專利名稱：用于皮膚的emr治療處理的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將電磁輻射(EMR)用于各種不同的治療處理的 方法和裝置，更具體地說涉及通過使用空間上受限制的集中的 EMR形成實(shí)質(zhì)上被剩余區(qū)域包圍著的處理或損傷區(qū)域用于皮膚 病學(xué)處理的方法和裝置。
本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)
相干的和非相干的兩種電磁輻射(尤其是光學(xué)輻射)的各種 不同形式許多年來已被用于各種不同的醫(yī)學(xué)處理，尤其是用于皮 膚病學(xué)處理。這樣的處理包括〗旦是絕不局限于去除不想要的毛 發(fā)，皮膚返老還童，消除^爭脈損傷，治療痤瘠，脂肪團(tuán)、著色損 傷和牛皮癬的處理，去除紋身、皮力夫和其它癌的處理等。這些處 理中大多數(shù)已以 一種或另 一種方式牽涉到-故稱為選4奪性輻射熱 解的過禾呈的運(yùn)用例如，見Anderson RR, Parrish J.在Science 1983; 220: 524 - 526上發(fā)表的"Selective Photothermolysis: Precise Microsurgery by Selective Absorption of the Pulsed Radiation (選擇 性的輻射熱解用脈沖輻射的選擇性的吸收完成的精確的顯微外 科手術(shù))，這個過程包括用在被發(fā)色團(tuán)(天然的發(fā)色團(tuán)或人工引
入的發(fā)色團(tuán))優(yōu)先吸收的波長下的輻射照射目標(biāo)區(qū)域，在目標(biāo)區(qū) 域中，發(fā)色團(tuán)的加熱直接或間接地影響預(yù)期的處理。
盡管這些技術(shù)對于許多指出的應(yīng)用是有用的，但是這些技術(shù) 有許多重大限制。首先，在比較大的區(qū)域上完成的處理(例如， 皮膚返老還童和去除毛發(fā)，尤其是皮膚返老還童)能在實(shí)際的處 理區(qū)域上造成不同程度的皮膚損傷。具體地i兌，這樣的處理有時 能導(dǎo)致皮膚層的分離。這些比較大的皮膚損傷區(qū)域往往需要花費(fèi) 幾個星期或更多的時間才能疾愈，而后續(xù)的處理在正常情況下不 能在這個時間周期中進(jìn)4亍。優(yōu)選的是如果這些程序能以將導(dǎo)致比 較小的、被隔開的、能更快痊愈的損傷的方式完成，那么這將提 高患者的舒適度和更迅速地完成后續(xù)處理的能力兩者。此外，諸 如去除毛發(fā)和去除皺紋之類的i午多處理只需要在大得多的處理
區(qū)域的某些小局部或區(qū)域中完成處理；然而，當(dāng)前的處理4支術(shù)通
常需要在整個處理區(qū)i或上而不是^5U又在處理區(qū)i或的某些選定的 需要處理的區(qū)i或上完成處理。
另 一個潛在的問題是在目標(biāo)區(qū)域中需要選擇性地吸收外加 輻射以產(chǎn)生處理所需熱量的發(fā)色團(tuán)。首先，在處理區(qū)域上方的區(qū) 域包含優(yōu)先吸收或以別的方式吸收外加輻射的發(fā)色團(tuán)達(dá)到這樣 的程度，以致這樣的發(fā)色團(tuán)也被加熱，而且為了保證這樣的加熱
域的冷卻的各種不同形式(有時是侵蝕性冷卻)往往是允許在不 損傷上覆層皮膚的情況下完成這樣的處理必不可少的。例如，就 去除毛發(fā)或以黑色素為目標(biāo)的其它處理而言，在表皮中特別是 在真皮-表皮(DE)結(jié)合部黑色素的加熱是一個問題。在作 為目標(biāo)的發(fā)色團(tuán)是水的場合，實(shí)質(zhì)上處理區(qū)域中及其上方所有的 組織都將吸收輻射并且將被加熱，從而使選定的身體部分的受控 處理變得困難和增加不想要的外圍損傷的可能性。
采用選擇性的輻射熱解的另 一 個問題是為輻射選定的波長 通常是由被利用的發(fā)色團(tuán)的吸收特性規(guī)定的。然而，這樣的波長 對于其它的目的不可能是最佳的。例如，皮膚是一種散射々某體， 但是這樣的散射在某些波長比在其它波長顯著得多。令人遺憾的 是例如被黑色素(一種時常使用的發(fā)色團(tuán))優(yōu)先吸收的波長也是 實(shí)質(zhì)上發(fā)生散射的波長。這對于通常用來處理靜脈損傷的波長也 是真實(shí)的。皮膚中的光子吸收也在光學(xué)波段上變化，選擇性輻射 熱解所規(guī)定的波長時常是被皮膚高度吸收的波長。通常供選#^生 輻射熱解利用的波長被高度散射和高度吸收這一 事實(shí)限制有選 ^^地瞄準(zhǔn)身體某些部分的能力，尤其限制能夠有效地和高效率地 完成處理的深度。此外，施加給目標(biāo)區(qū)域的能量要么被散射、沒
有達(dá)到正在經(jīng)受處理的身體部分，要么在上4篁?qū)踊蛑車M織中祐: 吸收引起對這樣的組織的不想要的有潛在危險的加熱這一 事實(shí) 導(dǎo)致效率非常低的光學(xué)的皮力夫醫(yī)學(xué)處理。對于這沖羊的處理這種^f氐
效率意p木著為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的治療結(jié)果需要更大和更有力的EMR
加熱作用必須利用附加的費(fèi)用和能量。對于更有力的EMR源的 熱能管理也是個問題，通常需要昂貴的和龐大的水循環(huán)或其它熱 能管理機(jī)構(gòu)。此外，由于目標(biāo)中的發(fā)色團(tuán)(例如，毛發(fā)中的黑色 素)的濃度在目標(biāo)之間和患者之間大幅度地改變，所以就-使用選 4奪性輻射熱解對纟會定的目標(biāo)進(jìn)4于有歲文的處理而言難以確定最佳 值，甚至難以確定適當(dāng)?shù)膮⒘枵伞Ｄ承╊愋偷钠つw的高吸收，例如， 生來皮膚黑的個人和皮膚曬得非常黑的人時常使某些處理變得 難以甚至不可能安全地實(shí)施。因此，允許對所有類型和膚色的皮
上使用相同參數(shù)的)是令人想要的。
采用現(xiàn)有的處理的另 一 個問題是能夠施加給處理區(qū)域的能 量的數(shù)量即使在對表皮的傷害、皮膚結(jié)疤、或者其它損傷不是問
題的場合也時常受患者所經(jīng)歷的痛苦限制。理想的是，通常用于
美容目的的EMR皮力夫醫(yī)學(xué)程序應(yīng)該是無痛苦的或?qū)嵸|(zhì)上無痛苦 的。盡管如果該程序?qū)⒂舍t(yī)師完成，痛苦可以通過4吏用局部麻醉 或甚至通過迫使患者睡覺而得到控制，但是在使用任何麻醉劑時 都存在危險，而為了局部麻醉劑的給藥使用針就美容程序而言是 不受歡迎的。所以，優(yōu)選的是如果患者的痛苦實(shí)質(zhì)上有可能在不 需要這樣的程序的情況下被減輕和消除，同時仍然允許施加足夠 的輻射，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的治療結(jié)果。
另外，存在這樣一些場合，即有必要或希望在患者的皮膚上 (尤其是在皮膚表面附近)進(jìn)行顯微外科手術(shù)的場合；要處理的 區(qū)域?qū)儆诔叽缭谖⒚追秶鷥?nèi)的場合，例如，IO微米， 一個用解剖 刀不能處理的尺寸。用來完成顯孩i外科手術(shù)的現(xiàn)有的EMR裝置 也不適合在這樣小的目標(biāo)上完成外-牛手術(shù)。所以需要用來完成這 樣精細(xì)的顯微外科手術(shù)的改進(jìn)的技術(shù)。
此外，盡管EMR技術(shù)對于處理前面指出的一些情況是可用 的，^f旦是用來處理包括痤瘉疤痕、水痘疤痕等在內(nèi)的疤痕的、用 于皮月夫中起因于癥痕組織的肺塊的、用于^立緊痕跡的、用來處J里 某些寄生蟲的這樣的4支術(shù)目前還不存在。因此，需要用來處理這 樣的情況的有效4支術(shù)。
另外一個問題是在消除紋身或特別接近皮膚表面的著色損 傷方面，在這種場合現(xiàn)有4支術(shù)時常造成水泡和其它皮l夫問題。將 允許以足夠溫和的方式使這樣的紋身褪色和/或最終消除它的不 造成對患者皮膚的傷害或重大的患者不便的改進(jìn)技術(shù)也是令人 向4主的。 往的。
最后，盡管目前有在處理大的靜脈損傷方面比較有效的技 術(shù)，但是這樣的技術(shù)不如在處理*朱網(wǎng)形靜脈和其它小靜脈方面那 樣高效率。相似的無效率存在于將輻射施加在患者皮膚的比較大 的區(qū)域上而需要處理的僅僅在這樣的區(qū)域的比較小的部分之中 的場合。
因此，需要有用于EMR治療處理的，具體地i兌用于光學(xué)的 皮月夫醫(yī)學(xué)處理的改進(jìn)的方法和裝置，該方法和裝置允"i午在目標(biāo)區(qū) 域中更有選褲，地處理，而且不依賴選4奪性輻射熱解，以致所利用 的波長可以是為了更有效地將輻射在選定的深度交付給預(yù)期的 目標(biāo)體積、具體地i兌交付纟會這樣的目標(biāo)體積的某些優(yōu)選^皮未被處 理的部分包圍的選定部分而選定的，而且用來處理給定目標(biāo)的適 當(dāng)?shù)膮?shù)可以被更容易地確定。
本發(fā)明的概述
依照上文，這項(xiàng)發(fā)明提供一種用來在以患者皮月夫的區(qū)域和深 度坐標(biāo)定位的體積上完成處理的方法和裝置，該方法包括提供輻 射源和4巴來自輻射源的輻射應(yīng)用于光學(xué)系統(tǒng)，后者將輻射集中到 該體積的深度坐標(biāo)之內(nèi)的至少一個深度和在該體積的區(qū)i或坐標(biāo) 之內(nèi)選定的區(qū)域，所述的至少 一個深度和選定的區(qū)域在該體積中 定義該體積的未經(jīng)處玉里的部分之內(nèi)的三維空間處玉里部分。該裝置 有輻射源和將來自輻射源的輻射應(yīng)用于它的光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng) 將輻射集中到該體積中的至少 一個深度和該體積中選定的區(qū)域， 所述的至少 一 個深度和區(qū)域在該體積中定義在該體積的未經(jīng)處 理的部分之內(nèi)的三維空間處理部分。就所述的方法和裝置兩者而 言，處理部分對體積的比例可以在0.1%和90%之間，然而，優(yōu) 選介于10%和50%之間，更優(yōu)選介于10%和30%之間。在每種情 況下，處理部分都可以是至少有一個選定的尺寸和厚度的圓柱 體、球體、橢球體、實(shí)心長方體或平面。處理部分也可以是有選
定的長度和厚度的隔離行。光學(xué)系統(tǒng)可以實(shí)質(zhì)上同時將輻射應(yīng)用 于所有的處理部分，或者光學(xué)系統(tǒng)可以將輻射至少連續(xù)地應(yīng)用于 選定的處理部分。
在至少 一 個處理部分上的患者皮l夫也可以在整4殳持續(xù)時間 內(nèi)被預(yù)先冷卻到選定的溫度，為預(yù)先冷卻選定的溫度和持續(xù)時間 優(yōu)選就處理部分而言足以將皮月夫冷卻到至少在至少一個深度至 少達(dá)到在正常體溫以下選定的溫度。對于選定的實(shí)施方案，就處 理部分而言皮力夫一皮至少冷卻到選定的溫度和至少一個深度以下 的深度，以致所述的至少 一個處理部分實(shí)質(zhì)上被冷卻的皮膚包圍 著。冷卻可以在施加輻射期間繼續(xù)，而且就這個實(shí)施方案而言，
源的波長優(yōu)選是這樣選定的，以致在要完成處理的體積上方的患 者皮膚中既沒有強(qiáng)吸收也沒有強(qiáng)散射。對于較深的深度坐標(biāo)，為 了在患者的皮膚中實(shí)現(xiàn)集中在預(yù)期的深度坐標(biāo)，光學(xué)系統(tǒng)聚焦至'J 在處理部分的至少一個深度以下選定的深度。在將要完成處理的 體積和/或在這個體積上方的患者皮膚中選定的條件可以被4企觀'J , 檢測的結(jié)果在施加輻射期間被用來控制輻射集中到其上的處理 部分。
度的函凄t的輸出波長。更具體地說，外加輻射的波長可以作為外
力口壽畐射的下述函凄史#:選定5果度=.05到.2毫米"皮長=400 — 1880 nm和2050 - 2350 nm,其中,- 1850 nm和2100- 2300 nm 是伊乙選的；深度=.2到.3毫米，波長=500- 1880 nm和2050
一 2350 nm，其中800— 1850 nm和2150 — 2300 nm是4尤選的； ;罙度=.3到.5毫米，；皮長=600 - 1380 nm禾口 1520 - 1850 nm禾口 2150 - 2260 nm,其中900 _ 1300證和1550- 1820 nm和2150
- 2250nm是優(yōu)選的；深度=.5到1.0毫米，波長=600 - 1370 nm
和1600 - 1820證，其中900 - 1250歸和1650 - 1750 nm是優(yōu) 選的；；果度=1.0勝過2.0毫米，；皮長=670- 1350 nm和1650 —1780 nm,其中900 — 1230 nm是^尤選的；；罙度=2.0到5.0毫 米，波長=800- 1300 nm，其中1050 — 1220 nm是4尤選的.
為了處理各種不同的醫(yī)學(xué)條件，所述的方法和裝置也可以一皮
利用。在選定的深度下處理靜脈損傷的情況下，包括光學(xué)系統(tǒng)和 外加輻射的波長在內(nèi)的處理參凄t是這才羊選定的，以致處理部分的
至少一個深度^妄近正^皮處理的脈管的深度。同樣地，在處理是通 過月交原蛋白的處理或去除毛發(fā)進(jìn)行的皮膚再次調(diào)整的情況下，包 括光學(xué)系統(tǒng)和輻射波長在內(nèi)的處理參凄t是這樣的選定的，以致那 至少 一 個深度分別是真皮間的膠原蛋白的深度和至少作為毛嚢 的凸出部分和基體之一的深度。這項(xiàng)發(fā)明的教導(dǎo)也可以被用來處 理痤瘠、對準(zhǔn)和石皮壞脂肪瘤、處理脂肪團(tuán)、消除紋身、處理著色 損傷、處理向下的和其它的癥痕和其它皮"夫好i瘋、以及處理皮月夫 中各種不同的其它情況。
在實(shí)踐這項(xiàng)發(fā)明時所利用的光學(xué)系統(tǒng)可以包4舌光學(xué)要素的 陣列，來自輻射源的輻射將被至少同時應(yīng)用于其中眾多的光學(xué)要 素，每個光學(xué)要素都將輻射集中到該體積的選定部分。例如，每 個光學(xué)要素都可以聚焦或集中到選定長度和厚度的行上，用于一 些要素的行以選定的角度到其它要素的行。作為替代，光學(xué)系統(tǒng) 可以包括用來掃描施加給光學(xué)集中部件的輻射，以便每次將輻射 連續(xù)地聚焦到N個處理部分的裝置，其中N^1。光學(xué)系統(tǒng)可以
件的定位機(jī)構(gòu)，后者為了聚焦在連續(xù)的處理部分上移動所述部
膚冷卻到選定的溫度的才幾構(gòu)，和為了在施加輻射之前和/或在施加 輻射期間在選定的整段持續(xù)時間里預(yù)先冷卻患者皮膚的這個部 分而有選擇地纟喿作冷卻才幾構(gòu)的控制裝置。冷卻才幾構(gòu)和控制裝置可 以將皮膚預(yù)先冷卻到某個溫度而且其持續(xù)時間足以至少將那部 分皮力夫冷卻到在正常體溫以下選定的溫度并且冷卻到處理部分 的至少一個深度，或者可以冷卻到處理部分的至少一個深度以下 的深度，在后 一種情況下處理部分實(shí)質(zhì)上一皮冷卻的皮月夫包圍著。 裝置還可以包4舌在該體積中和/或在該體積上方的一部分患者皮
膚中用于至少 一 個選定的條件的檢測器，光學(xué)系統(tǒng)可以為了控制 該體積j妄受集作。
本發(fā)明還包括用來在4姿患者皮力夫的區(qū)域和深度坐標(biāo)定位的 體積上完成處理的方法和裝置，其中包括提供輻射源和在選定的 整段持續(xù)時間里將在體積的至少 一 部分區(qū)域坐標(biāo)上的患者皮膚 預(yù)先冷卻到選定的溫度，選定的溫度和持續(xù)時間足以將皮膚冷卻
到在體積的深度坐標(biāo)以下的深度；以及將輻射施加給光學(xué)系統(tǒng)， 該光學(xué)系統(tǒng)將輻射集中到至少 一 個深度坐標(biāo)和在區(qū)i或坐標(biāo)之內(nèi) 選定的區(qū)域，以便在體積中定義處理部分，所述的處理部分小于
上被冷卻的皮膚包圍著。更明確地說，可以才是供一種機(jī)構(gòu)，該才幾 構(gòu)將區(qū)域坐標(biāo)上的患者皮膚冷卻到選定的溫度，而且可以提供用
來在施加輻射之前和/或在施加輻射期間有選擇地#:作冷卻才幾構(gòu)
以便在選定的整段持續(xù)時間里預(yù)先冷卻皮膚的控制裝置，該機(jī)構(gòu) 和控制裝置在足以將皮膚冷卻到至少在體積的深度坐標(biāo)以下的
某個深度至少達(dá)到在正常體溫以下選定的溫度的整#更持續(xù)時間 里冷卻到某個溫度。用冷卻才幾構(gòu)冷卻患者的皮膚可以在施加輻射 的步 -驟期間繼續(xù)，而施加輻射的持續(xù)時間可以大于每個處理部分 的熱+〉弛時間。
最后，本發(fā)明包括用來通過將選定至少一個波長的外加輻射 集中在眾多選定的三維空間定位的處理部分上完成在患者皮膚上 的治療處理的方法和裝置，其中處理部分在非處理部分之內(nèi)。
本發(fā)明的上述和其它目的、特4i和優(yōu)勢乂人下面結(jié)合附圖予以 舉例說明的本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方案的更具體的描述將變 得顯而易見，其中相同或相關(guān)的參考數(shù)字在各種不同的附圖中被 用于共同的要素。
附圖簡要說明


圖1 - 1B是包括適合供平行地將輻射交付給眾多目標(biāo)部分^f吏 用的光學(xué)要素陣列的三個光學(xué)系統(tǒng)的俯 一見圖。
圖2 - 3C是適合供平行地將輻射交付給眾多目標(biāo)部分使用的 各種不同的透鏡陣列的側(cè)一見圖。
圖4 - 4C是適合供平行地將輻射交付給眾多目標(biāo)部分使用的 菲涅耳透4竟陣列的側(cè)一見圖。
圖5 _ 5B是適合供平行地將輻射交付給眾多目標(biāo)部分使用的 全息透4竟陣列的側(cè);現(xiàn)圖。
圖6-6A是適合供平行地將輻射交付給眾多目標(biāo)部分使用 的梯度透鏡陣列的側(cè)一見圖。
圖7-7B是圓柱形透鏡的各種不同的矩陣陣列的俯視圖，其 中一些適合為眾多的目標(biāo)部分提供行聚焦。
圖8 - 8C是適合平行地將輻射交付給眾多目標(biāo)部分的圓柱形 透鏡矩陣系統(tǒng)之一層的剖#見圖或側(cè)^見圖。
圖9 - 9B分別是適合平行地將輻射交付給眾多目標(biāo)部分的兩 層圓柱形透4竟陣列的透—見圖和側(cè)剖圖。
圖10-13是適合在將輻射集中到一個或多個目標(biāo)部分時使 用的各種不同的光學(xué)物4竟陣列的側(cè)^L圖。
圖14- 19是適合與圖10-13的陣列一起使用以便移動到連 續(xù)的目標(biāo)部分的各種不同的偏轉(zhuǎn)器系統(tǒng)的側(cè)-現(xiàn)圖。
變焦光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)—見圖。
圖22A和22B分別是一I史患者皮膚和位于其上用來實(shí)踐這項(xiàng) 發(fā)明的教導(dǎo)的設(shè)備的半示意性的透視圖和側(cè)視圖。
圖23A是不同損傷深度的優(yōu)選的參數(shù)范圍列表。
圖2 3 B是短脈沖在不同損傷深度的優(yōu)選的參數(shù)范圍列表。
圖23C是長脈沖在不同損傷深度的優(yōu)選的參數(shù)范圍列表。
本發(fā)明的詳細(xì)描述
首先參照圖22A和22B, —部分患者的皮月夫200凈皮展示，該 部分包4舌覆蓋著真皮204表皮202,表皮和真皮的連4妄處#1稱為 真皮-表皮(DE)結(jié)合部206。另外，展示了在患者的皮膚中位 于深度d并且有區(qū)i或A的處理體積V。處理體積V可以包含一 個或多個將被破壞或除去的靜脈損傷；可以包含眾多將被永久破 壞的、或者至少將被損傷從而造成暫時性的毛發(fā)脫落的、或者將 受到刺激從而引起毛發(fā)生長的毛嚢；可以將用各種不同的方法 (例如，通過暫時破壞來刺激再次生長，尤其是為了皮膚返老還 童和消除皺紋)重構(gòu)的膠原蛋白包含在DE結(jié)合部下面的區(qū)域中； 可以包含將被除去的黑素瘤、靜脈損傷、著色損傷、葡萄酒色痣、 牛皮癬、疤痕、或?qū)?皮除去的其它皮爿夫拜i瘋或紋身、或一些在它 上面完成光學(xué)皮膚醫(yī)學(xué)程序的其它的身體組成部分。
另外，還展示用來將光學(xué)輻射交付給體積V的系統(tǒng)208。系 統(tǒng)208包括EMR輻射源210，該輻射源可以是相干光源，例如， 固態(tài)激光器、染料激光器、二極管激光器、纖維激光器或其它的 相干光源，或者可以是非相干光源，例如，在皮力夫醫(yī)學(xué)程序中用 來交付光學(xué)輻射的閃光燈、卣素?zé)簟襞莼蚱渌窍喔晒庠?。?頻、射頻或其它EMF (電^茲頻率)的輻射源也可以^皮用在適當(dāng)?shù)?應(yīng)用中。來自輻射源210的輸出^皮施加《會光學(xué)系統(tǒng)212，后者優(yōu) 選呈輸出頭與患者的皮膚表面接觸的狀態(tài)，如圖22B所示。在使 用聲頻、射頻或其它非光學(xué)的EMR源作為輻射源210的場合， 系統(tǒng)212將是適合集中或聚焦這樣的EMR的系統(tǒng)，例如，相控 陣，而術(shù)語"光學(xué)系統(tǒng)，，應(yīng)該在適當(dāng)?shù)膱龊嫌枰越忉?，?更包括^ 這才羊的系統(tǒng)。
光學(xué)系統(tǒng)212的各種不同的實(shí)施方案^l奪在下面予以討-論并且 在各種不同的附圖中予以展示。通常，系統(tǒng)212的功能是接受來 自輻射源210的輻射并且將這樣的輻射聚焦/集中成指向體積V中 選定的一個或多個處理部分或目才示部分214的一個或多個聚焦的 射束222,聚焦是對深度d聚焦和在區(qū)域A中空間聚焦兩者。因 此，外加的EMR能量^皮集中，以^更將更多的能量交付^會目標(biāo)部 分214。依據(jù)系統(tǒng)參數(shù)，部分214可以是選定直徑和厚度的圓柱 體、J求體或橢3求體、而且乂于于一個實(shí)施方案可以有正方形或頭巨形 的才黃截面。每種形狀的部分可以穿過體積V延伸，或者可以是在 單層及其4晉層中形成的。目標(biāo)部分214還可以是(a)可以穿過體 積V延伸的、或者在體積V中的單一的薄層中形成的、或者是在 該體積的4普層中形成的狹長條；或者(b)可以是在體積V中形 成的一個或多個薄層。如同在后面將予以更詳細(xì)i也討i侖的那才羊， 光學(xué)系統(tǒng)212可以同時聚焦到所有的或選定的部分214的子集， 可以包含用來將聚焦到深度d上的輻射移動到連續(xù)的部分214上 的某種類型的光學(xué)或機(jī)械光學(xué)掃描器，或者可以產(chǎn)生被聚焦到深度d上而且通過手工操作或用二維或三維(包括深度)的定位機(jī)
構(gòu)在體積v上的皮膚表面上按自然法則移動把輻射引向預(yù)期的連
續(xù)部分2i4的^r出。對于后面的兩個實(shí)施方案，移動可以是為了 在其上面聚焦直接從一個部分到另一個部分，或者移動可以按標(biāo)
準(zhǔn)圖案(例如，格子圖案)進(jìn)行，而EMR源僅僅在位于預(yù)期的 部分214之上時才纟皮點(diǎn)燃。
為了冷卻處理體積V上的皮月夫200的表面，冷卻要素215也 4皮包4舌在內(nèi)。如圖22A和22B所示，冷卻要素215作用于光學(xué) 系統(tǒng)212上，以1更冷卻這個系統(tǒng)與患者的皮月夫4妄觸的部分，并因 此冷卻患者的皮膚與這樣的要素接觸的部分。例如，冷卻要素215 可以是一種熱電的要素，或者可以是用來在光學(xué)系統(tǒng)這才羊的部分 之上運(yùn)送水(優(yōu)選冷凍水)、氣體(優(yōu)選冷凍氣體，甚至可能是 低溫氣體)的系統(tǒng)。技術(shù)上已知的其它用來冷卻患者皮膚表面的 技術(shù)中也可以被使用。此外，在光學(xué)系統(tǒng)212不與患者的皮膚接 觸的場合，^f氐溫噴霧冷卻、氣流或其它非一妻觸冷卻4支術(shù)可以^皮利
冷卻的技術(shù)之一。
系統(tǒng)208還包4舌非必選的才企測器216，該4全測器舉例"i兌可能 是CCD攝像機(jī)或其它用于患者皮膚的選定的特性的適當(dāng)?shù)臋z測 器。來自檢測器216的輸出被施加給控制裝置218,該控制裝置 通常是適當(dāng)?shù)鼐幊痰暮處理器，^旦也可以是專用的石更件或者石更件 和壽欠件的混合體?？刂蒲b置218控制打開和關(guān)閉輻射源210而且 可以控制輻射的功率分布圖?？刂蒲b置218還^t應(yīng)用于光學(xué)系統(tǒng) 212,以便(例如)控制光學(xué)系統(tǒng)的聚焦深度和控制在任何給定 的時刻輻射正^皮聚焦/集中到它上面的一個或多個部分214,例 如，通過控制光學(xué)系統(tǒng)的掃描和/或從那里輻射出來的射束。最后， 控制裝置218凈皮應(yīng)用于冷卻要素215，以《更在整個預(yù)先冷卻過程 中和輻照期間控制體積V上方的皮月夫溫度和冷卻的持續(xù)時間。
依照這項(xiàng)發(fā)明的教導(dǎo)，系統(tǒng)208控制外加輻射的各種參凄史。 表1-3中的數(shù)據(jù)是使用不同波長下的皮膚散射和吸收的標(biāo)準(zhǔn)參 數(shù)才艮據(jù)光子傳纟番的Monte-Carlo才莫型找到的。這些參ft包括但 絕不局限于
l.處理部分214的形狀。這些部分當(dāng)中的每一個都可以是如 圖所示的薄圓盤，可以是加長的圓柱體，例如，可以它可以/人比 較靠近DE結(jié)合部206的第一深度延伸到比較深的第二深度，或 者如同稍后將予以討論的那樣連同要描述的各種不同的光學(xué)系 統(tǒng)，可以是行聚焦，每行都有選定的長度、寬度和耳又向，而且相 鄰的行都被選定的數(shù)量隔開。在給定的應(yīng)用中用于部分214的行 的耳又向不需要全是相同的，例如，其中一些4亍可以相乂于其它的朽-成直角(例如，見圖7A和7B)。為了效率更高，4亍可以圍繞著處 理目標(biāo)取向。例如，行可以垂直于脈管或平行于皺紋。部分214 也可能是球形的、橢球形的，而且至少對于一個實(shí)施方案，可以 是選定厚度的實(shí)心正方形或長方形。部分214的形狀是由施加給 它的聚焦的光學(xué)信號與施加的持續(xù)時間的組合參數(shù)規(guī)定的，而且 在較小的程度上信號的波長在確定目標(biāo)部分的形狀方面是重要因 素。例如，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，采用在大約0.5焦耳到2焦耳下才喿作并且 有0.5到2毫秒的脈沖持續(xù)時間的1720 nm激光器，通常獲得呈 圓柱形的部分214。反之，采用按同樣的能量范圍操作并且有0.5 到3秒(平均值為1秒)的脈沖持續(xù)時間的1250 nm激光器，通 常獲得呈球形的目標(biāo)部分。用來獲得特定的部分形狀的參^:可以 以各種不同的方式?jīng)Q定，包括憑經(jīng)驗(yàn)。通過適當(dāng)?shù)乜刂撇ㄩL、聚 焦、在表面的斑點(diǎn)大小和其它參H不管形狀如〗可部分214都可 以穿過體積V延伸，可以是以體積V的單一薄層形式形成的，或
者可以這才羊交4晉，以致，例如，郵匕鄰的部分214處在體積V不同 的薄層中。目標(biāo)部分在體積V中的圖案也可以隨著應(yīng)用而改變。 進(jìn)而，目標(biāo)部分214還可以是(A)在單一的薄層中形成的或在 不同的薄層中交4晉的(例如，毗鄰的長條處在不同的層中)可以 穿過體積V延伸的比4交狹窄的長條；或(b)可以是在體積V中 形成的一個或多個薄層。雖然對于目標(biāo)部分214全部現(xiàn)有的構(gòu)型 都可能^皮連續(xù)地或平朽-i也形成，^f旦是最終在體積V中有多重薄層 的構(gòu)型或許需要一皮連續(xù)地形成。處理部分214的幾何形狀控制處 理部分中的熱損傷。由于球形提供最大的梯度，并因此提供最大 的空間限制，所以它^是供最大的局域性的生物損傷，并因此對于 有這種需要的應(yīng)用可以作為優(yōu)選的目標(biāo)形狀。
2. 處理部分214的大小。對于進(jìn)入患者皮力夫大約1毫米的深 度，部分214的最小直徑，或行214的最小寬度估計(jì)是大約100 微米；然而，大得多的部分(幾毫米或更多)是可能的。對于更 大的深度，最小尺寸將更大。
3. 部分214之間中心到中心的間隔。中心到中心的間隔是由 許多因素決定的，包括部分214的大小和要完成的處理。通常， 人們希望郵b鄰部分214之間的間隔足以保護(hù)的患者皮膚并且有助 于損傷的痤愈，同時仍然允"i午實(shí)現(xiàn)預(yù)期的治療歲文果。在一項(xiàng)應(yīng)用 中，如同4%那樣小的體積V受到損傷(即，4%填充因數(shù))；然 而，損傷部分214通常將覆蓋實(shí)質(zhì)上更多的處理體積V。盡管理 論上處理部分214的組合體積對體積V比例(有時也稱之為填充 因數(shù))可以是0.1%到90%,但是就填充因素而言優(yōu)選的范圍對 于一些應(yīng)用是10%到50%，而對于大多數(shù)應(yīng)用是10%到30%。重 要的是在每個小島或處理/損傷區(qū)域214的周圍至少有一些保留 區(qū)i或(some area of sparing )而且這個^f呆留區(qū)i或足以允"i午皮月夫復(fù) 原，這樣的復(fù)原是通過黑素體遷移變得容易的。
4. 用于體積V的深度d。雖然在諸如皮膚之類的散射媒體中 在1毫米以下更深的深度難以實(shí)現(xiàn)小焦斑214,但是只要不要求 嚴(yán)格的聚焦，而且較大的部分尺寸214 (或許是幾毫米)是可接 受的，在深達(dá)4毫米而且或許更深的深度聚焦或許是可能的。
5. 焦點(diǎn)深度。盡管如同可以從表1看到的那樣，用于體積V 的深度d和光學(xué)系統(tǒng)212的聚點(diǎn)深度在對淺的深度聚焦時實(shí)質(zhì)上 是相同的，但是為了實(shí)現(xiàn)在更深的深度d聚焦，在諸如皮膚之類 的散射媒體中在更大的深度(有時在大得多的深度)聚焦通常是 必要的。其理由是散射妨礙實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的聚焦和導(dǎo)致最小的斑點(diǎn)尺 寸，并因此使能量最大限度地集中，因?yàn)榫劢沟纳涫鴮?shí)質(zhì)上在射 束聚焦深度的上方。聚焦深度可以是為了在預(yù)期的深度d實(shí)現(xiàn)最 小的斑點(diǎn)尺寸根據(jù)已知的皮膚特性選定的。
6. 波長。散射和吸收兩者都是隨波長變化的。所以，盡管就 深度淺的情況而言在實(shí)現(xiàn)聚焦的射束的同時仍然能利用相當(dāng)寬 的波段，但是，聚焦深度越深，越多的散射和吸收變成因素，而 且能實(shí)現(xiàn)合理聚焦的可用的波段也越狹窄。表1指出為各種不同 的深度優(yōu)選的波段，雖然可接受但是并非最佳的結(jié)果有可能在這 些波#史之外。
7. 脈沖寬度。在正常情況下外加輻射的脈沖寬度應(yīng)該是小于 每個目標(biāo)部分214的熱+>弛時間(TRT),因?yàn)?交長的持續(xù)時間^1尋 導(dǎo)致熱量遷移到這些部分的邊界之外。因?yàn)椴糠?14通常將是比 較小的，所以脈沖持續(xù)時間也將如表1所示是比較短的。然而， 當(dāng)深度增加，斑點(diǎn)尺寸也因此增加的時候，最大的脈沖寬度或持 續(xù)時間也增加。再者，在表1中給出的數(shù)值是針對給定的斑點(diǎn)尺 寸的最大值，而且較短的脈沖可以被使用。通常，熱擴(kuò)散理論指 出就3求形小島而言月永沖寬度t應(yīng)該是t < 500 D2/24,而就直徑為 D的圓柱形小島而言應(yīng)該是t〈 50 D2/16。進(jìn)而，如果目標(biāo)的密
度不是太高，則^永沖寬度有時可以比目標(biāo)部分214的熱+>弛時間 長，以致來自目標(biāo)的組合熱量在這些區(qū)域之外的任何點(diǎn)就在這樣 的點(diǎn)的組織而言都很好地在損傷門限值下面。另外，如同稍后將 予以討論的那樣，采用適當(dāng)?shù)睦鋮s制度，上述的限制可能不適用， 而且可以利用就j員傷部分214而言超過熱*〉弛時間(有時遠(yuǎn)遠(yuǎn)超 過TRT)的S永沖持續(xù)時間。
8. 功率。來自輻射源的必要的功率耳又決于預(yù)期的治療效果， 隨著深度的逐漸增加、冷卻和因波長造成的吸收的減少而逐漸增 力口。功率還隨著月永沖寬度逐洋斤增加而減少。
9. 冷卻。冷卻器215通常在輻射源210之前被激活，以便將 患者的皮力夫預(yù)先冷卻到在正常的皮力夫溫度以下的溫度(例如，0 到l(TC )以及冷卻到至少在DE結(jié)合部206的深度，并且優(yōu)選冷 卻到保護(hù)體積V上方的整個皮膚區(qū)域220的深度d。然而，依照 這項(xiàng)發(fā)明的教導(dǎo)，如果預(yù)先冷卻時間周期延長到足以將患者的皮 月夫冷卻到體積V以下的深度，具體地i兌如果冷卻繼續(xù)到開始施加 輻射之后，那么加熱將僅僅發(fā)生在被照射的部分214中，每個這 樣的部分都將凈皮冷卻的皮月夫包圍著。所以，即4吏就部分214而言 外加輻射的持續(xù)時間超過TRT,來自這些部分的熱量也將受到抑 制，因此熱損傷將不發(fā)生在這些部分之外。此外，盡管神經(jīng)在部 分214中可能受到刺激，^f旦是在部分214外面冷卻這些神經(jīng)除了 允許嚴(yán)格控制損傷體積之外還將阻斷痛苦信號傳送到大腦，因此 允許處理在患者較為舒適的情況下發(fā)揮作用，具體地說允許將要 施加的輻射劑量影響因?yàn)榛颊咚?jīng)歷的由此產(chǎn)生的痛苦或許不 可能以別的方式進(jìn)行的預(yù)期的處理。這個冷卻制度是這項(xiàng)發(fā)明的 重要特征。
10. 數(shù)值孔徑。數(shù)值孔徑是用于來自光學(xué)裝置212的聚焦的輻 射射束222的角度6的函數(shù)。優(yōu)選的是這個數(shù)字(并因此角度6 )
盡可能大，以致在體積V中集中在部分214上的輻射能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大 于在體積V中(和在區(qū)域220中)其它點(diǎn)的能量，借此在體積V 的部分214中仍然實(shí)現(xiàn)預(yù)期的治療效果的同時，4吏在區(qū)域220中 和在體積V的除部分214之外的部分中對組織的傷害最小。較高 的射束數(shù)值孔徑將增加表皮的安全，但是它受較高的雜散反射光 線的散射和吸收的限制。如同能從表l看到的那樣，隨著聚焦深 度增加，數(shù)值孔徑可能逐漸減少。
因此，通過明智地選擇前面和其它人指出的各種不同的參 數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)一個或多個聚焦的輻射射束222,以便在患者皮膚 中形成在選定的深度d的處理體積V中的處理/損傷小島214。用 來在各種不同的深度實(shí)現(xiàn)這些目的的參數(shù)的優(yōu)選范圍是在表l中 提供的。表2和表3舉例說明在各種不同的深度下分別用于短脈 沖(即，用于膚淺的小目標(biāo)的小于10毫秒的力永沖和用于一交深的 深度的小于IOO毫秒的脈沖)和長脈沖的參數(shù)范圍。表2中的數(shù) 值4叚定上述的穿過體積V的深層冷卻尚未l是供，以致"永沖持續(xù)時 間受損傷部分214的熱+^弛時間的限制。因此，在能夠?qū)崿F(xiàn)4交小 的斑點(diǎn)或聚焦區(qū)域(例如，直徑為50樣t米的斑點(diǎn))的l交短的深 度，如同在表2中假定的那樣，小于10毫秒的脈沖寬度是必要 的，而且其它參數(shù)被相應(yīng)地選定。反之，就較深的深度而言，嚴(yán) 格的聚焦由于散射不能實(shí)現(xiàn)，從而就這些部分而言導(dǎo)致直徑相當(dāng) 大的損傷部分214和4交長的熱+>弛時間，所以，能夠^是供實(shí)質(zhì)上 比較長的脈沖寬度，允許實(shí)現(xiàn)治療效果必不可少的能量在較長的 時間間隔內(nèi)^是供。這有助于清除來自區(qū)域220 (具體地"i兌來自其 表皮部分202和DE結(jié)合部206)的熱量。它還允許利用峰值功 率比4交^氐的輻射源210。 乂人表2和表3，人們還注意到聚焦深度 萍皮指出大于損傷部分214的深度d。其理由前面已經(jīng)討^侖過。
當(dāng)控制裝置218能夠?yàn)榱司劢乖谀繕?biāo)體積V中選定的部分 214上而被預(yù)先編程的時候，另一個選項(xiàng)是使用反饋來控制在體 積V中聚焦在它上面的部分214,其中反饋要么是通過使用檢測 器216機(jī)械地獲得的，要么是由操作員獲得的，通常用光學(xué)方法， 但是有可能使用操作員的其它感覺，例如觸覺或聽覺。例如，假 定檢測器216是CCD成像裝置，在體積V中毛嚢、靜脈損傷或 其它目標(biāo)部分的位置能^皮定位，而且聚焦的射束222明確地指向 這樣的組成部分的位置。因此，^假定進(jìn)^f亍清除毛發(fā)處理，4企測器 216可以在體積V上方的表面找出每個毛嚢，然后l吏射束222在 選定的深度(例如，干細(xì)胞所在的1毫米深度)聚焦到每個這樣 的毛嚢上。射束也可以被聚焦在沿著毛嚢延伸的深度，例如，0.7 -3毫米，以保^正在實(shí)質(zhì)上不損傷毛嚢周圍的真皮組織或沒有毛 嚢基體損傷的情況下破壞毛嚢之內(nèi)對于永久地或?qū)嵸|(zhì)上永久地 清除毛發(fā)必不可少的全部要素，例如，；皮壞毛囊干細(xì)胞。如果利 用前面討i侖的冷卻^支術(shù)，這個結(jié)果是最容易實(shí)現(xiàn)的，其中冷卻延 伸到處理體積V以下，以致每個要處理的毛嚢都被冷卻的真皮組 織包圍著。
反饋還可能被用來跟蹤要處理的血管或其它靜脈結(jié)構(gòu)或跟 蹤要通過膠原蛋白重構(gòu)處理的一條或多條皺紋。此外，當(dāng)聚焦的 射束222能夠憑借控制裝置218響應(yīng)來自檢測器216的輸出自動 定位的時候，這樣的反饋還能通過操作員手動調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)212 的位置來^艮蹤和處理毛嚢、靜脈結(jié)構(gòu)、皺紋之類的東西得以實(shí)現(xiàn)。
更明確地說，所用的掃描器可能包括三個供4僉測使用的優(yōu)選 不同顏色的低功率激光二極管和一個處理使用的高功率激光二 極管。例如，掃描器可以被用來4企測血管的位置和檢測相關(guān)的深 度。供纟全測^吏用的三個二才及管之一可以是高功率二才及管，它既能 在檢測模式下操作，也能在處理模式下操作，而且在某些情況下，才全測可以^u又由一個或兩個二才及管來完成，在某些情況下這些二 極管也可以供處理使用。適當(dāng)?shù)膾呙杵髂鼙挥脕碓谶x定的圖案上 移動4企測器和/或處理二才及管。然而，盡管過去〗吏用電流掃描器， 但是就這個應(yīng)用而言接觸掃描器是必不可少的，因?yàn)樯涫枰?的聚焦要求接觸不可能用電流掃描器的某種東西。再者，掃描器 能為了跟蹤特定的圖案找出目標(biāo)而編程，而且可以為了跟隨曾經(jīng) 找到的目標(biāo)(例如，《爭脈)而編程，或者掃描可以是手動控制的。 在掃描跟隨著選定的目標(biāo)(例如，血管)的場合，照射可以沿著 血管發(fā)生在選定的點(diǎn)。為了停止其中的血液流動和殺死脈管，沿 著脈管在選定的一個或多個點(diǎn)^f吏血管凝固通常是必不可少的。為 了達(dá)到-皮壞它的目的，照射整個力永管應(yīng)該不是必不可少的。
在使用掃描器的場合，被掃描的區(qū)域能投射在熒屏上，從而 4是供有助于在^^皮編^i的掃描中選^奪預(yù)期的目標(biāo)點(diǎn)或沿著目標(biāo)(例 如血管)實(shí)施掃描的有效的放大?？梢詾榱颂峁┎煌念伾?濾波的多樣的檢測器能被用了檢測目標(biāo)(例如，血管)的深度， 以致光線能聚焦在適合處理的深度。因此，掃描可以是三維的。 由于深度在某種程度上受波長、輸出波長在有限的范圍內(nèi)可編程 而且可以被用來控制用于纟全測和處理兩者的皮月夫深度的纖維激 光器的控制。在每種情況下，處理都可以單獨(dú)受聚焦到選定點(diǎn)的 輻射、在該點(diǎn)纟皮正常加熱的水、或這樣的聚焦加上預(yù)期的目標(biāo)在 所用波長下的選擇性吸收的效果的影響。發(fā)色團(tuán)(盡管通常是水) 也可能是血或黑色素。此外，在處理血管的時候，由于不需要血 色素作為發(fā)色團(tuán)，月永管在處理期間能#1壓縮，例如，通過對月永管 施加壓力。這可以允許能造成脈管更永久的閉合和永久地閉合較 大的脈管的可能性的脈管壁的變性和收縮。處理/損傷小島的位置 和尺寸能針對脈管的不同尺寸、類型和位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。同樣地， 為來除去毛發(fā)，由于不需要以黑色素為目標(biāo)，所以沒有在毛干或
毛嚢內(nèi)高黑色素含量的要求，從而有助于比較容易的灰色和金色 毛發(fā)的處理。
對于葡萄酒色痣，波長可以在用于水，及收的0.9到1.85孩i米 的范圍內(nèi)或者在用于血色素吸收的0.38到l.l孩l米的范圍內(nèi)，而 填充因數(shù)為10%到80%，優(yōu)選30%到50%。光源可以是有濾光和 遮蔽的弧光燈。
這項(xiàng)發(fā)明的教導(dǎo)還特別適合通過膠原蛋白再生進(jìn)行皮膚返 老還童的處理。在這樣的處理中，由于膠原蛋白本身不是發(fā)色團(tuán)， 在乳突狀真皮之中和之下的組織或血液中的發(fā)色團(tuán)(例如,水)通 常吸收輻射并且被加熱，借此加熱毗鄰的膠原蛋白，從而引起導(dǎo) 致膠原蛋白再生的選擇性損傷或破壞。釋放觸發(fā)新在該區(qū)域中擾 動血管還能導(dǎo)致釋放引起生成新膠原蛋白的纖維原細(xì)胞。盡管這 樣的處理可以僅僅沿著要處理的那行皺紋或其它瑕瘋進(jìn)行，但是 這樣的處理通常是在比較大的經(jīng)受處理的區(qū)域上完成的。依照這 項(xiàng)發(fā)明的教導(dǎo)，這樣的處理能在填充因數(shù)或許是30%到50%的情 況下通過加熱選定的部分214#1更有歲文;也完成，^人而在患者遭受 較少的損傷和痛苦的情況下造成效果顯著的膠原蛋白再生。這樣 的程序可以在比4交大的區(qū)域A上完成，或者利用與前面4十對血管 討^侖的那些類似的^支術(shù)，可以通過在皺紋上時周期性地激發(fā)射束 得以完成，射束是按預(yù)定的圖案跟蹤的而且僅僅在皺紋上選定的 點(diǎn)上時才^皮激發(fā)，或者為了3艮蹤皺紋是移動的并且在它上面時一皮 周期性地激發(fā)。另外，至于采用這項(xiàng)發(fā)明的教導(dǎo)的其它的處理， 痊愈較快地發(fā)生，以致后續(xù)的處理在必要的程度上通?；蛟S在最 初處理的幾個星期之內(nèi)完成，而且確實(shí)不超過一個月。
通常，皮膚中輕微的腫脹發(fā)生在膠原蛋白被加熱的時候，輕 微的腫脹起因于膠原蛋白的收縮。因此，這項(xiàng)技術(shù)不僅能被用來 消除皺紋而且能^皮用來除去其它的皮l夫界I-t (例如，痤癡或水痘
疤痕或皮膚中的其它疤痕)，而且還可以用來處理脂肪團(tuán)。盡管輕 微的腫脹可以在大約 一 個月之后消退，但是加熱還增加該區(qū)域中 的膠原蛋白的厚度/長度比，因此增加膠原蛋白的厚度，從而導(dǎo)致 大多tt來自相當(dāng)7JC久的皮月夫返老還童/除去環(huán)叉瘋的改進(jìn)。
其它能用這項(xiàng)發(fā)明的教導(dǎo)處理的皮膚瑕疵包括不同于皺紋的 舒展痕跡，因?yàn)檫@些痕跡實(shí)質(zhì)上與表面齊平，所以膠原蛋白的收 縮和再生作為加熱的結(jié)果減少這些痕跡。向下結(jié)癥，發(fā)生在外一牛 手術(shù)或某些創(chuàng)傷之后的隆起的疤痕也能以與前面處理葡萄酒色痣 非常相同的方式通過減少血液向癥痕月永管流動而《尋到處理。
除了去除毛發(fā)、處理靜脈損傷和賦予皮膚新表面之外，這項(xiàng) 發(fā)明的教導(dǎo)還能^皮用來瞄準(zhǔn)和-皮壞一個或多個皮脂H例如，處 理痤瘙、瞄準(zhǔn)和石皮壞過多的皮下脂肪、處理脂肪團(tuán)和在當(dāng)前不能
實(shí)施這才羊的處理的區(qū)域(例如，釆用標(biāo)準(zhǔn)的iil武予皮力夫新表面的4支 術(shù)所引起的損傷不能正常痊愈的頸部和手)上賦予皮膚新表面。 在這樣的區(qū)域中僅僅處理小島應(yīng)該為痊愈的發(fā)生留下充足的未受 損傷的皮膚結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)發(fā)明的教導(dǎo)如同前面指出的那樣可以也#皮 用來除去紋身、處理疤痕、處理著色損傷、處理向下的和其它的 疤痕、舒展的痕跡、痤癡和水痘皰痕以及其它的皮膚瑕瘋、和處 理可以存在于患者的身體中在小于大約4毫米的深度的各種不同 的其它情況，例如，各種不同的皮l夫癌而且可能是PFB。對于皮 膚腫瘤，可以4吏用〗吏腫瘤位置局i或化的反々赍系統(tǒng)和確保肺瘤纟皮完 全熱破壞的遙控系統(tǒng)的組合。牛皮癬可以采用與用于葡萄酒色痣 的實(shí)質(zhì)上相同的參凌史和實(shí)質(zhì)上相同的方式進(jìn);f亍處理。這些教導(dǎo)還 可以用來處理〗吏用本發(fā)明的教導(dǎo)能^皮找到并且^皮有選擇地殺死的 真皮內(nèi)的寄生蟲，例如幼蟲遷移動物。
為了除去紋身通?？梢杂腥N利用本發(fā)明的方法。第一種是 通過〗吏用^皮紋身墨水吸收的一種或多種波長，優(yōu)選采用高積分通
量的短脈沖，來瓦解或破壞在細(xì)胞之中和之間的墨水。第二技術(shù) 包括破壞包含墨水的細(xì)胞、以墨水或細(xì)胞中的水為目標(biāo)，用身體 的淋巴系統(tǒng)引起墨水的釋放和清除。在這里通常將利用具有低功 率和高能量的在毫秒到秒范圍內(nèi)的長脈沖。在第三種技術(shù)中，燒
蝕激光器^皮用來往紋身中鉆出1到2毫米的斑點(diǎn)，乂人而4吏這些區(qū)
域中的細(xì)胞和紋身墨水兩者都燒蝕或蒸發(fā)掉。釆用小的填充因數(shù)，
例如，在10%到80%的范圍中，優(yōu)選在10%到30%的范圍中，這 樣小的損傷斑點(diǎn)痊愈得很好，從而就這三種處理中的每種處理而 言都允許紋身^皮漸進(jìn)地照射并且最終;陂除去。關(guān)于每種處理的隨 機(jī)化的圖案也是為擾亂清除圖案優(yōu)選的。
這項(xiàng)發(fā)明的教導(dǎo)特別適合解決的具體問題是處理表皮中的 胎記或其它著色損傷。這才羊的損傷通常難以在不起水泡的情況下 釆用傳統(tǒng)的處理方法進(jìn)4亍處理。通過采用填充因lt為1%到50% (優(yōu)選10%到30%)的損傷島和100微米到1/2毫米的斑點(diǎn)尺寸， 在不結(jié)疤的情況下處理這樣的損傷是可能的。由于在這種情況下 的處理是如此4姿近表面，所以聚焦是不必要的。采用相似的i真充 因數(shù)的相似的處理可以被用來處理葡萄酒色痣或紋身，但是在這 些情況中的任何一種情況下，聚焦都是必要的，因?yàn)樘幚硎窃谳^ 大的深度。在所有的情況下，第一種處理或許導(dǎo)致^f又僅照射^皮處 理的區(qū)域。^皮處理的部分一旦疾愈(這通常在采用損傷處理島的 情況下發(fā)生在幾個星期到一個月之內(nèi))， 一種或多種追加處理就 能被完成，以便進(jìn)一步照射被處理的區(qū)域，直到損傷、葡萄酒色 痣、紋身等4皮除去為止。在每種情況下，由于處理產(chǎn)生的包含黑 素體、墨水或類似的東西的死亡細(xì)月包將正常;也經(jīng)過'淋巴系統(tǒng)#皮身 體清除。
因此，業(yè)已提供(a)允許在深達(dá)大約4毫米的深度在患者 的身體上進(jìn)行各種不同的治療處理；(b)僅僅允許三維空間的損 傷島發(fā)生，借此促進(jìn)痊愈(通過允許在皮層和損傷島214之間延 續(xù)血液流動和細(xì)力包增殖)和減少患者的不適；(c)允許以用于處 理的特定的組成部分為目標(biāo)不對患者身體的周圍部分造成傷害， 借此更有效地4吏用外加輻射，同時減少由于這樣的處理造成的對 患者身體的外圍損傷；(d)允許對給定的處理使用實(shí)質(zhì)上相同的 參數(shù)處理各種類型的皮力夫，借此〗吏處理配置和處理安全性，和(e) 允許處理所用的波長是針對處理的深度選定的最佳波長，而不是 被限定為目標(biāo)發(fā)色團(tuán)吸收最佳的波長的技術(shù)。事實(shí)上，盡管為這 項(xiàng)發(fā)明的教導(dǎo)選定的波長在正常情況下有重大的水吸收，^f旦是在 選擇波長方面判據(jù)之一是它們甚至不被水大量地吸收，尤其是對 于較深的深度，以致輻射能到達(dá)預(yù)期的深度而不由于吸收損失大 量的能量/光子。光子/能量集中在目標(biāo)部分214將增加在這些部 分的能量，使之補(bǔ)償在所用的波長下減少的吸收綽綽有余。因此， 這項(xiàng)發(fā)明4是供一種用來實(shí)施這樣的處理的全新的新穎」技術(shù)。
圖1 - 21舉例說明適合在光學(xué)系統(tǒng)212中使用的各種不同的 光學(xué)元器件。在這些附圖中，圖1-9B舉例說明各種不同的用來 將輻射平^亍地交刊^會眾多目標(biāo)部分214的系統(tǒng)。這些附圖的陣列 通常是用于特定深度d的定焦距陣列。這個深度可以通過4吏用具 有不同聚焦深度的陣列、通過有選擇地改變陣列相對患者的皮膚 表面或目標(biāo)體積V的位置、或通過控制輻射的波長^t改變。圖 10- 13展示為了在目標(biāo)體積V內(nèi)移動到一個或多個連續(xù)的聚焦 部分214可以與圖14- 19所示的掃4苗或偏4爭系鄉(xiāng)克結(jié)合^f吏用的各 種不同的光學(xué)物4竟陣列。最后，圖20和21展示兩種不同的變焦 光學(xué)系統(tǒng)，例如，它們可以通過才;M戒或通過手工4喿作在患者的皮 膚上移動，以1^更照射其上的連續(xù)部分214。
更詳細(xì)地參照這些附圖，圖1、 1A和1B展示在基體3上的 聚焦要素l,該聚焦要素有呈六角形圖案(圖1)的、正方形圖案 (圖1A)的和圓形或橢圓形圖案(圖IB)的邊界。標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué) 材料能被用于這些要素。雖然圖1和圖1A的六角形和正方形的 圖案能完全充滿聚焦要素板4的工作區(qū)域，但是這對于圖IB的 要素圖案不是真實(shí)的。來自輻射源210的輻射通常將#1同時施加 到所有的聚焦要素l上；然而，通過使用適當(dāng)?shù)膾呙铏C(jī)構(gòu)，輻射 也能4姿順序照在這些要素上，或者可能在一個方向上^皮掃描，例 ^口，同時照亮/照射四個要素。
圖2和2A是熔合在折射材料8 (例如，多孔玻璃)中的微 透鏡系統(tǒng)的剖視圖。用于透鏡5的材料的折射指數(shù)必須大于折射 材料8的折射指數(shù)。在圖2中，射束11最初通過折射材料8的 平坦表面10，然后被每個孩i透鏡5的主表面6和次表面7兩者折 射，從而導(dǎo)致射束^皮聚焦到的焦點(diǎn)12。在圖2A中，該過程被顛 倒過來，但是結(jié)果是相同的。
在圖2B和2C中，入射的射束11 4皮由折射材津+ 8制成的主 透鏡表面6折射。用于各種不同的陣列的表面6和7要么是球面 的，要么是非球面的。
在圖3和3A中，透鏡塊15被安裝到基體中并且處在浸漬材 料16中。透鏡塊15的折射指數(shù)大于浸漬材料16的折射指數(shù)。浸 漬材并牛16可以在氣體(空氣)、液體(水、制冷劑噴霧)或適當(dāng) 的固體之中。氣體和液體能^皮用來冷卻皮膚。浸漬物質(zhì)通常分別 在主要的和次要的平坦表面13和14。在圖3A中，每個透4竟塊 15的主表面6和次表面7度允許實(shí)現(xiàn)較高質(zhì)量的聚焦。就圖3B 和3C而言，透鏡塊15被固定在折射材料8的表面上，就給定的 透鏡15而言，圖3C的實(shí)施方案提供比圖3B的實(shí)施方案或在圖3 -3C中展示的任何其它陣列深的焦點(diǎn)。在圖3A-3C中展示的透 鏡陣列在實(shí)踐這項(xiàng)發(fā)明的教導(dǎo)中是優(yōu)選的透鏡陣列。 圖4-4C展示在折射材料8上形成的菲涅耳透鏡表面17和 18。改變菲涅耳透鏡表面17和18的輪廓，在菲涅耳表面的中心 17和環(huán)18的半徑之間的關(guān)系使它有可能實(shí)現(xiàn)所需要的聚焦質(zhì) 量。圖4B和4C的陣列允許實(shí)現(xiàn)較高質(zhì)量的聚焦并且是其它的 ^L選陣列。表面17和18要么是J求面的，要么是非J求面的。
在圖5和5A中，入射射束11的聚焦是通過在折射材料8的 表面上形成全息透鏡19(即，攝影全息圖)實(shí)現(xiàn)的。全息透鏡 19可以如圖5和5A所示在4斤射才才^牛8的4壬一表面上或者在兩個 表面上形成。圖5B展示取代圖5和5A的折射材料8的全息材 料20。全息透鏡是在材料20的體積中形成的。
在圖6和6A中，聚焦要素是由具有主平面表面23和次平面 表面24的梯度透鏡22形成的。如圖6A所示，這樣的梯度透鏡 可以夾在為透鏡提供支撐、保護(hù)和還可能提供冷卻的 一對折射材 料板8之間。
圖7、 7A和7B舉例說明圓柱透鏡25的各種不同的矩陣陣列。 圓柱透鏡25的長度26和直徑27的關(guān)系如附圖所示能夠改變。 圖7A和7B的圓柱透鏡25提供行聚焦，而不是與先前展示的陣 列有關(guān)的點(diǎn)或圓聚焦。
圖8-8C是圓柱透鏡矩陣系統(tǒng)中一層的剖視圖。入射的射束 11被圓柱透鏡25 (圖8和8A)或半個圓柱體透鏡29 (圖8B和 8C)折射并且聚焦到行焦點(diǎn)28。在圖8B和8C中，圓柱透4竟29 處在浸漬材并+ 16之中。主光學(xué)工作表面30和次光學(xué)工作表面31 可以是J求面的或非J求面的，它們允i午實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的聚焦。如圖7 -8C所示，就郵1:鄰的透#;而言4于聚焦可以*按不同的方向耳又向， 在這些附圖中有些透4竟的耳又向是4皮此垂直的。
在圖9、 9A和9B中，焦斑的矩陣是通過讓入射的射束11 通過兩層圓片主透4竟32和35實(shí)玉見的。圖9A和9B是/人兩個正交 的方向看圖9所示的陣列的剖^L圖。通過改變具有表面33的第 一層透鏡32和具有表面36的第二透鏡35的焦距，有可能實(shí)現(xiàn) 所需尺寸的矩形焦斑。第一層透鏡32和第二層透鏡35被安裝在 浸漬材料16中。透鏡32和35可能是標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)纖維，也可能 被圓柱透鏡取代，它們既可以是球面的也可以是非球面的。為了 4吏邊緣損失減到最小，表面34和37可以是光學(xué)質(zhì)量的。
圖10展示帶射束分離器38的單透鏡物鏡43。入射在斜射束 分離器38上的射束11分開通過透4竟43的折射表面41和42，以 便聚焦在中心點(diǎn)39和偏離中心的點(diǎn)40。表面41和42可以是球 面的和/或非球面的。有平坦的光學(xué)表面53和55的々反54允許在 光學(xué)表面55和焦點(diǎn)39、 40之間實(shí)現(xiàn)固定的距離。斜射束分離器 38可以作為能將射束11分成幾個射束并4是供幾個焦點(diǎn)的光才冊。
在圖11中，雙透4竟(43、 46)物4竟由于光學(xué)表面41、 42和 44被放置在最佳位置提供較高質(zhì)量的聚焦和數(shù)值孔徑。這些表面 全部可以是球面的或非球面的。透鏡46的光學(xué)表面45可以是平 面的，以〗更增加m直孔徑，而且可以與^反54 4妄觸。^反54也可以 是先前討i侖過的冷卻要素。
圖12在才是供三透4竟物4竟方面(透4竟43、 46和49)不同于上 述的附圖。圖13展示四透鏡物鏡系統(tǒng)，透鏡52的光學(xué)表面50 和51允"i午增加處理區(qū)i或的半徑(即，點(diǎn)39和40之間的3巨離)。
圖14、14A和14B舉例i兌明三個可以4乍為掃:t苗前端^皮用到圖 10- 13所示的各種不同的物4竟上的光學(xué)系統(tǒng)。在這些附圖中，初 始的準(zhǔn)直射束11投射在掃描反射鏡62并且被這面鏡子反射到透 鏡光學(xué)系統(tǒng)的第一透鏡43的表面41上。掃描反射鏡62是為了 在角度f上移動光軸63而設(shè)計(jì)的。反射鏡62的法線64的角位 移為角度f將引起射束11的角度改變角度2f。掃描反射鏡62的 光學(xué)位置在聚焦物鏡的入射光瞳。為了更好地建立掃描反射鏡62 的直徑和工作表面的半徑(即，點(diǎn)39和40之間的3巨離)之間的 相關(guān)關(guān)系和才是高聚焦質(zhì)量，透4竟58可以如圖14A所示插在掃描 反射鏡62的前面。透鏡58的光學(xué)表面56和57可以是球面的或 非球面的。就附加的象差控制而言，透鏡61可以插在透鏡58和 反射鏡62之間，透鏡61有光學(xué)表面59和60。
圖15, 15A和15B除了光源是點(diǎn)光源或光學(xué)纖維65而不是 準(zhǔn)直射束ll之外類似于圖14、 14A和14B。來自點(diǎn)光源(例如 光纖末端)65的光束66入射在掃描反射鏡62 (圖15 )或透鏡 58的表面57 (圖15A， 15B )上。
圖16和16A展示A二面反射4竟掃描系統(tǒng)。在圖16所示的比 較簡單的情況下，掃描反射鏡67在角度f2范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動而掃描反 射鏡62在角度fl范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。射束63最初入射到反射鏡67上 并且^皮反射鏡62反射到反射鏡67上，然后再被反射到光學(xué)透賴: 43的表面41上。在圖16A中，為了增大聚焦射束的邀:^直孔徑， 增大皮膚上的工作區(qū)域和減少掃描反射鏡62和67之間的象差， 物鏡透鏡106被插在這兩個反射鏡之間。雖然在這張附圖中展示 的是簡單的透鏡物鏡106,但是可以使用比較復(fù)雜的物鏡。物鏡 透鏡106將射束從掃描反射鏡67的中心折射到掃描反射鏡62的 中心。
在圖17中，掃描是用在方向s上可移動的掃描透4竟70完成 的。當(dāng)掃描透鏡70移動到偏離中心的位置73的時候，光學(xué)表面 68將光線沿著光軸71折射到方向72上。
在圖18中，掃描是用旋轉(zhuǎn)透鏡76 (例如，轉(zhuǎn)到位置77)完 成的。表面74是平面而表面75是這樣選定的，以致它不影響折 射光軸72的方向。在圖19中，掃描是通過在方向s上移動點(diǎn)光 源或光纖65完成的。
圖20和21個展示將損傷島移動到不同的深度的變焦鏡頭物 4竟。在圖20中，第一部件由可沿著光軸相對不能移動的由兩個 透鏡84和87組成的第二部件移動的單透鏡81組成。透鏡84被 用來增大數(shù)值孔徑。為了增大數(shù)值孔徑、后焦距的范圍和減少焦 斑尺寸，光學(xué)表面79、 80、 82、 83和85可以是非J求面的。第一 和第二部件的相對位置決定焦斑12的深度。
圖21展示有J求面的光學(xué)表面的變焦4竟頭物4竟。第一部件由 能沿著光軸相對第二部件移動的單透4竟90組成。不能移動的第 二部件由五個透鏡93、 96、 99、 102和105組成。表面88和89 的曲率半徑是為了補(bǔ)償不能移動的第二部件的象差而選定的。再 者，焦點(diǎn)的深度可以通過控制第 一和第二部件之間的距離而得到 控制。在圖20和21中展示的任何透鏡系統(tǒng)都可以被安裝成通過 手工#:作或在控制裝置218的控制下可移動的，以〗更有選4奪地聚 焦在目標(biāo)體積V的預(yù)期部分214上或者不加選纟奪地聚焦在目標(biāo)體 積的各個部分上。
盡管本發(fā)明已在前面參照i牛多實(shí)施方案予以展示和描述，而 關(guān)于這些實(shí)施方案的諸多變化也已予以討論，4旦是這些實(shí)施方案 主要是為了舉例說明而被提出的，上述的和其它的在形式和細(xì)節(jié) 方面的改變可以被熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人在不脫離僅僅通過權(quán)利要 求書定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下在這些實(shí)施方案之上 完成。
權(quán)利要求
1.一種用來處理患者皮膚的方法，該方法包括將能量應(yīng)用于皮膚以便在皮膚的一定體積內(nèi)產(chǎn)生處理部分，以致于每個處理部分與另一個處理部分通過所述體積內(nèi)的未處理過的部分隔開。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述的應(yīng)用能量的步驟包括應(yīng) 用聲學(xué)能量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中應(yīng)用聲學(xué)能量的步驟包括將聲 學(xué)能量聚焦在所述處理部分上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述處理部分包括占所述皮膚 的一定體積的1%至90%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述處理部分包括占所述皮膚 的一定體積的1 %至50 % 。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述處理部分包括占所述皮膚 的一定體積的10%至30°/0。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述處理部分從皮膚表面延伸 至患者皮膚表面下的某一深度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的處理部分是圓柱體、球 體、橢3求體、實(shí)心長方體或平面之一。
9. 才艮據(jù)4又利要求1的方法，其中所述的處理部分是具有選定的 長度和厚度的分隔開的線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述的一定體積的皮膚被預(yù)冷至選定的溫度并持續(xù)預(yù)定的時間。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括預(yù)冷所述一定體積的皮 月夫至皮力夫表面下的至少一個深度。
12. —種用來處理患者皮力夫的方法，該方法包4舌將能量應(yīng)用于皮力夫以 <更在皮力夫的 一定體積內(nèi)產(chǎn)生 一個以 上的周期性定位的三維的處理部分，以致于每個處理部分與
13. 才艮據(jù)4又利要求12的方法，其中所述的應(yīng)用能量的步驟包括應(yīng) 用聲學(xué)能量。
14. 4艮據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述的應(yīng)用聲學(xué)能量的步驟 包括應(yīng)用該能量以產(chǎn)生真皮下的損傷區(qū)i或。
15. 才艮據(jù)權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括:缺照時間順序?qū)⒙晫W(xué) 能量應(yīng)用于所述處理部分。
16. —種用來處理患者皮膚的裝置，該裝置包括可產(chǎn)生能量的能量源，以及系統(tǒng)，該系統(tǒng)將能量源所產(chǎn)生的能量聚焦于一定體積的 皮月夫內(nèi)的一個以上的三維處理部分，以致于每個處理部分與 另一個處理部分由所述體積內(nèi)的未經(jīng)處理的部分隔開。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中的能量是聲學(xué)能量。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中匯聚聲學(xué)能量的系統(tǒng)包括至 少一個相陣。
全文摘要
這項(xiàng)發(fā)明提供一種通過將至少一種選定波長的外加輻射集中在眾多選定的三維空間定位的處理部分(這些處理部分處在非處理部分之內(nèi))來完成在患者皮膚上的治療處理的方法和裝置。處理部分對總體積的比例可以從0.1％變化到90％，但是優(yōu)選小于50％。包括波長在內(nèi)的各種不同的技術(shù)都可以被用來控制輻射被集中的深度，而且可以提供適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)，以便平行地或連續(xù)地為一個或多個處理部分的選定的組合集中外加輻射。
文檔編號A61B18/20GK101194856SQ200710148278
公開日2008年6月11日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月28日
發(fā)明者R·羅克斯·安德森, 塞格伊·B·伯爾魯陳斯基, 安德列·V·埃若費(fèi)瓦, 格雷戈里·B·阿特舒勒, 迪特·曼斯坦恩 申請人:帕洛瑪醫(yī)療技術(shù)有限公司;通用醫(yī)院有限公司