CN117881354A - 用于对组织的分数烧蚀处理的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于执行对生物组织的处理的设备，该设备包括：激光***，被配置为提供激光束，该激光束具有在3.0微米(μm)至3.25μm的范围内(包括3.0μm和3.25μm)的波长以及在10μm至45μm的范围内(包括10μm和45μm)的光斑尺寸；以及控制器，耦接到激光***并且被配置为按照损伤图案在生物组织上扫描激光束，该损伤图案具有大小被设置为在0.1mm至1mm的范围内(包括0.1mm和1mm)的间距。

Description

用于对组织的分数烧蚀处理的装置和方法

相关申请

本申请要求于2021年9月2日提交的序列号为63/240,119的美国临时申请和于2021年9月13日提交的序列号为63/243,489的美国临时申请的优先权，该两个美国临时申请的主题均为“APPARATUS AND METHOD FOR FRACTIONAL ABLATIVE TREATMENT OFTISSUE”，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本技术领域总体上涉及使用激光能量对生物组织进行分数烧蚀处理。

背景技术

使用定向激光能量的完全烧蚀生物组织处理方法对于诸如可以改善皱纹或松弛皮肤的紧致换肤之类的处理非常有效，但可能具有显著的长期副作用，这使它们失去了吸引力。作为响应，已经开发了分数激光烧蚀处理。在这种处理期间，会创建由未受损皮肤区域分开的损伤柱。这种柱可以使用扫描仪或微透镜或衍射光学器件来创建。这会得到诸如纹理、细纹、皱纹、疤痕和异常色素沉着之类的皮肤属性的改善。大的优点是：由于快速愈合和不完全烧蚀，因此与完全烧蚀处理相比，其停工时间和副作用的严重程度减小，并且持续时间相对较短。

然而，常规分数烧蚀处理的效果低于完全烧蚀处理。造成这种情况的主要原因是很大一部分皮肤未被处理。换言之，具有“受控损伤”的皮肤面积较低。此外，常规分数烧蚀处理的社交停工时间为约3至15天，而理想地需要缩短，例如为1至3天。

发明内容

一些方面和实施例涉及用于处理生物组织的方法和设备。

根据示例性实施例，提供了一种用于执行对生物组织的处理的设备，该设备包括：激光***，被配置为提供激光束，该激光束具有在3.0微米(μm)至3.25μm的范围内(包括3.0μm和3.25μm)的波长以及在10μm至45μm的范围内(包括10μm和45μm)的光斑尺寸；以及控制器，耦接到激光***并且被配置为按照损伤图案在生物组织上扫描激光束，该损伤图案具有间距，间距的大小被设置为在0.1mm至1mm的范围内(包括0.1mm和1mm)。

在一个示例中，该光斑尺寸在30μm至45μm的范围内(包括30μm和45μm)。

在一个示例中，该激光***被配置为生成脉冲辐射，使得每个脉冲的辐射曝光量(RE)在30J/cm²至6000J/cm²的范围内(包括30J/cm²和6000J/cm²)。在另一示例中，每个脉冲的RE在100J/cm²至4000J/cm²的范围内(包括100J/cm²和4000J/cm²)。

在一个示例中，该损伤图案是斑点阵列或线阵列。

在一个示例中，该损伤图案是生物组织的表面上的斑点阵列，其中斑点的数量密度在100个斑点/cm²至10000个斑点/cm²的范围内(包括100个斑点/cm²和10000个斑点/cm²)。

在一个示例中，该激光***被配置为生成脉冲辐射，并且该损伤图案包括烧蚀柱，该烧蚀柱的柱密度被定义为生物组织的每平方厘米的柱数，并且对于25、50、100、200、250、300、350、450、550、650、750、900、1000、1500、2000和3000μm的烧蚀深度，柱密度的最大值分别为10000、7500、6500、5000、4000、3500、3000、2500、1800、1700、1600、1500、1400、1300、1000和500。

在一个示例中，该激光***被配置为生成脉冲辐射，并且该损伤图案包括烧蚀柱，该烧蚀柱的柱密度被定义为生物组织的每平方厘米的柱数，并且对于25、50、100、200、250、300、350、450、550、650、750、900、1000、1500、2000和3000μm的烧蚀深度，柱密度的最小值分别为1300、1200、1100、1000、1000、1000、1000、1000、1000、1000、900、800、700、600、500和300。

在又一示例中，该柱密度具有通过在相邻柱密度和烧蚀深度值之间进行插值而获得的柱密度和烧蚀深度的介值。

在一个示例中，该激光***被配置为生成脉冲辐射，该损伤图案是斑点阵列，并且该控制器还被配置为扫描激光束，使得每个脉冲的辐射曝光量(RE)在位于该阵列的一个或多个边缘附近的斑点上减少。

在一个示例中，该损伤图案是点阵列，并且该控制器还被配置为扫描激光束，使得斑点的数量密度在该阵列的一个或多个边缘附近较低。

在一个示例中，该斑点阵列中的每个斑点和该线阵列中的每条线的烧蚀深度在25μm至3000μm的范围内(包括25μm和3000μm)。

在一个示例中，该激光***被配置为生成脉冲辐射，使得每个脉冲的峰值功率在0.1W至50W的范围内(包括0.1W和50W)。

在一个示例中，该激光束入射在生物组织的表面上，其中，光斑具有准高斯分布、平顶分布或贝塞尔-高斯分布的强度分布。

在一个示例中，控制器还被配置为控制或调制激光***的至少一个激光参数。在一个示例中，该激光***的激光源被配置为在脉冲模式下操作，并且该至少一个激光参数包括在1微秒(μs)至250毫秒(ms)的范围内(包括1μs和250ms)的脉冲持续时间以及在5％至90％的范围内(包括5％和90％)的占空比。

在一个示例中，该激光束的M²值在1.0至1.5的范围内(包括1.0和1.5)。在另一示例中，该激光束的M²值在1.0至1.3的范围内(包括1.0和1.5)。

在一个示例中，该激光***包括：激光模块，包括至少一个激光源；差频发生器，位于手持件内；光学聚焦***，位于该手持件内，并且被配置为将激光束聚焦成光斑尺寸；以及，光纤，耦接到该激光模块和该差频发生器。

在一个示例中，差频发生器是光参量振荡器(OPO)。

在一个示例中，从OPO生成的激光辐射的激光束被引导到生物组织的处理区域上，该激光束被配置为执行组织烧蚀和凝固。

在一个示例中，从OPO发射的激光辐射的至少一部分被引导回到激光模块。

在一个示例中，该设备还包括位于手持件内的扫描仪。

在一个示例中，该激光模块包括两个二极管泵浦光纤激光源。在另一示例中，单模(SM)光纤将从两个二极管泵浦光纤激光源中的每个二极管泵浦光纤激光源发射的激光辐射输送到复用器中，在该复用器中激光辐射被组合并通过该光纤输送到差频发生器。在一个示例中，从两个二极管泵浦光纤激光源中的每个二极管泵浦光纤激光源发射的激光辐射被混合并通过该光纤输送到差频发生器。

根据另一示例性实施例，提供了一种对生物组织进行烧蚀激光处理的方法，该方法包括：生成激光束，该激光束具有在3.0微米(μm)至3.25μm的范围内(包括3.0μm和3.25μm)的波长以及在10μm至45μm的范围内(包括10μm和45μm)的光斑尺寸；以及用激光束在生物组织上创建损伤图案。

在一个示例中，该光斑尺寸在30微米至45微米的范围内(包括30微米和45微米)。

在一个示例中，该损伤图案包括烧蚀柱，并且该激光束输送脉冲激光辐射，该烧蚀柱的柱密度被定义为生物组织的每平方厘米的柱数，并且对于25、50、100、200、250、300、350、450、550、650、750、900、1000、1500、2000和3000μm的烧蚀深度，该柱密度的最大值分别为10000、7500、6500、5000、4000、3500、3000、2500、1800、1700、1600、1500、1400、1300、1000和500。

在一个示例中，该损伤图案包括烧蚀柱，并且该激光束输送脉冲激光辐射，该烧蚀柱的柱密度被定义为生物组织的每平方厘米的柱数，并且对于25、50、100、200、250、300、350、450、550、650、750、900、1000、1500、2000和3000μm的烧蚀深度，该柱密度的最小值分别为1300、1200、1100、1000、1000、1000、1000、1000、1000、1000、900、800、700、600、500和300。

在另一示例中，该方法包括通过在相邻柱密度和烧蚀深度值之间进行插值而获得柱密度和烧蚀深度的介值。

根据另一示例性实施例，提供了一种被配置为提供用于执行对生物组织的处理的激光辐射的激光***，该激光***包括：激光模块，包括至少一个激光源；光学聚焦***，被配置为将由该至少一个激光源生成的激光辐射的激光束聚焦成光斑尺寸；手持件，被配置为按照损伤图案将激光束引导到生物组织上；差频发生器，位于该手持件内；以及，光纤，耦接到激光模块和差频发生器。

在一个示例中，差频发生器是光参量振荡器(OPO)。在一个示例中，从OPO发射的激光辐射的至少一部分被引导回到激光模块。在一个示例中，该激光模块包括两个二极管泵浦光纤激光源。在一个示例中，两个光纤激光器中的第一光纤激光器被配置为生成波长在1.00μm至1.05μm的范围内的激光辐射，而这两个光纤激光器中的第二光纤激光被配置为生成波长在1.5μm至1.6μm的范围内的激光辐射。在一个示例中，束斑的光斑尺寸在10μm至45μm的范围内(包括30μm和45μm)。在一个示例中，由这两个光纤激光器生成的激光辐射的光束的M²值在1.0至1.5的范围内(包括1.0和1.5)。在一个示例中，激光***还包括位于手持件内的扫描仪，该扫描仪被配置为在生物组织上创建损伤图案。在一个示例中，光学聚焦***位于手持件内。

根据另一示例性实施例，提供了一种被配置为提供用于执行对生物组织的处理的激光辐射的激光***，该激光***包括：激光辐射的光束，具有在3.0微米(μm)至3.25μm的范围内(包括3.0μm和3.25μm)的波长以及在1.0至1.5的范围内(包括1.0和1.5)的M²值；手持件，被配置为按照损伤图案将激光辐射的光束引导到生物组织上；以及，光纤，被配置为将由激光源生成的激光辐射传输到手持件。在一个示例中，激光辐射的光束的光斑尺寸在10μm至45μm的范围内(包括10μm和45μm)。在一个示例中，光纤的纤芯直径在10μm至90μm的范围内(包括10μm和90μm)。

下面详细讨论另外的其他方面、实施例以及这些示例方面和实施例的优点。此外，应当理解，前述信息和下面的详细描述仅是对各个方面和实施例的说明性示例，并且旨在提供用于理解所要求保护的方面和实施例的性质和特征的概述或框架。本文公开的实施例可以与其他实施例组合，并且对“实施例”、“示例”、“一些实施例”、“一些示例”、“备选实施例”、“各种实施例”、“一个实施例”、“至少一个实施例”、“该实施例和其他实施例”、“某些实施例”等的引用不一定是相互排斥的，并且旨在指示所描述的特定特征、结构或特性可被包括在至少一个实施例中。本文中这种术语的出现不一定都指代相同的实施例。

附图说明

下面参考附图讨论至少一个实施例的各个方面，这些附图并不旨在按比例绘制。该附图被包括以提供对各个方面和实施例的说明和进一步理解，并且被并入本说明书并构成本说明书的一部分，但不旨在作为对任何特定实施例的限制的定义。附图与说明书的其余部分一起用于说明所描述和要求保护的方面和实施例的原理和操作。在附图中，各个图中所示的每个相同或几乎相同的组件由相似的数字表示。为清楚起见，并非每个组件都可能在每个图中标出。在附图中：

图1是示出了在2.5微米至3.5微米的波长范围内的水吸收以及根据本发明的方面的激光***的工作波长的范围的一个示例的图；

图2是根据本发明的方面的微分数损伤图案的一个示例的示意图；

图3A至图3C是根据本发明的方面的微分数损伤图案的其他示例的示意图；

图4是根据本发明的方面的对应变化的脉冲能量的斑点阵列的示意图；

图5是根据本发明的方面的具有变化的间距的斑点阵列的示意图；

图6是示出了根据本发明的方面的斑点密度与扫描尺寸的关系的曲线图；

图7是示出了根据本发明的方面的脉冲能量与扫描尺寸的关系的曲线图；

图8是示出了根据本发明的一个或多个方面的最大数量密度与烧蚀深度的关系的曲线图；

图9是根据本发明的一个或多个方面的激光***的一个示例的示意图；

图10是根据本发明的一个或多个方面的手持件的两个示例的外部透视图；

图11是根据本发明的方面的手持件的一个示例的示意图；

图12A和图12B是示出了从根据本发明的方面执行的试验测量到的处理区域和控制区域的TEWL值的柱状图；以及

图13是示出了根据本发明的方面的烧蚀深度作为辐射曝光量的函数的曲线图。

具体实施方式

概述

如上面所提到的，常规分数激光烧蚀处理的效果低于完全烧蚀处理，仍然需要在不增加社交停工时间的情况下通过增加处理面积来提高效果的能力。根据至少一个实施例，这通过减小光斑尺寸来实现。应当理解，所述光斑尺寸是指生物组织的表面上的束斑(或光束尺寸)。光斑尺寸约等于烧蚀柱的直径，其是确定愈合时间和社交停工时间的主要因素。常规分数激光处理设备的光斑尺寸为120微米(μm)或以上。根据至少一个实施例，在小于45μm的量级上的(并且在一些情况下在10μm至30μm的量级上的)光斑尺寸被成功地用在生物组织上。在本文中，这些尺寸被称为“微分数(微分数)”。小的光斑尺寸可以加快愈合，并允许高的数量密度(或覆盖率)，同时大幅降低副作用的程度和持续时间，这得到比常规分数处理高的效果。

根据至少一个实施例，当针对不同的光斑尺寸进行比较时，对于相同的“覆盖率”(其中“覆盖率”被定义为受损面积/总面积)，损伤愈合率与(1/(光斑尺寸))成正比。愈合率进而与处理后停工时间成反比。因此，通过较小的光斑尺寸、较小的间距和较高的数量密度，可以获得更接近类似完全烧蚀的效果，同时减少停工时间、风险、不良副作用的程度和持续时间。根据一个实施例，公开了一种被配置为提供光斑尺寸在10μm至45μm的范围内(包括10μm和45μm)的激光束的激光***。如下面进一步详细讨论的，在一些实施例中，激光束还具有在3.0μm至3.25μm的范围内(包括3.0μm和3.25μm)的波长。这些激光能量波长能够以高于烧蚀阈值的辐射曝光量通过将组织水加热至沸腾温度实现从皮肤表面开始的组织烧蚀，在烧蚀区域周围形成最佳凝固区域宽度，以调节组织愈合和再生过程。相比之下，非烧蚀激光处理采用较少被吸收的波长，非烧蚀激光处理加热皮肤组织，并且峰值温度不会达到水的沸点，这主要导致凝固而不是烧蚀。已经发现非烧蚀分数处理对于本文所述的皮肤紧致和皱纹减少处理不是非常有效。

根据一些实施例，对皮肤的分数烧蚀处理可以是基本上垂直于皮肤(即，生物组织)的柱(也被称为烧蚀柱)阵列。在一些实施例中，损伤还可以是线阵列。这些线也可以被称为凹槽。在一些实施例中，这些线可以被打断(被称为“虚线”)。在一些实施例中，对于皱纹或由肌肉运动或皮肤中的胶原***中的朗格线引起的特定方向的这种状况，可以将这些线设置为单向图案以最大化效果并最小化停工时间。

根据一些实施例，烧蚀深度是辐射曝光量(RE)的强函数，这已经通过申请人对离体小型猪皮肤执行的试验而得到验证，离体小型猪皮肤是人类皮肤的良好模型。

根据一些实施例，基于从对人类执行的测试得到的可接受的a)疼痛和b)副作用来确定人类皮肤上的最大密度(每平方厘米的柱数)。根据各种实施例，这些结果提供了：对于给定的波长或波长范围，针对与特定辐射曝光量相对应的各种烧蚀深度，密度(相当于覆盖率)的上限值或边界。

本文公开的方法和***可被应用于皮肤科(皮肤)和妇科(***上皮)。

波长

皮肤科和妇科中用于烧蚀分数换肤或非分数换肤的常规激光是CO₂(具有10.6μm波长)和Er：YAG(具有2.94μm波长)。另一示例还包括皮肤科中的Er：YSGG(具有2.79μm波长)(该波长的商品的一个示例是加利福尼亚州布里斯班的Cutera公司的PearlFractional^TM)。在诸如皮肤或***组织之类的组织中，水是上述激光的主要发色团。皮肤或***组织的含水量通常为70％。水对上述激光波长的吸收系数为：

CO₂(10.6μm)：mua_water＝800cm^-1；mua_skin＝mua_water的70％＝560cm^-1，

Er：YAG，2.94μm，mua_water＝12800cm^-1；mua_skin＝mua_water的70％＝8960cm^-1，而

Er：YSGG，2.79μm，mua_water＝5000cm^-1，mua_skin＝mua_water的70％＝3500cm^-1，

其中，mua_water＝水吸收系数，而mua_skin＝皮肤吸收系数。波长为2.94μm的光被水高度吸收(具有约12800cm^-1的水吸收系数)。由于高的吸收系数，该波长的辐射在很短的深度内被吸收，因此所得的烧蚀效率非常高，在烧蚀区域之外形成薄的凝固区域。利用10.6μm波长的CO₂激光(具有约800cm^-1的水吸收系数)，会获得较厚的凝固区域，并且处理引起的疼痛较重。较厚的凝固区域要在较长的时段内被身体吸收，从而增加了愈合时间。然而，在较长的愈合时间期间，存在更接近新皮肤的更好的皮肤再生，从而得到更好的美容效果，尽管出现诸如留疤之类的副作用的可能性会增加。相比之下，利用2.94μm Er：YAG激光，处理引起的疼痛更轻，并且皮肤愈合更快，从而降低了留疤风险，但美容效果也随之降低。

本文公开的一个或多个实施例使用这样的波长范围，其结合了以下各项的优点：更轻的疼痛、更低的留疤风险、更快的愈合(针对Er：YAG激光波长而被提到)，以及增加的效果(针对CO₂激光波长而被提到)，并且该波长范围具有在针对Er：YAG激光获得的吸收系数和针对CO₂激光获得的吸收系数之间的中间吸收系数。根据一个实施例，水吸收系数在2100至11640cm^-1的范围内。这些水吸收系数是针对以下波长范围获得的：2.75μm至2.85μm以及3.0μm至3.25μm。在一些实施例中，该波长在3.0μm至3.25μm的范围内(包括3.0μm和3.25μm)。

根据另一实施例，使用与在700cm^-1至11640cm^-1的范围内(包括700cm^-1和11640cm^-1)的水吸收系数相对应的波长。在一些实施例中，这包括CO₂激光波长。

图1是示出了在2.5至3.5μm的波长范围内的水(液体)吸收的曲线图，其中在约2.94μm处具有吸收峰值。图1中的阴影区域示出了根据一个实施例的激光***的工作波长的范围的一个非限制性示例，在该示例中，工作波长在3.0μm至3.25μm的范围内(包括3.0μm和3.25μm)。该范围比现有文献中描述的范围更加有限，并且部分地选择该范围以避免2.94μm处的吸收峰值，如上所述该吸收峰值产生有限的凝固效果。例如，使用配置在2.8μm或2.9μm波长的激光将创建增强的烧蚀，但达不到期望的凝固。该凝固区域(例如，凝固宽度)对于所期望的美容效果，将不是最佳的。

根据一些实施例，使用配置有单级OPO的激光***，该单级OPO具有3.05μm波长输出以及在0.1W至50W的范围内(包括0.1W和50W)的峰值功率输出。在另一实施例中，峰值功率输出在0.1W至20W的范围内(包括0.1W和20W)。在至少一个实施例中，单级OPO被配置为输出3.05μm波长下约10W的平均功率。该波长具有约10000cm^-1的水吸收系数，并且已经发现该波长在引起烧蚀方面非常有效。然而，在一些情况下，凝固宽度被认为太小(约20μm)。

根据另一实施例，具有较低吸收系数的波长的激光被用于下述目的：增加贯穿深度并引起附加凝固，这是实现皮肤收缩和更好的美容效果所期望的。根据一些实施例，生成配置有3.20μm波长的激光源，3.20μm波长具有约3635cm^-1的水吸收系数。在一个实施例中，通过下述方式来实现这种波长：在第二OPO级中执行对1.56μm和3.05μm的非线性混合以产生3.20μm。在一些实施例中，生成脉冲辐射，其中，每个脉冲具有在0.1W至50W的范围内(包括0.1W和50W)的峰值功率。例如，在一个实施例中，从第二OPO级出射的激光束包括约3.05μm的第一波长和第一峰值功率、以及约3.2μm的第二波长和第二峰值功率，并且第一峰值功率和第二峰值功率的总和在0.1W至20W的范围内(包括0.1W和20W)。在一个实施例中，这产生了10W的平均功率。根据某些方面，两个波长带的功率分解为：20W总功率的2/3在3.05μm，而1/3在3.20μm。

根据另一实施例，提供了配置为提供如下激光束的第一激光源：该激光束具有在1.4μm至1.6μm的范围内(包括1.4μm和1.6μm)的波长以及在10μm至45μm的范围内(包括10μm至45μm)的光斑尺寸；并且提供了配置为提供如下激光束的第二激光源：该激光束具有在3.0μm至3.25μm(包括3.0μm和3.25μm)的范围内的波长以及在10μm至45μm的范围内(包括10μm和45μm)的光斑尺寸。根据一些实施例，一种处理方法包括：将两个***的光斑尺寸共同定位在生物组织的表面上，同步地或顺序地操作两个激光***，并且按照具有间距的损伤图案在生物组织上扫描两个***的激光束。

在皮肤科和妇科中的应用

根据一些实施例，可以使用所公开的***和方法的皮肤科应用的非限制性示例包括：

1.改善诸如皮肤之类的生物组织的浅层的细纹和皱纹。

2.改善皮肤的深的纹路和皱纹，收紧松弛的皮肤。

3.改善疤痕(例如，痤疮疤痕、跌打损伤疤痕、烧伤疤痕)外观。

4.将药物输送到真皮层。

5.减少例如由阳光灼伤引起的异常的非期望的色素沉着。

根据一些实施例，可以使用所公开的***和方法的妇科应用的非限制性示例包括：

1.改善***松弛、干燥、***壁薄、张力性尿失禁、***困难、排尿困难、性功能以及其他更年期泌尿生殖***症状(GSM)。

2.通过***上皮输送诸如局部应用的激素之类的药物。

分数损伤的图案

根据某些实施例，分数(fractional)损伤的图案包括组织上的斑点阵列和组织上的线阵列中的至少一种。组织上的斑点也可以被称为烧蚀柱。对于斑点阵列，该阵列可以是正方形或六边形或任何其他周期性或随机的图案。如先前所提到的，线也可以被称为凹槽。对于线，这些线可以包括平行线，即由未损伤的皮肤分开的线。在一些实施例中，这些线被“打断”，并且在本文中也被称为“虚线”。下面参考图2以及图3A至图3C进一步描述两种类型的图案。

“微分数”损伤图案

在烧蚀分数处理中，从受伤的柱或凹槽的外表面开始愈合。常规烧蚀分数处理采用比120μm大的光斑尺寸，而本文描述的方法和***采用小得多的光斑尺寸。

可以在低直径柱和高直径柱的结果之间执行比较。愈合率主要与柱的圆柱性表面积成正比。从几何角度可以看出，对于给定面积，愈合率与(1/柱直径)成正比。对于相同的受损表面积/总表面积，直径越小，愈合越快。目标是：最小化停工时间(例如，2至3天)，同时接近用完全烧蚀分数处理获得的效果。小的柱直径可以通过使用小的光斑尺寸(≤45μm)来实现，并且如所提到的，出于本公开的目的，被定义为“微分数(microfractiona])”。通过将激光束聚焦在生物组织的表面上来获得小的激光束斑(光斑尺寸)。该束斑的直径被称为光斑尺寸，并且对于高斯光束，被定义为辐照度为最大值的(1/e²)或13.5％的圆的直径。为了获得给定覆盖率，并且根据至少一个实施例，提出了结合使用较小的光斑尺寸与高的每平方厘米的数量密度，这会得到短的停工时间和较高的效果。还可以在柱的底部处添加凝固区域，并且在下面进一步详细描述。

图2是微分数损伤图案的非限制性示例。根据一个实施例，光斑尺寸在10μm至45μm的范围内(包括10μm和45μm)。

根据至少一个方面，假设：通过使用这种小的光斑尺寸的微分数处理，新皮肤是真正的再生，这意味着皮肤显示出正常的胶原蛋白和弹性蛋白结构。这与当使用较大光斑时具有可见的疤痕的异常的胶原蛋白和弹性蛋白结构皮肤形成对比。

期望的1天或更短的伤口闭合时间

非常期望皮肤上的烧蚀伤口尽可能快地闭合。这不仅可以得到更好的美容效果，而且还可以降低感染的可能性。本文所公开的微分数***和方法以其固有的优点得到如此快速的愈合。

假设经皮水分散失(TEWL)可被用作伤口闭合的度量。紧接在微分数烧蚀处理之后，预期：由于皮肤中的孔的位置处的皮肤屏障功能的丧失，TEWL会增加。一旦伤口基本闭合并重新上皮化，预期TEWL值会恢复到接近其基线值。

进行了一项实验来测试该假设。使用(Courage和Khazaka TM300)和激光设备(配备有3.0μm和3.25μm波长、50μm光斑尺寸和扫描仪)来用以下参数对两个受试者执行处理：

·对每位受试者的前臂执行处理

·扫描面积：10mmx10mm，该区域中50个斑点

·x方向间距：0.5mm

·y方向间距：1.0mm

·脉冲能量：8.6mJ

·TEWL的测量：基线、处理后(立即、3小时至4小时、1天、2天、5天)

在图12A和图12B中分别总结了受试者1和2的结果(其中，C＝控制，T＝处理区域，其中处理结果紧靠在控制结果的右侧)，其中示出了基线(BL，在处理之前)、紧接在处理之后(Imm，10分钟内)、处理后3.3小时(3.3h)、处理后1天(1d)、处理后2天(2d)和处理后5天(5d)的测量结果。在处理之后，两名受试者的TEWL立即增加(约1000％)，而在1天之后，处理区域的TEWL接近控制(在“噪声带”内)。因此，通过微分数处理，伤口闭合时间被估计为持续不到1天。根据一个实施例，可以预期用更小(小于50μm)的光斑尺寸实现类似或更短的闭合时间。

柱状或线状损伤的纵横比

根据至少一个实施例，柱状损伤的纵横比被定义为损伤深度与损伤直径的比。根据一个实施例，公开了0.5至100的范围(包括0.5和100)。在另一实施例中，该范围在1.0至100内(包括1.0和100)。对于线，使用线宽而不是直径。

线

根据各种实施例，公开了沿着皱纹或疤痕的自然张力线、与所述自然张力线垂直或成任意角度的线。图3A中示出了具有线的分数图案的一个非限制性示例。在一些实施例中，如图3C所示的示例中所示，这些线可以是不连续的而在扫描场(“凹槽”)内被打断。深度和间距也是可调的。烧蚀的深度可以是较浅(作为“浅层烧蚀”)或较深(作为“深层烧蚀”)。烧蚀区域通常被凝固区域围绕。代替烧蚀，完全凝固也是一个选项。根据一个实施例，如图3B中所示的示例中所示，还公开了两个方向上的线(例如，彼此垂直)。

在线上调制的损伤

可以想到，将以一定的速度扫描光斑尺寸扫过整个扫描场，以使光斑遍历整条线。根据一些实施例，在该扫描时间期间，调制激光***的至少一个参数，例如激光功率，(例如，经由泵浦激光调制或其他这种方法来实现)。然后，在完成一条线的扫描之后，在一些实施例中，光斑将沿垂直于运动方向的方向移动一定距离(即，间距)，并且将再次如上所述平移扫过整个扫描场。

根据一些实施例，以周期性方式调制激光功率(即，脉冲模式)的非限制性示例包括：(a)正弦调制，其中调整最小功率(P_min)、最大功率(P_max)和频率中的一项或多项；以及(b)“方形”图案调制，具有不同的打开时间和关闭时间，并且上升时间和下降时间为约0.2ms。

用于获得受控的烧蚀损伤的激光参数

根据至少一个实施例，激光***(下面进一步详细描述)被配置为生成脉冲辐射，使得到生物组织的每个脉冲的RE在30J/cm²至6000J/cm²的范围内(包括30J/cm²和6000J/cm²)。在另一实施例中，每个脉冲的辐射曝光量(RE)在100J/cm²至4000J/cm²的范围内。如本文所使用的，术语每个脉冲的“辐射曝光量”表示能量密度或总脉冲能量除以光斑的圆形(直径与光斑尺寸相同)表面积。在医学和皮肤科文献中，“通量(fluence)”也是用于描述该量的术语。如本文所使用的，这些术语可以互换使用。处理方法通常可以被分类为浅层烧蚀或深层烧蚀，并且被概述如下。根据至少一个实施例，阵列中的每个斑点或每条线具有在25μm至3000μm的范围内(包括25μm和3000μm)的烧蚀深度。

浅层烧蚀，烧蚀深度25μm至500μm

本文公开了在柱中实现浅层烧蚀(即，烧蚀深度范围：25μm至500μm)和深层烧蚀(即，下面讨论的500μm至3000μm)的处理方法。根据一个实施例使用的激光的波长是3.05μm和3.2μm。烧蚀深度主要取决于辐射曝光量(RE，J/cm²)。例如，对于34μm的束腰，2.0mJ/脉冲(220J/cm²RE)产生200μm至250μm的烧蚀深度。类似地，5mJ/脉冲(551J/cm²)产生约500μm的烧蚀深度。为了获得特定脉冲能量，可以使用各种功率、脉冲持续时间组合。根据至少一个实施例，激光功率在1W至20W的范围内。在一些实施例中，脉冲持续时间在0.1ms至5ms的范围内。在一个实施例中，对于浅层烧蚀柱，激光功率在2.5W至5W的范围内。在某些实施例中，这种较小的功率值允许可再现的脉冲能量和较小的(期望的)热损害直径。

示例-光斑尺寸为约34μm的浅层烧蚀的激光参数

RE：100J/cm²至600J/cm²

峰值功率范围：1W至20W。优选地：1.0W至5.0W。更优选地：2.0W至4.0W。

脉冲能量：1.0mJ至5.0mJ

脉冲持续时间：0.5ms至5ms

深层烧蚀，烧蚀深度500μm至3000μm

本文公开了在柱中实现深层烧蚀(即，500μm至3000μm)的处理方法。在一些实施例中，激光的波长是3.05和3.20μm。例如，对于34μm的束腰，10mJ/脉冲(1101J/cm²RE)产生700μm至900μm的烧蚀深度。类似地，20mJ/脉冲(2200J/cm²)产生约1000μm的烧蚀深度。为了获得特定脉冲能量，可以使用各种功率和脉冲持续时间组合。根据至少一个实施例，激光功率在10W至20W的范围内。在一些实施例中，脉冲持续时间在0.1ms至5ms的范围内。

示例-光斑尺寸为约34μm的深层烧蚀的激光参数

RE：500J/cm²至8800J/cm²

峰值功率范围：1W至20W。优选地：10W至20W

脉冲能量：5.0mJ至80mJ

脉冲持续时间：0.5ms至5ms

图13是示出了对于3.05μm和3.20μm波长以及34μm光斑尺寸，针对浅层和深层烧蚀柱两者的烧蚀深度作为辐射曝光量的函数的曲线图。结果表明，随着辐射曝光量的增大，烧蚀深度也会增大。根据普遍理解，光斑尺寸将不对该关系产生任何显著程度的影响。

激光参数的其他示例

根据一些实施例，激光参数(也被称为激光工作参数)包括：脉冲模式，具有在1微秒(μs)至250毫秒(ms)的范围内(包括1μs和250ms)的脉冲持续时间以及在0.1％至50％的范围内(包括0.1％和50％)的占空比。在一些实施例中，占空比在5％至90％的范围内(包括5％和90％)。这也是可由控制器调制激光参数的一个示例。

添加到烧蚀通道的凝固

根据至少一个实施例，使用3.0μm至3.25μm的波长范围执行激光处理产生20μm至60μm的范围内(包括20μm和60μm)的凝固区域。根据至少一个实施例，公开了一种在烧蚀通道的底部处实现扩展的凝固区域的方法。在某些实施例中，这通过在较长时间段内以低RE添加多个脉冲来实现。根据一个示例，具有前述范围内的波长的激光器可以具有以下属性：0.5W至2.0W的连续波(CW)功率，具有多个脉冲(例如，10个脉冲)，其中每个脉冲具有1-5ms的脉冲持续时间以及在1-50ms的脉冲(在一个示例中)和1-5ms的脉冲(在另一示例中)之间的持续时间。根据一些实施例，这种扩展的凝固适用于柱。

平顶或超高斯光束

根据一个实施例，激光束入射在生物组织的表面上，其中，光斑的强度分布为准高斯分布或平顶分布。在高斯光束中，强度从光束轴上的最大值平滑地衰减到零。在某些实施例中，使用准高斯光束。在其他实施例中，使用平顶光束，其中光束在覆盖区域的大部分上具有平坦(“矩形”)的强度分布。平顶光束仍然具有平滑的边缘，并且它可以用超高斯分布来近似。在某些实施例中，使用这种超高斯光束。

贝塞尔光束

根据一些实施例，高斯光束(1至1.2的M²)用于执行激光处理。其他类型的光束可以提供某些优点，包括使用贝塞尔-高斯光束，根据一个或多个实施例贝塞尔-高斯光束被使用。

Ashforth等人(Ashforth、Oosterbeek和Simpson)的“Ultrafast pulsed Besselbeams for enhanced laser ablation of bone tissue for applications in LASSOS”(Proc.SPIE 10094，Frontiers in Ultrafast Optics：Biomedical，Scientific，andIndustrial Applications XVII，1009410(2017年2月22日)；https：//doi.org/10.1117/12.2250068))已经讨论了用于骨头烧蚀应用的贝塞尔光束的烧蚀阈值的显著降低以及更高的烧蚀效率。这已经通过贝塞尔光束在比瑞利(Rayleigh)范围大几个数量级的距离内保持聚焦的能力以及尽管在其传播路径上有障碍物但贝塞尔光束仍然能够再现的能力来说明。

根据至少一个实施例，该概念被扩展为贝塞尔光束在皮肤和软骨激光处理中的使用。在一些实施例中，处理诸如软骨和骨头之类的深层结构(例如，>3mm深度)。还公开了分数处理。对于非侵入性处理，通过聚焦，可以避开浅层结构。将在更深处发生烧蚀伤害，在该更深处聚焦的辐射曝光量超过烧蚀阈值。因此，公开了对诸如软骨和骨头之类的深层结构的非侵入性分数处理。

根据各种实施例，在实践中通过下述任一方式来实现对贝塞尔光束的近似：通过利用轴锥透镜聚焦高斯光束以生成贝塞尔-高斯光束，通过使用轴对称衍射光栅，或通过在远场中放置窄的环形孔径。

具有针对线的扫描光斑的贝塞尔光束

在线的一个实施例中，最大驻留时间(dwell)在沿扫描方向的线的中心轴上(将其称为沿x轴)。

沿中心轴(theta＝0)，RE＝RE0＝P/(d*v)，x方向，沿着运动方向。

对于平顶光束，余弦分布，RE＝RE0*cos(theta)，其中，RE0＝P/(d*v)。该效应在高斯光束情况下被放大，在高斯光束中在圆形光斑的边缘辐照度减弱。

根据一些实施例，使用环形光束轮廓。当扫描时，发现该光束在y方向(垂直于运动方向)上产生更均匀的光束轮廓。这种光束可以被称为贝塞尔光束，其通过具有圆锥面的轴锥镜来获得。这些也可以通过衍射光学元件(DOE)的组合(例如，两个DOE)来获得。

根据另一实施例，光束轮廓被配置为使得该环是椭圆形。该椭圆形被配置为使得中间的凹陷仅在y方向上(当运动方向在x方向上时)。已经发现这可以通过运动提供接近均匀的RE。

使用1.56μm波长辐射照射皮肤引起的凝固

在1.56μm下，水吸收系数为10cm^-1。根据某些方面，皮肤的吸收系数被估计为该值的70％，即7cm^-1。在一个实施例中，该波长产生约500μm的贯穿深度，其中脉冲持续时间在0.1至10ms范围内，并且导致在100μm至200μm的范围内的凝固宽度。这种水平的凝固在某些应用中是所期望的，尤其是那些皮肤收缩和紧致是期望终点的应用。

根据一个实施例，光参量振荡器(OPO)用1.03μm激光器(例如，在50W的功率下)和1.56μm激光器(例如，在1.5W的功率下)的信号进行泵浦。在一些实施例中，从OPO发射的激光辐射的至少一部分返回到控制台并作为热量消散。例如，从OPO出射的泵浦光束的至少一部分可以返回到控制台并作为热量消散。在一些实施例中，1.56μm信号光束的至少一部分穿过目标皮肤以引起凝固。在一些实施例中，这通过适当地选择镜面涂层来实现。

激光通道辅助的药物输送

烧蚀分数换肤已被用来提高到真皮的药物输送的速率和数量，其中烧蚀孔绕过角质层屏障来传送药物。对于大分子尤其如此，大分子通过角质层的扩散系数非常小。通过所公开的微分数(小光斑尺寸和高的数量密度)处理的实施例，更高的药物传送速率是可能的。

根据一个实施例，实现了通过柱的圆柱形表面的药物输送。根据某些方面，在微分数处理之后药物进入皮肤的质量转移率与烧蚀圆柱个体的表面积和表面上的圆柱的数量密度的乘积成正比。如果假设通过圆形截面的烧蚀柱的质量转移主要通过圆柱形表面发生，则每皮肤表面积的物质转移面积如下给出：4*(覆盖率)*烧蚀深度/孔直径。对于相同的数量密度(或者备选地，覆盖率)和相同的烧蚀深度，每皮肤表面积的物质转移面积与孔直径成反比，孔直径与光斑尺寸直接相关。因此，微分数处理的小的光斑尺寸(≤45)与高的数量密度相结合允许非常高的可用的物质转移面积。

具有最短停工时间的使用分数烧蚀技术的纹身去除

需要(比现有方法)更有效且更高效的方法来去除不需要的纹身。通常利用脉冲持续时间在纳秒和皮秒范围内的激光脉冲来进行纹身去除处理。所假设的机制是激光脉冲以短脉冲持续时间分解墨水，这产生惯性和热限制。通过淋巴***从皮肤去除被分解的且较小的墨水颗粒。然而，需要更快地去除这种颗粒，并且前述机制效率低下并且需要多次(例如，10次)处理来获得纹身的基本清除。

根据某些实施例，在“常规”的ns、ps或者甚至fs激光处理之后，实施一种或多种分数处理方法。在一个实施例中，在分数处理之后还使用具有吸力的盘。这种处理组合至少可以通过以下两种方式提高纹身清除率：

1.经由烧蚀去除部分皮肤(该皮肤含有墨水，由此去除一些墨水)。

2.去除含有破碎墨水颗粒中的一些颗粒的组织液。

根据至少一个实施例，在上述步骤1(分数处理)和步骤2(吸盘使用)之间实施使用尿素的中间步骤。尿素软化并溶解部分皮肤，从而使墨水和流体的传送更容易。根据另一实施例，在施加吸力之前或期间添加振动，或者在施加吸力之前和期间都添加振动。在另一实施例中，在纳秒、皮秒或飞秒激光纹身去除处理之前进行分数处理。根据至少一个实施例，可以确信，与分数处理(光斑尺寸≥120μm)相比，“微分数”处理(光斑尺寸≤45μm)对于纹身墨水去除具有更好的效果和更快的愈合。

对深层筋膜和骨膜的微创分数激光处理

根据一个实施例，所公开的激光***的激光特性允许处理深层面部皮下结构，例如深层筋膜和骨膜。这些结构随着年龄的增长而退化是面部皮肤下垂和外观审美不佳的主要原因。目前，没有能够改善这些状况的已知微创干预措施。因此，这种分数处理有可能从根本上改善抗衰老面部手术的效果，并且为苦于面部皮肤下垂的患者提供独特的益处。

根据某些实施例，深层分数手术的成功取决于以下条件，其包括一个或多个实施例：

1.提供激光***，其被配置为产生纵横比>40(优选地，>50)且表面直径在70μm至90μm的范围内(包括端值)的烧蚀柱。在一个实施例中，这可以通过提供一种被配置为生成在约70mJ至90mJ的范围内的脉冲能量以及常规的(高斯)或贝塞尔光学(即，光束形状或轮廓)的激光***来实现。

2.精确控制的具有在10至100μm的范围内的宽度的凝固边缘(由激光***根据本文所述的操作参数来提供)。

3.充分的组织冷却，防止大量加热和相邻柱的热损害的汇合。这种冷却可以是被动的或主动的。在期望主动冷却的一个实施例中，通过在组织表面上吹冷空气来实现冷却。

在可接受的不适感和可接受的副作用下最大化临床效果

对应表面上的斑点的柱

如先前所讨论的，汇合或完全烧蚀处理通常会产生较高的临床效果，但伴随疼痛和长的愈合时间(以及一定程度的炎症后色素沉着(PIH)和留疤的可能性)的问题。对于本文所述的分数烧蚀处理，提出了应使用具有可接受的不适感和可接受的愈合时间以及诸如PIH之类的其他副作用的最大的斑点密度或线密度。下面进一步详细描述试验和结果。

根据一个实施例，使用突出到皮肤中的烧蚀柱(表面上的光斑)作为一个示例。根据其他实施例，该概念还可被扩展到线。考虑两种处理：美容处理和医学处理。与针对可接受的其他副作用(如留疤、血肿和长期PIH)相比，针对可接受的疼痛，最大密度通常较低。对于改善皱纹和细纹等美容处理，点或斑点的最大密度(每平方厘米的点数)受到在处理期间患者感受到的不适感的限制。对于医学处理(例如，改善烧伤疤痕、外伤疤痕或痤疮疤痕的外观)，较重的不适感对于患者是可接受的。于是，最大密度受到可接受的副作用情况(包括疤痕和/或PIH的出现)的限制。

在由申请人进行的实验中，针对不同的烧蚀深度，执行对点(皮肤中的烧蚀柱)的最大密度的这种确定。使用34um光斑尺寸的设备以二维矩阵格式对五名受试者的大腿和前臂进行处理。改变脉冲能量以获得各种烧蚀深度。对于每种烧蚀深度，使用一定范围的数量密度。受试者被要求按照0至5级对每种组合的疼痛程度进行评分，其中，0至3级被认为是“可忍受的”，而4、5级被认为是“不可接受的”。副作用的随访点是处理后7天。伴随的副作用是：红斑、水肿、血肿、疤痕、炎症后色素沉着、或其他的非预期副作用。对于每种烧蚀深度，针对上述标准中的每一个，识别出可容忍的最高数量密度。然后，选择最低数量密度(一种保守选择)作为可容忍的最大数量密度。图8中示出了这些结果。因此，该数据给出了微分数处理的数量密度的可接受的、可容忍的和建议的上限。

这些数量密度可以是：在浅层烧蚀深度情况下每平方厘米数千个斑点(其中斑点尺寸小于45微米)，并且是微分数处理的重要组成部分。根据一个实施例，损伤图案是数量密度在100个斑点/cm²至10000个斑点/cm²的范围内(包括100个斑点/cm²和10000个斑点/cm²)的斑点阵列。在另一实施例中，数量密度在150个斑点/cm²至1000个斑点/cm²的范围内(包括150个斑点/cm²和1000个斑点/cm²)。根据一个实施例，激光***(下面进一步详细描述)被配置为生成脉冲辐射，并且损伤图案包括具有一柱密度(被定义为生物组织的每平方厘米的柱数)的烧蚀柱，并且激光束(下面进一步详细讨论)输送脉冲激光辐射，使得对于3000μm至25μm的范围内(包括3000μm和25μm)的烧蚀深度，柱密度的最大值相应在500至10000的范围内(包括500和10000)。在另一实施例中，对于25、50、100、200、250、300、350、450、550、650、750、900、1000、1500、2000和3000μm的烧蚀深度，柱密度的最大值分别为10000、7500、6500、5000、4000、3500、3000、2500、1800、1700、1600、1500、1400、1300、1000和500。当密度接近最大值时，效果将接近通过完全烧蚀处理获得的效果，但不会有长的愈合时间和副作用。已经注意到：当使用接近最大值的数量密度时，效果非常高(即，改善皮肤纹理，例如Fitzpatrick皱纹评分改善2或更多(Fitzpatrick等人的“Pulsed carbon dioxidelaser resurfacing of photo-aged facial skin”，Arch Dermatol，pp 395-402，1996)。此外，根据各种实施例，存在最小数量密度，低于该最小数量密度则效果不足。在一个实施例中，对于在3000μm至25μm的范围内(包括3000μm和25μm)的各种烧蚀深度，柱密度的最小值在300至1300的范围内(包括300和1300)。在另一实施例中，对于25、50、100、200、250、300、350、450、550、650、750、900、1000、1500、2000和3000μm的烧蚀深度，柱密度的最小值分别为1300、1200、1100、1000、1000、1000、1000、1000、1000、1000、900、800、700、600、500和300。根据另一实施例，通过在相邻柱密度和烧蚀深度值之间进行插值来获得柱密度和烧蚀深度的介值。

如先前所讨论的，常规烧蚀分数处理使用较大的光斑尺寸并且具有低得多的数量密度。一个这种***包括ScitonXC，其使用Er：YAG激光、430μm光斑、以及可以被设置为5.5％、11％或22％的处理密度。22％的最大建议密度和430μm的光斑尺寸意味着每平方厘米151个斑点的数量密度。另一示例是Lumenis/>CO₂激光器。两种光斑尺寸可用：对于ActiveFX^TM，光斑尺寸为1.3mm，而对于DeepFX^TM，光斑尺寸为120μm。对于1.3mm，最大理论数量密度是：如果间距大小与光斑直径相同，则该密度为约每平方厘米60个斑点。对于120μm，Ramsdell(Ramsdell，2012，Fractional Carbon Dioxide LaserResurfacing，Semin Past Surg，vol 26，pp 125-130，https：//WWW.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3580980/)建议最大覆盖率为15％。对于120μm的光斑尺寸，这意味着每平方厘米2210个斑点的数量密度。25％的覆盖率(这在该设备上可用)意味着每平方厘米4421个斑点的数量密度。本文所公开的实现小于45μm的光斑尺寸的微分数烧蚀激光***和方法使用已经被证明是可容忍且可行的高得多的数量密度。

表面上的线性凹槽

用于实现上述结果的损伤图案是柱(对应生物组织的表面上的斑点)。对于这些柱，间距是相邻斑点之间的中心到中心的距离(假设是方形阵列)。覆盖率是(烧蚀区域的面积/(间距²))。数量密度是(1/(间距²))。

对于线(延伸到皮肤中的线性凹槽)，可以进行类似的分析。图3A中示出了这种图案的一个非限制性示例。根据至少一个实施例，提供了确定该情况下的最大覆盖率的能力。对于给定的速度、功率和沟道的烧蚀直径，根据一个实施例，峰值辐射曝光量被计算为功率/(烧蚀直径*线速度)。间距被定义为相邻线之间的中心到中心的距离。覆盖率被定义为这样的比率(烧蚀直径除以间距)。密度被定义为垂直方向上每个长度的线数或(1/间距))。

如先前所讨论的，间距可以被定义为两个相邻斑点或两条相邻线之间的中心到中心的距离。在一些实施例中，间距的尺寸在100μm至1mm的范围内(包括100μm和1mm)。

基于差频生成(DFG)的中红外激光***

根据至少一个实施例，提供了一种激光***，其被配置为在激光腔外部提供差频生成，并且具体地，提供使用光纤激光辐射的差频生成的中红外激光源的配置。

问题

高平均功率的中红外辐射源适合于各种应用，例如有机材料处理、外科手术、美容、牙科等。然而，这种常规多瓦级源具有限制其范围的显著缺点。

例如，这些设备中的大多数相对较大，这使得将辐射输送到处理区域变得复杂。CO₂激光器中的有源气体元件的典型尺寸约为一米，由于增益介质的低密度，该典型尺寸是为了获得足够的增益和足够高的功率。固态有源元件(例如，量子和带内级联；块状固态，例如Er：YAG、Cr：ZnSe、Ho：YAG、Ho：YLF等；掺铥、钬和铒的光纤)激光器需要水冷。因此，不可能将这种辐射源放置在紧凑的、符合人体工程学的设计(例如，手持件)中。

对于近红外激光，该问题可以通过使用二氧化硅光纤将辐射输送到处理区域来解决。然而，用于中红外辐射的输送光纤价格昂贵(每米$100至$1000)，并且具有由于透明材料在该光谱范围内的物理属性造成的不良特性(易碎、不适合于切割和熔接)。这通常需要使用铰接臂将中红外辐射从激光器运送到皮肤目标。铰接臂体积庞大、不实用，并且在日常使用中在受到冲击时容易出现错位。根据一个实施例，用柔性二氧化硅光纤来引导辐射，这优于昂贵、易碎的光纤以及铰接臂的使用。

由于大的M²值或长的辐射波长，对于这种源，通常也不可能获得足够小尺寸的束腰。由于无法获得高的功率密度和精确的切割形状，因此该限制因素对于材料处理至关重要。由于需要扩大有源区域，强大的固态基激光器正在发射多模辐射。此外，用于中红外的光纤中的大多数被配置仅用于多模辐射。气体CO₂激光辐射的波长也位于中红外范围的远端边缘。

配置有10.6μm的典型波长的CO₂激光器的水吸收系数比配置为发射3μm光谱范围附近的辐射的激光器的水吸收系数低一个数量级。这对于针对高含水量材料(例如，生物组织)的应用很重要。

激光***示例

适合于本文公开的处理方法的激光***的一个非限制性实施例包括紧凑型空气冷却中红外激光***，其基于在非线性光学晶体中对来自光纤激光器的近红外泵浦辐射的非线性频率转换。图9中示出了根据一个实施例的激光***100的一个示例的示意图。图9所示的总体光学示意图反映了配置有紧凑型波长转换器的混合激光器。

激光***100通常包括激光模块110，该激光模块110包括至少一个激光源、位于手持件130内的差频发生器132、以及与激光模块110和差频发生器132耦接的光纤115。根据一些实施例，差频发生器132是光参量振荡器(OPO)。在一些实施例中，光纤115可以被包括在输送线缆125中。在一些实施例中，光纤115是二氧化硅光纤。根据至少一个实施例，通过纤芯直径在10m至90m的范围内(包括10m和90m)的输送光纤将来自激光模块110的光纤激光器的辐射传输到手持件130。

手持件130(本文中也被称为紧凑型手持件)包括若干个组件，并且被配置为输出激光辐射的激光束140，其可以用于对生物组织150执行激光处理。在一些实施例中，手持件130具有约20x200mm的尺寸和<0.2kg的重量。图10中示出了皮肤科手持件和妇科手持件的两个非限制性示例的透视图。在一个实施例中，手持件130包括没有内部谐振器的波长转换器132(即，差频发生器)。根据至少一个实施例，从差频发生器132发射的激光辐射的至少一部分被引导回激光模块110。例如，在一些实施例中，未转换为中红外的辐射的至少一部分通过专用二氧化硅光纤120(其可以被包括在输送光纤125中)被从手持件130去除并且在激光模块110中终结。激光模块110通过输送线缆125连接到手持件130，该输送线缆125包含一根或多根二氧化硅光纤、电缆和保护性软管。通过将近红外信号辐射用于差频生成，来实现高转换效率。在一些实施例中，光束质量因子M²接近于1，并且通常由泵浦光束和信号光束的光束质量来确定。

激光***100还包括控制器170。在一些实施例中，控制器170耦接到激光模块110和手持件130(以及手持件130的一个或多个组件)。在一些情况下，控制台可以容纳激光***的一个或多个组件，例如控制器170和/或激光模块110。控制器170被配置为按照损伤图案在生物组织150上扫描激光束140，其中，损伤图案具有间距。例如，控制器170可以被配置为控制扫描仪(例如，下面描述的图11的扫描镜235)。如前面提到的，该扫描仪被配置为在生物组织上创建损伤图案。

控制器170包括电路，所述电路可以是分开的或集成的组件。本领域技术人员将理解，由控制器170执行的操作可以由一个或多个控制器、处理器和/或其他电子组件(包括软件组件和/或硬件组件)来执行。例如，控制器170包括处理器(其可以包括多于一个处理器)和计算机可读存储设备、存储器(也被称为存储设备)、以及本领域技术人员将理解的其他硬件组件和软件组件。

基于非线性介质中的转换的生成方案通常使用谐振腔来实现高水平的转换效率。然而，该方法使得将这种转换器实现为紧凑的鲁棒设计变得困难，并且需要更复杂的机械和光学构造元件。

根据一个实施例，激光模块110包括按主振荡器功率放大器(MOPA)配置来布置的两个光纤激光器。在一些实施例中，两个光纤激光器分别配置有1.03μm以及1.5-1.6μm(例如，1.56μm)波长，其分别用作差频生成的泵浦和信号。根据至少一个实施例，激光模块110被配置为生成脉冲激光辐射。在一个实施例中，激光模块110中的激光器的近红外辐射脉冲具有约1ns至2ns的持续时间并且在时间上同步。在一个实施例中，来自二极管泵浦光纤激光器的辐射可被耦接到单模(SM)二氧化硅光纤中。作为示例，来自每个光纤激光源的辐射可以使用组合器(例如，激光模块110中的波分复用(WDM)设备)来组合并被输出到单根光纤中。在一些实施例中，通过单根光纤(例如，光纤115)将泵浦和信号辐射输送到手持件130。在一些实施例中，承载来自相应光纤激光源的光的光纤中的每一根以及承载组合波长的光纤(例如，光纤115)均由二氧化硅制成。在一些实施例中，SM光纤将从两个二极管泵浦光纤激光源中的每一个发射的激光辐射输送到复用器中，在该复用器中激光辐射被组合并通过光纤115被输送到差频发生器132。根据至少一个实施例，光纤115是SM光纤。

根据一个实施例，手持件130还包括聚焦***136(本文中也被称为光学聚焦***)，其包括一个或多个透镜和分束器***134。图11的示意图中示出了手持件的一个非限制性示例。手持件230包括具有一个或多个非线性光学晶体的差频发生器，并且在该示例中被配置为OPO 238。包括在光纤215中的激光辐射(例如，泵浦和信号波长)穿过OPO 238。手持件230还包括聚焦***236，其被配置为将激光束聚焦成光斑尺寸或束斑。在一个实施例中，光学聚焦***236基于焦距在3mm至5mm的范围内(包括3mm和5mm)的微透镜，其提供泵浦束腰和信号束腰之间的最小距离(腰直径约100μm)。根据一个实施例，包括OPO 238的一个或多个非线性光学晶体配置有周期性铁电畴结构。在一些实施例中，手持件230还包括用于非线性光学晶体的温控器(图11中未明确示出)。

如上面所提到的，从OPO 238发射的激光辐射的至少一部分(例如，未转换的激光能量)被引导回激光模块110，该至少一部分可以使用光纤220(其在一些情况下是专用的二氧化硅光纤)来输送。手持件234还包括分束器234，其充当基于一个或多个分色镜的中红外辐射过滤***。根据一个实施例，这两个镜子(如图11所示)在3.0μm至3.2μm波长范围内具有高反射性，并且在1.03μm和1.56μm波长处具有高透射性。透镜B之后的镜子在1.03μm和1.56μm波长处具有高反射性，并且这些波长经由光纤120、220返回到激光模块110。在这种情况下，激光模块110包括利用该未转换的激光辐射的一个或多个组件。例如，根据一个实施例，经由光纤220引导回激光模块110的激光辐射部分是未转换的辐射，其被引导到主动地用空气进行冷却的光束收集器上。在一些情况下，光束收集器还配置有功率测量能力。

手持件230还包括扫描仪235，其在一些实施例中是单镜扫描仪(如图11所示)，但在其他实施例中可以是具有在垂直方向上运动的双镜的双振镜***。经由激光束240将OPO生成的激光辐射引导到生物组织目标。手持件230还包括一个或多个光学设备，包括透镜A、B和C以及其他光学设备，例如如图11所示的镜子(被标记)。

根据某些实施例，两种不同的差频生成方案可被使用：

1.在一个非线性晶体(例如，PPLN或PPLT)中执行的单级方案：

1030→1560+3050nm(PPLN 30.3/PPLT约30.5μm)，

其中，1.03μm提供泵浦功率，1.56μm提供信号辐射，并且生成用于处理生物组织的3.05μm激光辐射。

2.两级方案可以在两个分开的晶体或具有两个周期性铁电畴结构的一个晶体中实现。每级具有不同周期的铁电畴结构，其被设计为实现每个过程的准相位匹配：

1030→1560+3050nm(PPLN 30.3/PPLT约30.5μm)

1560→3050+3200nm(PPLN 34.7/PPLT约33μm)

在第二晶体中的差频生成过程中，1.56μm的辐射充当针对3.05μm波长和3.20μm的另一空闲分量的泵浦。根据一个实施例，两级差频生成在3.05μm和3.20μm波长下具有50％的泵浦转换效率。应当理解，尽管图11指示单个OPO，但根据其他实施例，可以包括第二OPO。

所生成的中红外辐射的良好光束质量允许输入到波导、光纤，或者聚焦(例如，使用光学聚焦***136)到小直径。在一个实施例中，激光束的M²值在1.0至1.5的范围内(包括1.0和1.5)。在另一实施例中，激光束的M²值在1.0至1.3的范围内(包括1.0和1.3)。

根据某些实施例，激光模块110包括两个光纤激光器。根据一些实施例，激光器模块110包括两个二极管激光器泵浦光纤激光器。在一个实施例中，两个光纤激光器中的第一光纤激光器被配置为生成波长在1.00μm至1.05μm的范围内的激光辐射，而这两个光纤激光器中的第二光纤激光器被配置为生成波长在1.5μm至1.6μm的范围内的激光辐射。在一个实施例中，两个光纤激光器中的第一光纤激光器被配置为生成波长为1.03μm的激光辐射，而这两个光纤激光器中的第二光纤激光器被配置为生成波长为1.56μm的激光辐射。在一些实施例中，所产生的激光能量经由两根柔性光纤输送到位于柔性脐带缆(输送线缆125)内的单根光纤(如图9中的115所示)中并被输送给手持件130。在一个实施例中，由两个光纤激光器生成的激光辐射的激光束的M²值在1.0至1.5的范围内(包括1.0和1.5)。在另一实施例中，激光束的M2值在1.0至1.3的范围内(包括1.0和1.3)。

在一个实施例中，使用光学器件来混合两级PPLN/PPLT晶体OPO转换器(例如，OPO238)中的两个波长。来自OPO 238的激光束在扫描仪上进行准直(该扫描仪在该示例中被配置为镜子235)，然后被聚焦(例如，使用光学聚焦***136，例如一个或多个透镜236)到皮肤平面150(即，目标生物组织)上的期望的、小的斑点尺寸。经由二氧化硅光纤120(图11中的220)将未转换的辐射发送回控制台，该未转换的辐射在该控制台处被消散。经由温控器和加热器(图9或图11中未示出)来控制OPO晶体238的温度。根据各种实施例，针对感兴趣的波长(包括任何目标光束(例如，红色))，对所有光学器件进行镀膜。在一些实施例中，还实现用于最大化通过透镜的透射率的AR膜和用于最大化反射率的镜子的反射膜。

在一些实施例中，组织上的光斑尺寸可以在25μm至120μm的范围内(包括25μm和120μm)，在一些实施例中，该光斑尺寸在30μm至80μm(包括30μm和80μm)的范围内，并且在一些实施例中，该光斑尺寸在10μm至45μm的范围内(包括10μm和45μm)。在一个实施例中，光斑尺寸在30μm至45μm的范围内(包括30μm和45μm)。

根据一个实施例，OPO晶体238和扫描仪235位于手持件230中。在一些实施例中，手持件130、230被配置为具有以下特性：

●形状：公开了彼此成直角的两个管的形状。第一管包括输入光纤、准直和聚焦光学器件、OPO晶体，后面跟着更多的准直光学器件。电子控制的扫描镜(例如，235)将激光束的方向改变90度，并且光束穿过第二管。对于皮肤病手术，准直光学器件实现皮肤表面上的小的光斑尺寸。根据一些实施例：

ο管1的尺寸：范围从190mm至300mm

ο管2的尺寸：范围从30mm至100mm。

·手持件的重量：范围从200gm至1000gm。

本文公开的激光***的配置提供了若干个优点。一个优点是激光模块110的激光器产生具有卓越光束质量因子(M²值接近于1)的激光束，这意味着激光辐射可被聚焦成较小的光束尺寸，其至少部分地是创建“微分数”处理所需要的，所述“微分数”处理能快速愈合以及允许高的数量密度并得到本文所公开的高功效。其次，二氧化硅光纤(例如，光纤115)被用于将泵浦和信号激光辐射输送到手持件。这与CO₂或Er：YAG激光源形成对比，CO₂或Er：YAG激光源通常需要铰接臂或专用的非二氧化硅光纤将能量输送给手持件中的扫描仪。此外，由于OPO配置不产生热，因此手持件130、230不需要冷却。这使得手持件不太昂贵，并且可以使用较小的尺寸和重量。作为示例，在手持件中使用闪光灯的常规***需要必须被输送到手持件的水冷却(或其他冷却剂)。

根据另一实施例，还使用冷却设备(通常如图9中冷却设备145所示)来提供对皮肤的冷却。对皮肤的冷却具有两个功能。第一功能是减轻处理期间患者感受到的疼痛。第二功能是避免相邻斑点之间的皮肤被大量加热到可能导致疼痛和烧灼的温度(或更高)，其为约44℃至48℃或更高。这些或更高的温度可能导致副作用和剧烈疼痛。冷却将不允许斑点之间未处理的皮肤达到这种温度，并且将减少或消除“大量加热”相关的副作用。通过冷却设备145进行的冷却可以通过下述方式来执行：吹冷空气、吹液体冷冻剂(其在接触皮肤时蒸发)、或对与组织接触的蓝宝石板的流体(其对于3.0μm至3.2μm辐射是透明的)冷却。在一些实施例中，控制器170耦接到冷却设备145，并且被配置为控制冷却设备145的工作参数。冷空气因其简单性而成为优选方式。来自加利福尼亚州尔湾市的Zimmer Medizin Systems公司的商用Zimmer CRYO 6装置的冷空气可被用于在扫描区域中的处理之前、期间和/或之后冷却皮肤。根据一些实施例，冷却空气温度可以在-30℃至10℃的范围内，并且流速可以高达1000升/分钟。

本公开的范围还扩展到妇科应用。在一些实施例中，公开了一种附接到上述皮肤科手持件130的妇科附件。该附件是用于***到***中的圆柱形管。通过将光束转动90度，将前述皮肤科手持件130的小光斑尺寸重新成像到***表面上。在一些实施例中，蓝宝石板可被用于接触***表面以防止烧蚀碎片进入附件。

扫描技术

根据某些方面，公开了用于下述目的的“冲压”模式：扫描激光辐射并将激光辐射输送到生物组织。在一些实施例中，冲压包括：在相邻区域中冲压，并且处理所有期望的皮肤区域而不重叠。“冲压”包括：将手持件130、230放置在皮肤上，然后发起扫描过程，其中，激光束被聚焦到斑点上并被打开达一定时间量。当激光被关闭时，光束被移动到同一扫描区域内的要处理的下一个斑点，在该下一个斑点处，该激光被再次打开达所需的持续时间。每个位置处的功率和脉冲持续时间决定了输送到该斑点的能量。间距决定扫描区域内的各个斑点的x坐标和y坐标，其被编程到扫描仪中。在一个“冲压”的扫描区域内所有期望的斑点位置都被处理之后，操作员于是将“扫描区域”移动到与先前处理的区域分开的区域。在某些情况下，期望相邻扫描区域之间没有重叠，以及相邻扫描区域之间没有未处理的区域。

根据至少一个实施例，实现了“羽化”技术，其允许用户在相邻扫描区域之间进行一定程度的重叠。例如，以下是可能的：由于两个相邻扫描区域的放置不准确，沿扫描区域的边缘和/或角部将存在轻微的重叠。这可能导致过度处理并导致不期望的结果。为了降低这种可能性，建议沿扫描区域的一个或多个边缘进行“羽化”。根据各种实施例，沿扫描区域的一个或多个边缘减小数量密度(与间距的平方成反比)或脉冲能量，以实现该效果。

根据至少一个实施例，激光***100被配置为生成脉冲辐射，损伤图案是斑点阵列，并且控制器170被配置为扫描激光束140，使得每个脉冲的RE在位于该阵列的一个或多个边缘附近的斑点上减少。图4中示出了这种技术的非限制性示例，在图4中，示出了斑点阵列，并且当从阵列的中心部分向阵列(扫描区域)的边缘移动时，RE如颜色渐变所指示地减小。在这种情况下，如图7的曲线图所示，脉冲能量在扫描边缘附近减小。

在一些实施例中，损伤图案是斑点阵列，并且控制器170还被配置为扫描激光束140，使得斑点的数量密度在阵列的一个或多个边缘附近较低。图5中示出了这种技术的非限制性示例，在图5中，中心处的斑点的数量密度比阵列(扫描区域)的边缘处的斑点的数量密度高(即，间距更小)。图6是在扫描尺寸的边缘处密度如何减小的图形表示。

根据一些实施例，还可以使用上述两种“羽化”技术的组合。

临床试验示例

受试者被识别为具有显著的耳周皱纹。在左耳前侧的耳周皮肤区域中识别出四个具有皱纹的区域。基于离体组织上的烧蚀深度-辐射曝光量曲线，以下激光参数被用于利用具有42μm的光斑尺寸的3.05/3.20μm波长烧蚀微分数设备进行的微分数处理。对于每个位置，处理10毫米x10毫米尺寸的区域。疼痛被认为是很可忍受的。

在基线(处理之前)、处理之后2周和5周拍摄处理区域的照片。这些照片由观察者进行分级，但观察者并不知道哪些区域受到了哪些处理。观察者被要求在随访中按0至3级(0：无，1：轻度，2：中度，3：重度)对红斑、水肿和PIH进行评分。观察者还被要求按0至3级对皱纹的改善进行评分(0：无改善，1：轻度改善，2：中度改善，3：卓越改善)。处理后5周的结果如下。

该示例初步证明具有卓越的效果和最小的副作用。

在本文中公开的根据本发明的方面不限于它们对在以下描述中阐述或在附图中示出的组件的构造和布置的细节的应用。这些方面能够假设其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。具体实现的示例仅是出于说明目的在本文中提供的，并且不旨在进行限制。具体地，结合任何一个或多个实施例讨论的动作、组件、元件和特征不旨在被排除在任何其他实施例中的类似角色之外。

此外，本文使用的措辞和术语是用于描述目的，并且不应被视为限制。对本文以单数形式提及的***和方法的示例、实施例、组件、元件或动作的任何引用也可以涵盖包括复数的实施例，并且对本文中的任何实施例、组件、元件或动作的任何复数引用也可以涵盖仅包括单数的实施例。单数或复数形式的引用不旨在限制当前公开的***或方法、它们的组件、动作或元件。本文使用的“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”、“涉及”及其变体旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。对“或”的引用可以被解释为包含性的，使得使用“或”描述的任何术语可以指示下述中的任何一个：所描述的术语中的单个、多于一个、以及全部。此外，在本文档和通过引用并入本文的文档之间的术语的用法不一致的情况下，并入引用中的术语用法是对本文档的术语用法的补充；对于不可调和的不一致，以本文档中的术语使用为准。此外，为了方便读者，可能在说明书中使用标题或副标题，这不会影响本发明的范围。

已经如此描述了至少一个示例的若干个方面，应当理解，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。例如，本文公开的示例也可以用于其他上下文中。这种改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本文讨论的示例的范围内。因此，前述描述和附图仅作为示例。

Claims (43)

1.一种用于执行对生物组织的处理的设备，包括：

激光***，被配置为提供激光束，所述激光束具有在3.0微米μm至3.25μm且包括3.0μm和3.25μm的范围内的波长以及在10μm至45μm且包括10μm和45μm的范围内的光斑尺寸；以及

控制器，耦接到所述激光***并且被配置为按照损伤图案在生物组织上扫描激光束，所述损伤图案具有间距，所述间距的大小被设置为在0.1mm至1mm且包括0.1mm和1mm的范围内。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光斑尺寸在30μm至45μm且包括30μm和45μm的范围内。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述激光***被配置为生成脉冲辐射，使得每个脉冲的辐射暴光量RE在30J/cm²至6000J/cm²且包括30J/cm²和6000J/cm²的范围内。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，每个脉冲的RE在100J/cm²至4000J/cm²且包括100J/cm²和4000J/cm²的范围内。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述损伤图案是斑点阵列或线阵列。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述损伤图案是所述生物组织的表面上的斑点阵列，其中斑点的数量密度在100个斑点/cm²至10000个斑点/cm²且包括100个斑点/cm²和10000个斑点/cm2的范围内。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述激光***被配置为生成脉冲辐射，并且所述损伤图案包括烧蚀柱，所述烧蚀柱的柱密度被定义为生物组织的每平方厘米的柱数，并且

对于25、50、100、200、250、300、350、450、550、650、750、900、1000、1500、2000和3000μm的烧蚀深度，所述柱密度的最大值分别为10000、7500、6500、5000、4000、3500、3000、2500、1800、1700、1600、1500、1400、1300、1000和500。

8.根据权利要求6所述的设备，其中，所述激光***被配置为生成脉冲辐射，并且所述损伤图案包括烧蚀柱，所述烧蚀柱的柱密度被定义为生物组织的每平方厘米的柱数，并且

对于25、50、100、200、250、300、350、450、550、650、750、900、1000、1500、2000和3000μm的烧蚀深度，所述柱密度的最小值分别为1300、1200、1100、1000、1000、1000、1000、1000、1000、1000、900、800、700、600、500和300。

9.根据权利要求7或8所述的设备，其中，所述柱密度具有通过在相邻柱密度和烧蚀深度值之间进行插值而获得的所述柱密度和烧蚀深度的介值。

10.根据权利要求5所述的设备，其中，所述激光***被配置为生成脉冲辐射，所述损伤图案是斑点阵列，并且所述控制器还被配置为扫描所述激光束，使得每个脉冲的辐射暴光量RE在位于所述阵列的一个或多个边缘附近的点上减少。

11.根据权利要求5所述的设备，其中，所述损伤图案是斑点阵列，并且所述控制器还被配置为扫描所述激光束，使得斑点的数量密度在所述阵列的一个或多个边缘附近较低。

12.根据权利要求5所述的设备，其中，所述斑点阵列中的每个斑点和所述线阵列中的每条线的烧蚀深度在25μm至3000μm且包括25μm和3000μm的范围内。

13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述激光***被配置为：生成脉冲辐射，使得每个脉冲的峰值功率在0.1W至50W且包括0.1W和50W的范围内。

14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述激光束入射在所述生物组织的表面上，其中，光斑具有准高斯分布、平顶分布或贝塞尔-高斯分布的强度分布。

15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器还被配置为控制或调制所述激光***的至少一个激光参数。

16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述激光***的激光源被配置为在脉冲模式下操作，并且所述至少一个激光参数包括：

在1微秒μs至250毫秒ms且包括1μs和250ms的范围内的脉冲持续时间，以及

在5％至90％且包括5％和90％的范围内的占空比。

17.根据权利要求1所述的设备，其中，所述激光束的M²值在1.0至1.5且包括1.0和1.5的范围内。

18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述激光束的M²值在1.0至1.3且包括1.0和1.3的范围内。

19.根据权利要求1所述的设备，其中，所述激光***包括：

激光模块，包括至少一个激光源；

差频发生器，位于手持件内；

光学聚焦***，位于所述手持件内，并且被配置为将所述激光束聚焦成所述光斑尺寸；以及

光纤，耦接到所述激光模块和所述差频发生器。

20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述差频发生器是光参量振荡器OPO。

21.根据权利要求20所述的设备，其中，从所述OPO生成的激光辐射的激光束被引导到所述生物组织的处理区域上，所述激光束被配置为执行组织烧蚀和凝固。

22.根据权利要求21所述的设备，其中，从所述OPO发射的激光辐射的至少一部分被引导回到所述激光模块。

23.根据权利要求19所述的设备，还包括位于所述手持件内的扫描仪。

24.根据权利要求19所述的设备，其中，所述激光模块包括两个二极管泵浦光纤激光源。

25.根据权利要求24所述的设备，其中，单模SM光纤将从所述两个二极管泵浦光纤激光源中的每个二极管泵浦光纤激光源发射的激光辐射输送到复用器中，在所述复用器中所述激光辐射被组合并通过所述光纤输送到所述差频发生器。

26.根据权利要求24所述的设备，其中，从所述两个二极管泵浦光纤激光源中的每个二极管泵浦光纤激光源发射的激光辐射被混合并通过所述光纤输送到所述差频发生器。

27.一种对生物组织进行烧蚀激光处理的方法，包括：

生成激光束，所述激光束具有在3.0微米μm至3.25μm且包括3.0μm和3.25μm的范围内的波长以及在10μm至45μm且包括10μm和45μm的范围内的光斑尺寸；以及

用所述激光束在所述生物组织上创建损伤图案。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述光斑尺寸在30微米至45微米且包括30微米和45微米的范围内。

29.根据权利要求27所述的方法，其中，所述损伤图案包括烧蚀柱，并且所述激光束输送脉冲激光辐射，所述烧蚀柱的柱密度被定义为生物组织的每平方厘米的柱数，并且

对于25、50、100、200、250、300、350、450、550、650、750、900、1000、1500、2000和3000μm的烧蚀深度，所述柱密度的最大值分别为10000、7500、6500、5000、4000、3500、3000、2500、1800、1700、1600、1500、1400、1300、1000和500。

30.根据权利要求27所述的方法，其中，所述损伤图案包括烧蚀柱，并且所述激光束输送脉冲激光辐射，所述烧蚀柱的柱密度被定义为生物组织的每平方厘米的柱数，并且

对于25、50、100、200、250、300、350、450、550、650、750、900、1000、1500、2000和3000μm的烧蚀深度，所述柱密度的最小值分别为1300、1200、1100、1000、1000、1000、1000、1000、1000、1000、900、800、700、600、500和300。

31.根据权利要求29或30所述的方法，还包括通过在相邻柱密度和烧蚀深度值之间进行插值而获得所述柱密度和烧蚀深度的介值。

32.一种激光***，被配置为提供用于执行生物组织处理的激光辐射，所述激光***包括：

激光模块，包括至少一个激光源；

光学聚焦***，被配置为将由所述至少一个激光源生成的激光辐射的激光束聚焦成光斑尺寸；

手持件，被配置为按照损伤图案将所述激光束引导到所述生物组织上；

差频发生器，位于所述手持件内；以及

光纤，耦接到所述激光模块和所述差频发生器。

33.根据权利要求32所述的激光***，其中，所述差频发生器是光参量振荡器OPO。

34.根据权利要求33所述的激光***，其中，从所述OPO发射的激光辐射的至少一部分被引导回到所述激光模块。

35.根据权利要求32所述的激光***，其中，所述激光模块包括两个二极管泵浦光纤激光源。

36.根据权利要求35所述的激光***，其中，两个光纤激光器中的第一光纤激光器被配置为生成波长在1.00μm至1.05μm的范围内的激光辐射，而所述两个光纤激光器中的第二光纤激光器被配置为生成波长在1.5μm至1.6μm的范围内的激光辐射。

37.根据权利要求36所述的激光***，其中，束斑的光斑尺寸在10μm至45μm且包括10μm和45μm的范围内。

38.根据权利要求36所述的激光***，其中，由所述两个光纤激光器生成的激光辐射的光束的M²值在1.0至1.5且包括1.0和1.5的范围内。

39.根据权利要求32所述的激光***，还包括位于所述手持件内的扫描仪，所述扫描仪被配置为在所述生物组织上创建所述损伤图案。

40.根据权利要求32所述的激光***，其中，所述光学聚焦***位于所述手持件内。

41.一种激光***，被配置为提供用于执行生物组织处理的激光辐射，所述激光***包括：

激光辐射的光束，具有在3.0微米μm至3.25μm且包括3.0μm和3.25μm的范围内的波长以及在1.0至1.5且包括1.0和1.5的范围内的M²值；

手持件，被配置为按照损伤图案将所述激光辐射的光束引导到所述生物组织上；

光纤，被配置为将由激光源生成的激光辐射传输到所述手持件。

42.根据权利要求41所述的激光***，其中，所述激光辐射的光束的光斑尺寸在10μm至45μm且包括10μm和45μm的范围内。

43.根据权利要求41所述的激光***，其中，所述光纤的纤芯直径在10μm至90μm且包括10μm和90μm的范围内。