范圍對(duì)于大多數(shù)情況更常見(jiàn)，最優(yōu)選值大約為20J/cm2。
在步驟314處，基于血管的深度和尺寸選擇輻射光的波長(zhǎng)。通常對(duì)于接近皮膚表面的較小毛細(xì)管擴(kuò)張靜脈，理想的波長(zhǎng)為577-585納米。該波長(zhǎng)條件下限定的穿透深度并不是大的障礙，理想情況是獲得較高的選擇性。然而對(duì)于更深和更大的血管，近紅外光線是理想的波長(zhǎng)。較深的血管需要被真皮和表皮吸收較少的波長(zhǎng)。光線可以穿透到血管的深度，而不會(huì)被黑色素吸收。帶有較大交叉區(qū)域的血管要求近紅外光線用于更有效的交叉區(qū)域加熱。圖4顯示的是，波長(zhǎng)766納米的變石激光比684納米的紅寶石激光更容易被血紅蛋白和氧和血紅蛋白吸收。
圖8顯示的是血管交叉區(qū)域，內(nèi)部有流明壁214環(huán)繞的流明210。對(duì)于箭頭214表示的入射光，血管直接暴露壁中的小區(qū)域一般可以吸收577-585納秒范圍內(nèi)的光(參見(jiàn)數(shù)字216)。對(duì)于顯示的較大血管，這就限制了實(shí)現(xiàn)光的摧毀性效果的區(qū)域。與之相對(duì)的是，當(dāng)使用吸收效率較低的近紅外光線時(shí)，加熱區(qū)域218被擴(kuò)展，使其可以覆蓋內(nèi)部210中的更大部分和更多一些的血管壁212。血管越大，更需要這種被擴(kuò)展的區(qū)域。特別要說(shuō)明的是，理想的光源是755納米波長(zhǎng)的變石激光。盡管如此，波長(zhǎng)范圍在710到810之間的變石激光也可能獲得一定的成功。還可以使用過(guò)濾的閃光燈光源，紅寶石，半導(dǎo)體二極管，摻有鈦的晶體和摻有釹的晶體。
回到圖7A，在輻射前的步驟315中，含有多余血管的待輻射皮膚塊上覆蓋了熱敏或光敏的輻射指示物。指示物告知操作者哪些部分的皮膚已經(jīng)被照射。指示物可能是暴露在激光或激光產(chǎn)生的熱量下時(shí)會(huì)融化的溫度指示液或指示棒。例如OmegaEngineering公司出品的OMEGALAQTM，盡管該產(chǎn)品的生物兼容性尚未經(jīng)過(guò)確認(rèn)。
當(dāng)用近紅外光線輻射皮膚時(shí)，使用熱變色或光變色指示器非常有用。當(dāng)皮膚暴露在577-585納米等頻率較短的光線下時(shí)，皮膚上會(huì)立刻發(fā)生顏色變化，作為皮膚上被處理區(qū)域的標(biāo)記。當(dāng)使用近紅外光線照射皮膚時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生這種效果。使用隨光線或光線產(chǎn)生的熱量而發(fā)生色彩或形態(tài)變化的指示物，可以有助于指示出皮膚上被處理過(guò)的部分。
然后在步驟316處使用選定波長(zhǎng)的光，以有效脈沖持續(xù)時(shí)間和注量，對(duì)包含多余血管的真皮進(jìn)行照射。盡管可以使用恒定振幅和近似恒定振幅的脈沖，本發(fā)明中最好使用脈沖持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的脈沖周期加熱技術(shù)。
下一步(318)是光療后的等待期或靜止期。該時(shí)期可短至12個(gè)小時(shí)，也可長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月。必須經(jīng)過(guò)等待期的原因還不明確。理論上認(rèn)為，這段時(shí)間允許光療法的破壞效果在目標(biāo)血管上穩(wěn)定下來(lái)。
最后當(dāng)靜止期結(jié)束后，在步驟320處對(duì)血管使用硬化療法。這可以象一般情況下將硬化劑注射入血管那樣進(jìn)行。理想的硬化劑包括高滲鹽溶液和葡萄糖或其他溶液。也可以在這些溶液中加入賽羅卡因等局部麻醉劑，幫助控制疼痛。這在硬化療法中將詳細(xì)討論，此處的引述指的是其全部?jī)?nèi)容。
圖7顯示的是另一個(gè)綜合運(yùn)用本發(fā)明的光療和硬化療法的實(shí)施例。第二個(gè)實(shí)施例與圖7A所示的技術(shù)類(lèi)似，只是圖7A中的照射步驟310-316對(duì)應(yīng)于圖7B中的照射步驟326-334。第二個(gè)實(shí)施例還采用了靜止期324，硬化療法在步驟322處進(jìn)行。然而，差別在于硬化療法322是在步驟326-334中的照射之前進(jìn)行的。步驟324的靜止時(shí)間在硬化療法322之后，然后才是照射步驟326-334。
激光系統(tǒng)可以作為工具包的一個(gè)部分出售，它包括怎樣如圖7A和7B所示綜合運(yùn)用硬化療法和激光照射提出建議的指導(dǎo)手冊(cè)。工具包還包括表示已使用硬化劑進(jìn)行輻射的指示物。綜合使用光療法和硬化療法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果首先用在755納米處產(chǎn)生5毫秒脈沖的激光照射多個(gè)病人，然后使用根據(jù)通用原則的硬化療法對(duì)病人進(jìn)行治療。
識(shí)別出待處理的區(qū)域，放置模板使待處理的靜脈以容易識(shí)別的方式排列。在模板上標(biāo)識(shí)出解剖標(biāo)志和皮膚傷害，使得可以精確地復(fù)制放置方法。用一支皮膚標(biāo)記筆標(biāo)記出6個(gè)穿孔，以設(shè)置照片和治療位點(diǎn)的索引。照兩張基線照片。用以下方法之一處理位點(diǎn)1)15.0J/cm2，單脈沖；2)15J/cm2，雙脈沖；3)20J/cm2，單脈沖；4)20J/cm2，雙脈沖；以及30J/cm2，激光的單輻射脈沖。該處理完成后，約定病人大約4周后見(jiàn)面復(fù)診。
在第二次見(jiàn)面時(shí)，再次將模板應(yīng)用到處理地點(diǎn)；匹配標(biāo)志；再標(biāo)記匹配標(biāo)記孔。使用第一療程中同樣的方案照出照片。再使用單脈沖或多脈沖的20J/cm2處理該區(qū)域。
有一些病人需要過(guò)4周后再次接受處理。用同樣的方案進(jìn)行處理，每個(gè)情況中使用兩個(gè)脈沖的20J/cm2。
在最后一次光療后的4周內(nèi)對(duì)所有的病人實(shí)施硬化療法。每個(gè)案例中，4-7cc濃度為23.4％的消毒后未經(jīng)保存的鹽溶液以30∶1的比例與2％的木卡因混合后，使用帶有放大鏡輔助觀察的30刻度的針頭，將其注射到任何還剩下的蛛網(wǎng)靜脈中。
有限研究的一般結(jié)果表明，大多數(shù)病人清除了76％以上的靜脈，一些病人甚至能完全清除靜脈。圖9總結(jié)了實(shí)驗(yàn)中包含的由不同注量產(chǎn)生的不同結(jié)果。特別是單脈沖時(shí)15J/cm2，單脈沖時(shí)20J/cm2，雙脈沖時(shí)20J/cm2以及單脈沖時(shí)30J/cm2。每個(gè)案例中，平均和一般的改進(jìn)效果超過(guò)80％。
盡管參照本優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了特定的表示和介紹，本領(lǐng)域的技術(shù)人員無(wú)需脫離權(quán)利要求定義的本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)和范圍，即可實(shí)現(xiàn)形式和細(xì)節(jié)的多種變化。
權(quán)利要求
1．一種處理皮膚樣本的激光系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括長(zhǎng)脈沖的變石激光，產(chǎn)生1到50J的能量，產(chǎn)生的激光輸出脈沖有效持續(xù)時(shí)間為5到100毫秒之間，注量在10到50J/cm2之間，點(diǎn)尺寸在0.1到10cm2之間；以及光傳送系統(tǒng)，將激光輸出脈沖發(fā)送到病人的皮膚目標(biāo)上。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的變石激光的共振腔產(chǎn)生由多種共振模式組成的激光輸出脈沖。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的變石激光的共振腔有半球狀的設(shè)置。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的變石激光包括彎曲的全反射鏡和平面的或近似平面的部分反射鏡，它們共同構(gòu)成了包含變石增益媒質(zhì)的共振腔。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的變石激光包括全反射鏡和部分反射鏡，它們共同定義了包含變石增益媒質(zhì)的共振腔，其中至少有一面鏡子的曲率比熱透鏡的焦距短，熱透鏡是在產(chǎn)生激光輸出脈沖時(shí)在變石增益媒質(zhì)中產(chǎn)生的。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的變石激光包括全反射鏡和部分反射鏡，它們共同定義了包含變石增益媒質(zhì)的共振腔，其中至少有一面鏡子的曲率比鏡之間的距離短。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的鏡之間的距離至少比一面鏡的曲率半徑要小，這里所說(shuō)的鏡子包括產(chǎn)生激光輸出脈沖時(shí)變石增益媒質(zhì)中產(chǎn)生的熱透鏡。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的光傳送系統(tǒng)將激光輸出脈沖發(fā)送到皮膚目標(biāo)上面積至少1平方厘米的區(qū)域上。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的變石激光器每秒產(chǎn)生0.5到10次激光輸出脈沖。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的長(zhǎng)脈沖變石激光器包括變石增益媒質(zhì)；至少一個(gè)閃光燈，用于泵送變石激光媒質(zhì)；電源，可連接用于向至少一個(gè)閃光燈供電；以及主動(dòng)式脈沖形成網(wǎng)絡(luò)，控制對(duì)至少一個(gè)電源供電的閃光燈的激勵(lì)。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述的主動(dòng)式脈沖形成網(wǎng)絡(luò)包括至少一個(gè)晶體管，能至少為一個(gè)閃光燈開(kāi)關(guān)電源。
12．根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述的主動(dòng)式脈沖形成網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的晶體管，它們并聯(lián)連接從而為至少一個(gè)閃光燈開(kāi)關(guān)電源。
13．根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述的活動(dòng)的脈沖形成網(wǎng)絡(luò)調(diào)整通過(guò)至少一個(gè)閃光燈的電流，產(chǎn)生由持續(xù)時(shí)間內(nèi)系列子脈沖組成的激光輸出脈沖。
14．一種處理皮膚樣本的激光系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括增益媒質(zhì)；至少一個(gè)閃光燈，用于泵送變石激光媒質(zhì)；電源，可連接用于向至少一個(gè)閃光燈供電；以及一個(gè)主動(dòng)式脈沖形成網(wǎng)絡(luò)，控制對(duì)至少一個(gè)電源供電的閃光燈的激勵(lì)，調(diào)整通過(guò)至少一個(gè)閃光燈的電流，產(chǎn)生包括持續(xù)時(shí)間內(nèi)系列子脈沖的激光輸出脈沖；以及光傳送系統(tǒng)，將激光輸出脈沖發(fā)送到病人的皮膚目標(biāo)上。
15．一種皮膚樣本的激光處理方法，該方法包括產(chǎn)生激光輸出脈沖，持續(xù)時(shí)間為5到100毫秒，注量在10到50J/cm2之間，波長(zhǎng)在730到780納米；以及將激光輸出脈沖傳送到病人的皮膚目標(biāo)上。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括用多種共振模式產(chǎn)生激光輸出脈沖。
17．根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括在變石激光器的半球形共振腔內(nèi)產(chǎn)生激光輸出脈沖。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括使用變石增益媒質(zhì)周?chē)那嫒瓷溏R和部分反射的反射鏡構(gòu)筑共振腔。
19．根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括用全反射鏡和部分反射的反射鏡構(gòu)筑共振腔；并提供至少一面曲率半徑小于熱透鏡的焦距的鏡子，熱透鏡是產(chǎn)生激光輸出脈沖的過(guò)程中在變石增益媒質(zhì)中產(chǎn)生的。
20．根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括用全反射鏡和部分反射的反射鏡構(gòu)筑共振腔；并使鏡子間的距離比至少一面鏡子的曲率半徑小。
21．根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括從一系列持續(xù)時(shí)間較短的子脈沖中產(chǎn)生激光輸出脈沖。
22．一種毛發(fā)去除激光系統(tǒng)，包括長(zhǎng)脈沖的變石激光，產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間為5到50毫秒之間，注量在10到50J/cm2之間的激光輸出脈沖；將激光輸出脈沖發(fā)送到病人帶有毛發(fā)的皮膚目標(biāo)上的光傳送系統(tǒng)。
23．根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括應(yīng)用在皮膚上的局部標(biāo)識(shí)物，對(duì)于激光輸出脈沖作出可見(jiàn)性反應(yīng)。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述的局部標(biāo)識(shí)物為操作者提供一個(gè)輻射指示器，用于指示出用激光輸出脈沖處理過(guò)的皮膚部分。
25．根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括指標(biāo)匹配局部用制劑，應(yīng)用在皮膚上使得激光輸出脈沖能深深地透入皮膚。
26．根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述的指標(biāo)匹配用制劑和輻射指示器包含在普通的局部應(yīng)用載體中。
27．根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中的長(zhǎng)脈沖變石激光器包括變石增益媒質(zhì)；至少一個(gè)閃光燈，用于泵送變石激光媒質(zhì)；電源，可連接用于向至少一個(gè)閃光燈供電；以及一個(gè)主動(dòng)式脈沖形成網(wǎng)絡(luò)，控制至少一個(gè)電源供電的閃光燈的激勵(lì)。
28．根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，主動(dòng)式脈沖形成網(wǎng)絡(luò)調(diào)整通過(guò)至少一個(gè)閃光燈的電流，產(chǎn)生由持續(xù)時(shí)間內(nèi)系列子脈沖組成的激光輸出脈沖。
29．一種非治療性毛發(fā)去除的方法，包括產(chǎn)生波長(zhǎng)在710-810納米之間的激光；和用有效脈沖持續(xù)時(shí)間超過(guò)1毫秒的激光照射帶有毛發(fā)的皮膚。
30．根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括用10到50J/cm2范圍內(nèi)的注量照射帶有毛發(fā)的皮膚。
31．根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括在一個(gè)療程中照射一次皮膚上帶有毛發(fā)的部分。
32．根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，還包括進(jìn)行多個(gè)療程的治療。
33．根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括在兩次療程之間至少休息幾個(gè)星期。
34．根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括在照射帶有毛發(fā)的皮膚之前，將局部指示物運(yùn)用到對(duì)激光產(chǎn)生可見(jiàn)反應(yīng)的帶有毛發(fā)的皮膚上。
35．根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括在照射帶有毛發(fā)的皮膚之前，采用指標(biāo)匹配局部制劑，使得激光輸出脈沖能深深地透入帶有毛發(fā)的皮膚。
36．根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，可以在系列子脈沖中產(chǎn)生激光。
37．根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括用波長(zhǎng)大約為755納米的激光照射帶有毛發(fā)的皮膚。
38．一種對(duì)于多余血管的非治療性處理方法，包括用光照射血管，使得血管或血管壁失活；對(duì)血管實(shí)施硬化療法；在照射血管和硬化療法之間等待一段時(shí)間。
39．根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包括在對(duì)血管實(shí)施硬化療法之前，對(duì)皮膚進(jìn)行照射的步驟。
40．根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，等待一段時(shí)間的步驟包含的等待時(shí)間為12小時(shí)到6個(gè)月之間。
41．根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，實(shí)施硬化療法的步驟包括將硬化劑注入血管。
42．根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中還包括觀察多余血管的大??；基于觀察到的大小選擇照射的脈沖持續(xù)時(shí)間；以及對(duì)選定的脈沖持續(xù)時(shí)間實(shí)施照射。
43．根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，進(jìn)行照射的過(guò)程包括在選定的脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生一系列分離的光脈沖。
44．根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還進(jìn)一步包括觀察多余血管的深度；至少部分基于觀察到的深度，選擇光的波長(zhǎng)；以及用選定波長(zhǎng)的光進(jìn)行照射。
45．根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，照射血管的過(guò)程包括用近紅外光照射血管。
46．根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，進(jìn)行照射的過(guò)程包括對(duì)于選定的脈沖持續(xù)時(shí)間產(chǎn)生一系列的分離光脈沖。
47．根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包括將指示物放置在待照射的皮膚上用以指示已被照射過(guò)的皮膚部分。
48．根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包括在執(zhí)行照射皮膚的步驟前，進(jìn)行硬化療法的步驟。
49．一種處理多余血管的工具包，包括近紅外光源，用于以能破壞血管的光對(duì)血管進(jìn)行照射；以及對(duì)光源的指令，告知其在照射血管和將硬化劑注入血管之間等待一個(gè)靜止期。
50．根據(jù)權(quán)利要求48所述的工具包，還包括用于注射入血管的硬化劑。
51．根據(jù)權(quán)利要求49所述的工具包，其中所述的指令推薦一個(gè)12小時(shí)到6個(gè)月之間的休息期。
52．根據(jù)權(quán)利要求49所述的工具包，其中的光源是以對(duì)應(yīng)于血管的熱放松時(shí)間的脈沖持續(xù)時(shí)間照射血管。
53．根據(jù)權(quán)利要求52所述的工具包，其中的光源在選定的脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生一系列分離的光脈沖。
54．根據(jù)權(quán)利要求52所述的工具包，其中所述的脈沖時(shí)間在1到100毫秒之間。
55．根據(jù)權(quán)利要求49所述的工具包，其中所述的光源是變石激光器。
56．根據(jù)權(quán)利要求49所述的工具包，還包括對(duì)近紅外光源發(fā)出的光進(jìn)行反應(yīng)的標(biāo)志物。
全文摘要
本發(fā)明涉及處理皮膚樣本的長(zhǎng)脈沖變石激光。使用變石可以在近紅外條件下,特別是在755上下50nm的范圍內(nèi)操作。此范圍內(nèi)的紅外線具有良好的穿透力,同時(shí)獲得可接受的血紅蛋白相對(duì)黑色素的吸收比例。在操作中,激光產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間在5到100毫秒之間,注量在10到50J/cm
文檔編號(hào)A61B17/22GK1220591SQ97194499
公開(kāi)日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1997年4月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月9日
發(fā)明者古本亙, 喬治·周, 大衛(wèi)·H·麥克丹尼爾, 艾瑞克·考斯曼, 安托尼奧·G·雷佐 申請(qǐng)人:希諾索爾公司