СИСТЕМА ФОТОТЕРМИЧЕСКОЙ АДРЕСНОЙ ТЕРАПИИ С ИНТЕГРИРОВАННЫМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ПРИВЕДЕНИЕМ В ОПРЕДЕЛЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И АВТОМАТИЧЕСКИМ ИНИЦИИРОВАНИЕМ ФОТОТЕРМИЧЕСКОЙ АДРЕСНОЙ ТЕРАПИИ ПОСРЕДСТВОМ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ КОЖИ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ
SYSTEM FOR PHOTOTHERMAL TARGETED THERAPY WITH INTEGRATED PRE-CONDITIONING AND AUTOMATIC INITIATION OF PHOTOTHERMAL TARGETED THERAPY BY MEASURING THE SKIN SURFACE TEMPERATURE, AND CORRESPONDING METHODS

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0001] Настоящее изобретение относится к фототермической адресной терапии и, более конкретно, к системам и способам для фотоиндуцированной термической терапии, направленной на специфические хромофоры или целевые объекты, содержащие специфические хромофоры, внедренные в среду.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0002] Целевые объекты, такие как хромофоры, и объекты, которые содержат хромофоры, которые внедрены в среду, могут быть термически повреждены при нагреве целевого объекта источником излучения, таким как лазер. Например, сальные железы, которые содержат кожное сало и внедрены в дерму, могут быть термически повреждены при нагреве кожного сала лазером до повреждения самого кожного сала или сальной железы, содержащей кожное сало. Однако при применении тепловой энергии, достаточной для повреждения целевого объекта, может также повреждаться окружающая дерма и вышележащий эпидермис, что приводит к повреждению эпидермиса и дермы, а также к болевым ощущениям у пациента.
[0003] Предыдущие подходы для предотвращения повреждения эпидермиса и дермы, а также болевых ощущений у пациента, включают в себя:
[0004] 1. Предварительное охлаждение эпидермиса, затем применение фототермической терапии; и
[0005] 2. Предварительное охлаждение эпидермиса, а также предварительное приведение эпидермиса и дермы в определенное состояние (т.е. предварительный нагрев) в протоколе предварительного нагрева, затем применение фототермической терапии в отдельном протоколе терапии. В некоторых примерах протокол предварительного нагрева и протокол терапии выполняются одним и тем же лазером, хотя эти два протокола включают в себя разные установочные параметры лазера и протоколы применения, что приводит к дополнительному усложнению протокола терапии и оборудования.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Согласно вариантам осуществления, описанным здесь, система фототермической адресной терапии для повреждения целевого объекта, внедренного в среду, включает в себя контроллер и блок фототермической терапии, включающий в себя источник излучения. Контроллер выполнен с возможностью применять протокол терапии, и протокол терапии применяется с использованием источника излучения с заданным установочным параметром мощности и заданным установочным параметром импульсной синхронизации.
[0007] В другом варианте осуществления протокол терапии включает в себя процедуру предварительного приведения в определенное состояние для предварительного нагрева среды и целевого объекта и процедуру фототермической терапии. Процедура предварительного приведения в определенное состояние и процедура фототермической терапии применяется с использованием источника излучения без изменения заданного установочного параметра мощности и заданного установочного параметра импульсной синхронизации между процедурой предварительного приведения в определенное состояние и процедурой фототермической терапии. В дополнительном варианте осуществления процедура предварительного приведения в определенное состояние имеет большую продолжительность, чем фототермическая процедура.
[0008] Еще в одном варианте осуществления система включает в себя блок охлаждения, и протокол терапии дополнительно включает в себя процедуру охлаждения до и во время протокола терапии. Еще в одном варианте осуществления, как для процедуры предварительного приведения в определенное состояние, так и для процедуры фототермической терапии, источник излучения выполнен с возможностью испускать последовательность импульсов излучения с заданным уровнем мощности, заданной длительностью импульса, и заданным периодом повторения импульсов.
[0009] Еще в одном варианте осуществления процедура предварительного приведения в определенное состояние и процедура фототермической терапии включают в себя применение импульсов излучения в сканирующем режиме по заданной области. В иллюстративном варианте осуществления заданная область является матрицей 2-на-2 блоков терапии размером 5 миллиметров на 5 миллиметров.
[0010] В дополнительном варианте осуществления во время процедуры предварительного приведения в определенное состояние и процедуры фототермической терапии температура в среде меньше порога денатурации и повреждения среды, а целевой объект нагревается до температуры, большей порога повреждения целевого объекта. В иллюстративном варианте осуществления температура среды (например, эпидермиса) меньше 55°С, а целевой объект нагревается до температуры, большей 55°С. В другом варианте осуществления температура среды настраивается согласно местоположению области терапии на пациенте.
[0011] В другом варианте осуществления раскрывается способ использования системы фототермической адресной терапии для повреждения целевого объекта, внедренного в среду. Система включает в себя источник излучения. Способ включает в себя задание набора параметров для последовательности импульсов излучения, подлежащих генерированию источником излучения, причем набор параметров включает в себя заданный уровень мощности, заданную длительность импульса, заданный период повторения импульсов и число импульсов излучения. Способ также включает в себя генерацию последовательности импульсов излучения согласно заданному набору параметров и применение последовательности импульсов излучения в среде.
[0012] Еще в одном варианте осуществления способ дополнительно включает в себя охлаждение среды при применении протокола терапии. Дополнительно, в другом варианте осуществления применение последовательности импульсов излучения включает в себя задание заданной области в виде матрицы 2-на-1 или больше блоков терапии. В иллюстративном варианте осуществления применение последовательности импульсов излучения включает в себя задание заданной области в виде матрицы 2-на-2 блоков терапии размером 5 миллиметров на 5 миллиметров.
[0013] В дополнительном варианте осуществления применение последовательности импульсов излучения включает в себя применение последовательности импульсов излучения, так что температура среды меньше порога денатурации и повреждения среды, а целевой объект нагревается до температуры, большей порога повреждения целевого объекта. В иллюстративном варианте осуществления применение последовательности импульсов излучения включает в себя увеличение температуры среды (например, эпидермиса) до менее чем 55°С при нагревании целевого объекта до температуры, большей 55°С.
[0014] Согласно вариантам осуществления, описанным здесь, описывается способ автоматического инициирования протокола терапии с использованием системы фототермической адресной терапии. Способ включает в себя применение механизма охлаждения в местоположении терапии, контроль температуры поверхности кожи в местоположении терапии, и, когда температура поверхности кожи достигает заданного порога, автоматическое инициирование протокола терапии.
[0015] В дополнительном варианте осуществления протокол терапии инициируют без какого-либо ручного ввода данных пользователем.
[0016] Согласно другому варианту осуществления описывается способ автоматического завершения протокола терапии с использованием системы фототермической адресной терапии. Способ включает в себя во время применения протокола терапии в области терапии контроль температуры поверхности кожи в местоположении терапии, и, когда температура поверхности кожи достигает заданного порога, автоматическое завершение протокола терапии.
[0017] Согласно дополнительному варианту осуществления протокол терапии завершают без какого-либо ручного ввода данных пользователем.
[0018] Дополнительные модификации и варианты предлагаемых вариантов осуществления описаны ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0019] Фиг. 1 показывает иллюстративную систему фототермической адресной терапии согласно одному варианту осуществления.
[0020] Фиг. 2 показывает иллюстративную схему сканера для использования с системой фототермической адресной терапии согласно одному варианту осуществления.
[0021] Фиг. 3 показывает иллюстративную схему матрицы терапии согласно одному варианту осуществления.
[0022] Фиг. 4 показывает схематическое изображение иллюстративного набора импульсов излучения, пригодных для использования с протоколом терапии или интегрированным протоколом приведения в определенное состояние/фототерапии согласно одному варианту осуществления.
[0023] Фиг. 5 показывает оцененную температуру сальной железы-целевого объекта в зависимости от времени при применении к нему терапевтических импульсов излучения согласно одному варианту осуществления.
[0024] Фиг. 6 показывает измеренную температуру поверхности кожи в зависимости от времени во время протокола терапии согласно одному варианту осуществления.
[0025] Фиг. 7 показывает блок-схему последовательности операций, показывающую иллюстративный способ анализа измеренной температуры поверхности кожи во время участка охлаждения протокола терапии и затем инициирования протокола терапии, соответственно.
[0026] Фиг. 8 показывает блок-схему последовательности операций, показывающую иллюстративный способ продолжения анализа измеренной температуры поверхности кожи во время протокола терапии и затем завершения протокола терапии, соответственно.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0027] Варианты осуществления настоящего изобретения описаны более полно ниже со ссылкой на сопутствующие чертежи, в которых показаны варианты осуществления изобретения. Это изобретение может быть, однако, реализовано во многих других формах и не должно толковаться как ограниченное вариантами осуществления, изложенными здесь. Напротив, эти варианты осуществления обеспечены таким образом, чтобы это раскрытие было законченным и полным и полностью передавало объем изобретения специалистам в данной области техники. В чертежах, размеры и относительные размеры слоев и областей могут быть преувеличены для ясности. Одинаковые ссылочные позиции везде относятся к одинаковым элементам.
[0028] Следует понимать, что хотя здесь для описания различных элементов, компонентов, областей, слоев и/или секций могут быть использованы термины «первый», «второй», «третий» и т.д., эти элементы, компоненты, области, слои и/или секции не следует ограничивать этими терминами. Эти термины используются только для определения отличий одного элемента, компонента, области, слоя или секции от другой области, слоя или секции. Таким образом, первый элемент, компонент, область или секция, описанные ниже, могут быть названы вторым элементом, компонентом, областью, слоем или секцией, не выходя за рамки идей настоящего изобретения.
[0029] Пространственно-относительные термины, такие как «внизу», «ниже», «нижний», «под», «выше», «верхний» и т.п. могут быть использованы здесь для облегчения описания отношения одного элемента или признака к другому элементу (элементам) или признаку (признакам), показанным на фигурах. Следует понимать, что предполагается, что пространственно-относительные термины включают в себя другие ориентации устройства при использовании или эксплуатации дополнительно к ориентации, показанной на фигурах. Например, если устройство, показанное на фигурах, будет перевернуто, то элементы, описанные как находящиеся «ниже» или «внизу» или «под» другими элементами или признаками, могут быть затем ориентированы «выше» других элементов или признаков. Таким образом, иллюстративные термины «ниже» и «под» могут включать в себя как ориентацию «выше», так и «ниже». Устройство может быть ориентировано иначе (повернуто на 90 градусов или в других ориентациях), и пространственно-относительные описатели, используемые здесь, могут быть интерпретированы соответствующим образом. Дополнительно, также следует понимать, что когда слой называется слоем, находящимся «между» двумя слоями, он может быть единственным слоем, находящимся между этими двумя слоями, или могут также присутствовать один или несколько промежуточных слоев.
[0030] Терминология, используемая здесь, предназначена только для описания конкретных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения настоящего изобретения. Предполагается, что используемые здесь формы единственного числа также включают в себя формы множественного числа, если контекст ясно не указывает на иное. Также следует понимать, что термины «содержит» и/или «содержащий», используемые в этом описании изобретения, указывают на наличие заданных признаков, целых чисел, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличия или добавления одного или нескольких других признаков, целых чисел, этапов, операций, элементов, компонентов и/или их групп. Используемый здесь термин «и/или» включает в себя любые и все комбинации одного или нескольких связанных перечисленных элементов и может быть сокращен в виде «/».
[0031] Следует понимать, что когда элемент или слой называется элементом или слоем, «находящимся на», «соединенным с», «связанным с» или «смежным с» другим элементом или слоем, он может находиться прямо на, может быть прямо соединен, связан или смежен с другим элементом или слоем, или могут присутствовать промежуточные элементы или слои. Напротив, когда элемент называется элементом, находящимся «прямо на», «прямо соединенным с», «прямо связанным с» или «непосредственно смежным с» другим элементом или слоем, не существует никаких промежуточных элементов или слоев. Подобным образом, когда излучение принимается или обеспечивается «от» одного элемента, оно может быть принято или обеспечено прямо от этого элемента или от промежуточного элемента. С другой стороны, когда излучения принимается или обеспечивается «прямо от» одного элемента, не существует никаких промежуточных элементов.
[0032] Варианты осуществления изобретения описаны здесь со ссылкой на иллюстрации поперечных сечений, которые являются схематическими иллюстрациями идеализированных вариантов осуществления (и промежуточных структур) изобретения. По существу, вследствие, например, технологий изготовления и/или допусков следует ожидать отклонений от форм иллюстраций. Таким образом, варианты осуществления изобретения не следует толковать как варианты осуществления, ограниченные конкретными формами областей, показанных здесь, но они должны включать в себя отклонения по форме, которые являются следствием, например, изготовления. Соответственно, области, показанные на фигурах, являются схематическими по своей природе, и предполагается, что их формы не показывают фактическую форму области устройства и не ограничивают объем изобретения.
[0033] Если не определено иное, то все термины (включая технические и научные термины), используемые здесь, имеют то же значение, что и значение, обычно понимаемое специалистом в данной области техники, к которой относится это изобретение. Следует также понимать, что термины, такие как термины, определенные в общеупотребительных словарях, следует интерпретировать как термины, имеющие значение, которое соответствует их значению в контексте данной области техники и/или описания настоящего изобретения, и не следует интерпретировать в идеализированном или излишне формальном смысле, если это ясно не определено здесь.
[0034] Фиг. 1 показывает иллюстративную систему фототермической адресной терапии для повреждения целевого объекта, такого как специфические хромофоры или объекты, содержащие хромофоры, внедренные в среду, и нагрева целевого объекта до температуры, достаточно высокой для повреждения целевого объекта без повреждения окружающей среды. Система может быть использована, например, для фототермической абляции сальных желез, которые содержат кожное сало в качестве хромофора, в адресном режиме при сохранении эпидермиса и дермы, окружающих сальные железы-целевые объекты.
[0035] Со ссылкой снова на фиг. 1 система 100 фототермической адресной терапии включает в себя блок 110 охлаждения и блок 120 фототерапии. Блок 110 охлаждения обеспечивает механизм охлаждения для эффекта охлаждения, например, посредством контакта или посредством прямого воздушного охлаждения, для области терапии, а именно, области внешних слоев кожи, лежащих выше сальной железы-целевого объекта. Блок 110 охлаждения соединен с контроллером 122 внутри блока 120 фототерапии. Следует отметить, что в то время как на фиг. 1 показано, что контроллер 122 содержится внутри блока 120 фототерапии, контроллер может быть расположен за пределами как блока 110 охлаждения, так и блока 120 фототерапии, или даже внутри блока 110 охлаждения.
[0036] Контроллер 122 дополнительно управляет другими компонентами внутри блока 120 фототерапии, такими как лазер 124, дисплей 126, блок 128 контроля температуры, ножной переключатель 130, дверное блокирующее устройство 132 и аварийный выключатель. Лазер 124 обеспечивает лазерную мощность для протокола фототерапии, и контроллер 122 регулирует специфические установочные параметры лазера, такие как установочные параметры выходной мощности и длительности импульса. Лазер 124 может быть единственным лазером или комбинацией из двух или более лазеров. Если используется более одного лазера, то выходы лазеров объединяются оптически для их функционирования в виде одного более мощного лазера. Дисплей 126 может включать в себя информацию, такую как рабочий режим блока 110 охлаждения, лазера 124, и другую информацию о состоянии системы. Блок 128 контроля температуры используется, например, для контроля температуры поверхности кожи в области терапии, и измеренная температура поверхности кожи в области терапии используется контроллером 122 для настройки протокола фототерапии. Контроллер 122 также взаимодействует с ножным переключателем 130 для дистанционного включения или выключения лазера 124 и/или блока 110 охлаждения. Дополнительно, дверное блокирующее устройство 132 может быть использован в качестве дополнительной меры безопасности таким образом, чтобы в случае, когда дверь в процедурный кабинет будет приоткрыта, дверное блокирующее устройство 132 детектировало это состояние и давало контроллеру 122 команду не допускать работу блока 120 фототерапии или по меньшей мере лазера 124. Дополнительно, аварийный выключатель 134 может быть обеспечен для быстрого выключения системы 100 фототермической адресной терапии в случае аварии. В другой модификации дополнительные фотодиоды или другие датчики могут быть добавлены для контроля уровня мощности энергии, излучаемой из лазера 124.
[0037] Снова со ссылкой на фиг. 1, система 100 фототермической адресной терапии дополнительно включает в себя ручной сканер 160, который является частью устройства, удерживаемого рукой пользователя при применении протокола терапии к пациенту. Сканер 160 может быть образован, например, в палочкообразный форме или стержня для облегчения обращения с ним пользователя. Сканер 160 соединен с блоком 110 охлаждения через соединение 162 охлаждения таким образом, чтобы протокол охлаждения мог быть применен с использованием сканера 160. Дополнительно, выход лазера 124 соединен со сканером 160 через оптоволоконное устройство 164 доставки таким образом, чтобы протокол фототерапии мог быть применен с использованием сканера 160. Необязательно, сканер 160 может быть соединен через температурное соединение 166 с блоком 128 контроля температуры для обеспечения обратной связи по температуре кожи в области терапии, например, с контроллером 122.
[0038] В иллюстративном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, блок 120 фототерапии системы 100 фототермической адресной терапии обеспечивает энергию излучения при единственном установочном параметре, который используется как для предварительного приведения области терапии в определенное состояние, так и для фототерапии сальной железы-целевого объекта. А именно, вместо последовательного обеспечения применения энергии излучения, оптимизированной для предварительного приведения в определенное состояние, за которым следует другое применение излучения, оптимизированное для фототерапии, блок 120 фототерапии обеспечивает энергию излучения, используемую как для предварительного приведения в определенное состояние, так и для фототерапии, в единственном, непрерывном протоколе применения без изменения установочных параметров энергии излучения. Этот интегрированный протокол экономит время и уменьшает сложность применения фототерапии.
[0039] Фиг. 2 показывает дополнительные детали сканера 160 согласно одному варианту осуществления. Соединение 162 охлаждения соединено с блоком 202 доставки охлаждения, который выполнен с возможностью обеспечивать механизм охлаждения (например, поток холодного воздуха) для области терапии. Оптоволоконное устройство 164 доставки от лазера 124 соединено с блоком 204 доставки лазерной энергии, который включает в себя оптические компоненты для доставки энергии излучения в область терапии для протокола фототермической терапии. Наконец, температурное соединение 166 соединено с датчиком 206 температуры, который измеряет температуру в области терапии для обеспечения обратной связи с контроллером 122. Дополнительно, сканер 160 включает в себя выключатель 210 (такой как триггерный переключатель для включения/выключения лазера 124) и, необязательно, индикатор 212 состояния, который указывает на операционное состояние сканера 160, например, при работе лазера. В то время как на фиг. 2 сканер 160 схематически показан в виде блока, его фактическая форма конфигурируется для облегчения использования. Например, сканер 160 может быть образован в форме сопла с ручкой, в форме пистолета, или в другой пригодной форме для облегчения прицеливания и управления пользователем.
[0040] В иллюстративном способе согласно одному варианту осуществления протокол охлаждения применяется ко всей области терапии. Протокол охлаждения может включать в себя, например, применение потока холодного воздуха ко всей области терапии в течение заданного периода времени, например, 10 секунд. После охлаждения механизм охлаждения (например, поток холодного воздуха) остается активным, и протокол фототерапии применяется в области терапии. В одном варианте осуществления импульсы квадратного пучка с «плоской вершиной» используются в комбинации со сканирующим устройством для последовательного применения лазерного импульса к сегментам внутри области терапии. Согласно одному варианту осуществления протокол фототерапии включает в себя применение заданного числа импульсов излучения к каждому из сегментов в области терапии, причем лазерные импульсы последовательно применяются к разным сегментам. В другом варианте осуществления лазерные импульсы применяются к сегментам в случайном порядке.
[0041] В иллюстративном сценарии использования охлаждают полную область терапии, лежащую выше сальных желез, подлежащих терапии. Виртуальную сеточную конфигурацию накладывают на область терапии, как показано на фиг. 3. Иллюстративная сеточная конфигурация 300 включает в себя двенадцать блоков, расположенных в матрице 3*4. Возможны многие другие сеточные конфигурации, такие как 1*1, 2*1, 2*2 и т.д. В показанном примере область терапии определена как блок 2-на-2, включающий в себя блоки 310, 312, 324, и 326 (пронумерованные 5, 6, 8, и 9, соответственно).
[0042] В иллюстративном способе согласно одному варианту осуществления протокол охлаждения применяют ко всей области терапии (т.е. к блокам 310, 312, 324, и 326) в сеточной конфигурации 300. Протокол охлаждения может включать в себя, например, применение потока холодного воздуха ко всей области терапии в течение заданного периода времени, например, 10 секунд. После охлаждения механизм охлаждения (например, поток холодного воздуха) остается активным, и протокол предварительного приведения в определенное состояние и фототерапии применяется к области терапии. В одном варианте осуществления импульсы квадратного пучка с «плоской вершиной» используются в комбинации со сканирующим устройством для последовательного применения лазерного импульса к блокам 310, 312, 324 и 326. Согласно одному варианту осуществления интегрированный протокол предварительного приведения в определенное состояние/фототерапии включает в себя применение заданного числа импульсов излучения к каждому из блоков в области терапии, причем импульсы последовательно применяются к блокам. В другом варианте осуществления импульсы применяются к блокам в случайном порядке.
[0043] Пример набора импульсов, пригодных для протокола терапии или интегрированного протокола предварительного приведения в определенное состояние/фототерапии, показан на фиг. 4 согласно одному варианту осуществления. Последовательность 400 включает в себя импульсы 422, 424, 426, 428, 430, 432, и 434 излучения, которые применяются к одному из блоков внутри области терапии. В одном варианте осуществления все семь импульсов излучения имеют равную мощность и разделены однородным межимпульсным интервалом (представленным двунаправленной стрелкой 442) и имеют одинаковую длительность импульса (представленную промежутком 444). В одном примере длительность 444 импульса составляет 150 миллисекунд, и межимпульсный интервал составляет 2 миллисекунды. Предполагается, что межимпульсный интервал, составляющий 2 миллисекунды, позволяет эпидермису и дерме в блоке охладиться для предотвращения их повреждения. В течение периода времени межимпульсного интервала лазер может сканировать по другому блоку внутри области терапии для увеличения эффективности использования лазера. Следует отметить, что фиг. 4 показана не в масштабе. Также возможны другие конфигурации лазерных импульсов, например, постепенное увеличение мощности на протяжении множественных импульсов или изменение параметров лазерных импульсов (например, длительности импульса, межимпульсного интервала и/или пиковой мощности) на протяжении множественных импульсов. Следует понимать, что существует множество других последовательностей импульсов, которые будут обеспечивать одну и ту же среднюю энергию, передаваемую ткани кожи, и при этом все же сохранять короткие длительности импульсов.
2
[0044] Фиг. 5 показывает оцененную температуру поверхности кожи в области терапии, когда лазерные импульсы, такие как лазерные импульсы, показанные на фиг. 4, применяются в ней согласно одному варианту осуществления. В примере, показанном на фиг. 5, область терапии была охлаждена прямым воздушным охлаждением в течение 7 секунд, затем импульсы излучения лазера с длиной волны 1726 нм, мощностью 22 Вт и длительностью импульса 150 миллисекунд применили в течение периода времени 2 секунды, в то время как охлаждение оставалось включенным. В этом конкретном примере прямое воздушное охлаждение, используемое для охлаждения и в течение протокола терапии, обеспечивает высокоскоростной столб воздуха, охлажденного до -22°С, что приводит к коэффициенту теплопередачи между кожей и воздухом, приближенно составляющему 350 Вт/(м*К).
[0045] В одном варианте осуществления сечение пучка представляет собой квадрат со стороной 4,9 мм. Точный размер луча может быть настроен с использованием, например, коллимирующей оптики в зависимости от размера области терапии, профиля мощности лазера, местоположения области терапии на теле и других факторов. Дополнительно, средняя мощность лазера на единицу площади должна находиться в равновесии с отводом теплоты, обеспечиваемым системой охлаждения. Результирующие изменения измеренной температуры поверхности кожи показаны на графике 500, где пик 522 соответствует применению импульса 422 излучения, показанного на фиг. 4, и то же самое относится к пикам 424, 426, 428, и 430.
[0046] Длительность импульса должна быть достаточно короткой для обеспечения быстрого увеличения температуры целевого объекта, например, сальной железы, поскольку большие длительности импульсов могут позволять диффузии сглаживать температурный пик. Следует понимать, что существует множество других последовательностей импульсов, которые будут обеспечивать одну и ту же среднюю энергию, передаваемую ткани кожи, и при этом все же сохранять короткие длительности импульсов. В примере, показанном на фиг. 5, средняя мощность на каждое пятно составляет 22 Вт * 0,15 с/2 с=1,65 Вт. Та же самая средняя мощность на каждое пятно может быть обеспечена, например, генерированием импульсов при 33 Вт в течение 100 мс с межимпульсным интервалом 2 с или генерированием импульсов при 25,1 Вт в течение 125 мс с межимпульсным интервалом 1,9 с. Дополнительно, средняя мощность лазера должна находиться в равновесии с отводом теплоты, обеспечиваемым системой охлаждения.
[0047] Снова со ссылкой на фиг. 4 и 5 можно увидеть, что импульсы 422, 424, 426, и 428 излучения приводят по существу к эффекту предварительного приведения в определенное состояние, когда температура целевого объекта увеличивается от приблизительно 40°С в пике 522 вплоть до около 57°С в пике 528. Следовательно, импульс 434 приводит к пику 534 с температурой около 61°С, которая находится выше порога повреждения целевого объекта, содержащего данный хромофор (т.е. сальной железы, содержащей кожное сало). Таким образом, просто посредством повторного применения импульсов излучения с одинаковыми характеристиками протоколы предварительного приведения в определенное состояние и фототерапии эффективно интегрируются, в результате чего устраняется потребность в отдельной системе и протоколе предварительного приведения в определенное состояние, которые отличаются от системы и протокола фототерапии.
[0048] Также следует отметить, что число импульсов излучения, применяемых в целях предварительного приведения в определенное состояние, немного больше числа импульсов излучения, которые влияют на фототерапию. Эта характеристика обратна характеристикам существующих систем фототермической адресной терапии в том, что существующие системы пытались минимизировать период времени, используемый для предварительного приведения в определенное состояние, вследствие трудностей в уравновешивании эффектов охлаждения и предварительного приведения в определенное состояние для управления болевыми ощущениями во время терапии. Система и способы, описанные здесь, устраняют задачу минимизации времени предварительного приведения в определенное состояние, поскольку для предварительного приведения в определенное состояние используются те же установочные параметры импульсов излучения, что и для фототерапии.
[0049] Успешная фототермическая терапия специфических целевых объектов с уменьшенным дискомфортом пациента может включать в себя: 1) сохранение эпидермиса, а именно, пиковое значение температуры эпидермиса составляет меньше около 55°С; 2) сохранение дермы, а именно, предотвращение перегрева дермы посредством уравновешивания средней мощности импульсов терапии с отводом теплоты системой охлаждения; и 3) избирательный нагрев целевого объекта, например, пиковая температура, большая 55°С, для терапии сальных желез. Дополнительно, во время фазы охлаждения для предотвращения повреждения холодом (например, обморожения) эпидермиса должно быть предотвращено переохлаждение области терапии.
[0050] Следует отметить, что число импульсов, применяемых во время протокола фототермической терапии, может находиться в диапазоне между 2 импульсами и вплоть до приблизительно 100 импульсов в зависимости от таких переменных, как эффективность охлаждения, мощность лазера, длительность импульса и частота повторения импульсов.
[0051] Альтернативно, процесс растрового сканирования может быть использован для сканирования лазерным лучом в режиме незатухающей гармонической волны по всей области терапии вместо применения лазерного импульса к конкретному блоку и затем перехода лазера к другому блоку для применения другого лазерного импульса. В случае растрового сканирования, увеличение температуры в целевом объекте, например сальной железе, может быть вычислено в виде свертки размера сальной железы и скорости пучка.
[0052] Из литературы известно, что параметры ткани, такие как толщина эпидермиса и дермы, изменяются среди людей согласно факторам, таким как возраст, пол, этническая принадлежность, рН, содержание жира, и гидратация, а также между разными местоположениями кожи. Например, лоб имеет свойства тканей, отличные от свойств тканей спины, даже у одного и того же человека, в результате чего необходимы отличающиеся установочные параметры терапии для различных местоположений терапии. В то время как существующие протоколы терапии были основаны на подходе «одна терапия подходит всем», такие изменения в свойствах тканей при определении специфического протокола терапии могут сильно влиять на эффективность лазерной терапии угрей. Дополнительно, могут существовать изменения, например, точной мощности лазера, размера пятна, и охлаждающей способности между специфическими лазерными системами вследствие изменчивости изготовления и рабочего режима. Уменьшение изменений в терапии, которые могут быть вызваны изменениями выходной лазерной мощности конкретной машины, а также изменений условий терапии, таких как влажность и температура окружающей среды, помогает достичь более однородных результатов терапии. Другими словами, уменьшение изменчивости во время фототермической терапии увеличивает безопасность и эффективность.
[0053] В одном аспекте любое изменение температуры поверхности кожи в начале протокола фототермической терапии влияет на передачу целевому объекту тепловой энергии лазерного импульса. Например, на фиг. 6, в то время как показанный протокол терапии охладил поверхность кожи приблизительно до -7°С при применении первого лазерного импульса, если бы кожа была холоднее или теплее, то тогда начальный пик (т.е. пик 624) мог бы достичь другой температуры, что повлияло бы на общее увеличение температуры во время последующего применения лазерных импульсов.
[0054] Для существующих систем фототермической терапии, это изменение температуры поверхности кожи в начале протокола фототермической терапии является неизбежным, поскольку процедура охлаждения включает в себя применение охлаждающего средства (например, холодного воздуха или охлажденной поверхности) в течение заданного периода времени. В качестве примера система фототермической терапии предписывает пользователю применить поток холодного воздуха в области терапии в течение нескольких секунд, затем пользователю предписывается инициировать протокол фототермической терапии, включающий в себя применение лазерных импульсов. Однако этот процесс не учитывает потенциальные изменения характеристик системы фототермической терапии, а также термические коэффициенты поверхности кожи в области терапии, что неизбежно приводит к изменчивости эффективности терапии.
[0055] В одном варианте осуществления способ выполнения терапии включает в себя контроль температуры поверхности кожи во время охлаждения и автоматическое инициирование протокола предварительного приведения в определенное состояние и фототермической терапии, когда достигается пороговая температура поверхности кожи, без вмешательства пользователя.
[0056] Этот контроль охлаждения и автоматического инициирования протокола терапии может быть выполнен посредством использования измерений температуры с использованием, например, промышленного, стандартного, дешевого датчика, который может быть встроен в сканер (например, см. датчик 206 температуры фиг. 2), который удерживается медицинским работником для обеспечения терапии пациента, или посредством использования отдельных, промышленных, стандартных однопиксельных или многопиксельных устройств термических измерений. Процесс контроля может быть выполнен на высоколокализованном уровне, в результате чего динамически настраивается синхронизация инициализации протокола терапии. Таким образом, протокол терапии может быть выполнен с возможностью обеспечивать соответствующий эффект охлаждения для комфорта пациента и при этом оставаться выше пороговой температуры повреждения эпидермиса и дермы в фазе охлаждения.
[0057] Обратимся к фиг. 7, где показана блок-схема последовательности операций, показывающая иллюстративный способ контроля охлаждения и автоматического инициирования протокола фототерапии согласно одному варианту осуществления. Как показано на фиг. 7, способ 700 автоматического инициирования терапии начинается с включения электропитания системы на этапе 710 инициализации и затем продолжается применением механизма охлаждения в области терапии на этапе 712. Механизм охлаждения может быть, например, потоком холодного воздуха. Затем на этапе 714 измеряют температуру поверхности кожи в области терапии. Измерение температуры может быть выполнено, например, с использованием низкоскоростной инфракрасной камеры или подобного устройства. Затем на этапе 716 принятия решений выполняют определение в отношении того, является ли измеренная температура поверхности кожи достаточно низкой (например, -5°С или другой заданный установочный параметр температуры) для начала применения протокола терапии. Если ответом на этапе 716 является НЕТ, то тогда способ возвращается к этапу 712, на котором механизм охлаждения продолжает применяться в области терапии.
[0058] Если ответом на этапе 716 принятия решений является ДА, то тогда способ 700 автоматического инициирования терапии переходит к автоматическому инициированию протокола терапии без вмешательства пользователя на этапе 718. Способ автоматического инициирования терапии заканчивается на этапе 720.
[0059] Необязательно, из соображений безопасности и в целях контроля, текущая температура поверхности кожи может быть сравнена с запоминаемыми значениями порогов, адаптированными к разным управляющим параметрам. Контроль температуры поверхности кожи в области терапии может продолжаться на протяжении всего протокола терапии, а также после завершения применения лазерных импульсов, таким образом, чтобы при продолжении применения механизма охлаждения в области терапии применение механизма охлаждения могло быть остановлено после достижения данной измеренной температуры эпидермиса, например, комнатной температуры или другого заданного установочного параметра температуры после окончания терапии.
[0060] Необязательный, дополнительный способ автоматического завершения протокола терапии без вмешательства человека показан на фиг. 8. Как показано на фиг. 8, способ 800 автоматического завершения терапии начинается с этапа 810, на котором инициируют протокол фототерапии. Этап 810 может быть, например, этапом 718 инициирования фототерапии с фиг. 7. Альтернативно, способ 800 автоматического завершения терапии применим для использования с любым протоколом фототерапии независимо от метода инициирования протокола терапии.
[0061] Снова со ссылкой на фиг. 8 способ 800 автоматического завершения терапии переходит к этапу 812, на котором применяют набор лазерных импульсов в области терапии. Во время или сразу после применения набора лазерных импульсов на этапе 814 измеряют температуру поверхности кожи в области терапии. Затем выполняют этап 816 принятия решений для определения того, является ли или нет измеренная температура поверхности кожи большей заданной пороговой температуры (например, слишком высокой температурой). Если ответом на этапе 816 принятия решений является ДА, то тогда способ автоматического завершения терапии переходит к этапу 818, на котором автоматически завершают протокол фототерапии без дополнительного вовлечения пользователя. Лазер выключают на этапе 822, и способ заканчивается на этапе 830. Если ответом на этапе 816 принятия решений является НЕТ, то тогда протокол терапии продолжается этапом 840 принятия решений, на котором определяют, завершен ли протокол терапии. Если ответом на этапе 840 принятия решений является НЕТ, то тогда способ возвращается к этапу 812 для продолжения применения дополнительных лазерных импульсов в области терапии. Например, если протокол терапии определен как применение восьми лазерных импульсов в конкретной области терапии, и только семь или меньше лазерных импульсов было применено к данному моменту времени, то тогда будут инициированы дополнительные лазерные импульсы, поскольку температура поверхности кожи ниже порога повреждения. Если ответом на этапе 840 принятия решений является ДА, то тогда способ переходит к этапам 818, 822, и 830, на которых завершают протокол терапии без дополнительного вмешательства пользователя.
[0062] Снова со ссылкой на фиг. 8 механизм охлаждения может, но не обязательно, продолжать применяться в области терапии на протяжении этапов 812, 814, 816, 818, и/или 840 для уменьшения потенциального перегрева области терапии. В одном примере для большей области терапии (например, матрицы 2-на-2 блоков терапии размером 5 миллиметров на 5 миллиметров), заданное число лазерных импульсов (в диапазоне, например, от одного до восьми) применяют к каждому блоку терапии по очереди. Например, в одном варианте осуществления этап 812, на котором применяют лазерные импульсы, это включает в себя применение одного лазерного импульса к первому блоку терапии. Температуру поверхности кожи измеряют на этапе 814, и если измеренная температура поверхности кожи находится ниже заданного порога, и протокол фототерапии включает в себя применение дополнительных импульсов, то тогда способ возвращается к этапу 812, на котором применяют дополнительные лазерные импульсы в области терапии. Тогда, в одном примере второй лазерный импульс применяют к первому блоку терапии, или прицел лазера перемещают во второй блок терапии для применения к нему лазерного импульса. Прицел лазера может быть перемещен после каждого лазерного импульса, или последовательные лазерные импульсы могут быть применены к единственному блоку терапии перед нацеливанием лазера на второй блок терапии. Например, если имеется время задержки вплоть до двух секунд между применениями лазерных импульсов, то тогда снятие показаний температуры области терапии может быть выполнено в течение времени задержки, и может быть принято решение в отношении того, следует ли или нет применять дополнительные лазерные импульсы. В одном варианте осуществления параметры терапии, такие как мощность лазера, размер луча лазера, размеры области терапии, и число лазерных импульсов, подлежащих применению к каждому блоку терапии, задаются пользователем, в то время как способ автоматического завершения терапии допускает настройку в реальном времени и специальную настройку протокола терапии для уменьшения вероятности потенциального повреждения области терапии, даже без вмешательства пользователя.
[0063] Вышеупомянутое является иллюстрацией настоящего изобретения и не должно толковаться как его ограничение. Хотя были описаны некоторые иллюстративные варианты осуществления этого изобретения, специалисты в данной области техники легко поймут, что возможны многие модификации иллюстративных вариантов осуществления без выхода за рамки новых идей и преимуществ этого изобретения. Например, могут быть использованы лазеры с другими длинами волн, например, около 1210 нм. Важный аспект вариантов осуществления, описанных здесь, состоит в увеличении безопасности пациента посредством того, что инициирование и/или завершение протокола терапии осуществляется автоматически, так что уменьшается вероятность потенциального повреждения ткани вследствие ошибки оператора.
[0064] Соответственно, многие другие варианты осуществления вытекают из приведенного выше описания и чертежей. Следует понимать, что литературное описание и иллюстрация каждой комбинации и подкомбинации этих вариантов осуществления были бы чрезмерно повторяющимися и могли бы затруднить понимание. По существу, следует понимать, что описание настоящего изобретения, включающее в себя чертежи, образует полное письменное описание всех комбинаций и подкомбинаций вариантов осуществления, описанных здесь, и метода и способа их осуществления и использования и должно поддерживать формулу изобретения в отношении любой такой комбинации или подкомбинации.
[0065] Настоящее раскрытие включает в себя следующие пункты, которые являются частью настоящего раскрытия.
[0066] Пункт 1. Система фототермической адресной терапии для повреждения целевого объекта, внедренного в среду, причем система включает в себя контроллер; и блок фототермической терапии, включающий в себя источник излучения, причем контроллер выполнен с возможностью применять протокол терапии, и причем протокол терапии применяется с использованием источника излучения с заданным установочным параметром мощности и заданным установочным параметром импульсной синхронизации.
[0067] Пункт 2. Система по пункту 1, причем протокол терапии включает в себя процедуру предварительного приведения в определенное состояние для предварительного нагрева среды и целевого объекта и процедуру фототермической терапии, причем процедура предварительного приведения в определенное состояние и процедура фототермической терапии применяются с использованием источника излучения без изменения заданного установочного параметра мощности и заданного установочного параметра импульсной синхронизации между процедурой предварительного приведения в определенное состояние и процедурой фототермической терапии, и причем процедура предварительного приведения в определенное состояние имеет большую продолжительность, чем фототермическая процедура.
[0068] Пункт 3. Система по пункту 2, дополнительно включающая в себя блок охлаждения, причем протокол терапии дополнительно включает в себя процедуру охлаждения для охлаждения среды при применении протокола терапии.
[0069] Пункт 4. Система по пункту 3, причем как для процедуры предварительного приведения в определенное состояние, так и для процедуры фототермической терапии источник излучения выполнен с возможностью излучать последовательность импульсов излучения с заданным уровнем мощности, заданной длительностью импульса, и заданным периодом повторения импульсов.
[0070] Пункт 5. Система по пункту 4, причем заданный уровень мощности находится в диапазоне от 10 Ватт до 50 Ватт для каждого импульса.
[0071] Пункт 6. Система по пункту 4, причем заданная длительность импульса находится в диапазоне от 25 миллисекунд до 200 миллисекунд для каждого импульса.
[0072] Пункт 7. Система по пункту 4, причем заданный период повторения импульсов находится в диапазоне от 0,5 секунд до 2,5 секунд.
[0073] Пункт 8. Система по пункту 4, причем процедура предварительного приведения в определенное состояние и процедура фототермической терапии включают в себя применение импульсов излучения в сканирующем режиме в заданной области.
[0074] Пункт 9. Система по пункту 8, причем заданная область является матрицей 2-на-1 или больше блоков терапии.
[0075] Пункт 10. Система по пункту 8, причем заданная область является матрицей 2-на-2 блоков терапии размером 5 миллиметров на 5 миллиметров.
[0076] Пункт 11. Система по пункту 4, причем во время процедуры предварительного приведения в определенное состояние и процедуры фототермической терапии температура среды меньше порога повреждения среды, а целевой объект нагревается до температуры, большей порога повреждения целевого объекта.
[0077] Пункт 12. Система по пункту 11, причем во время процедуры предварительного приведения в определенное состояние и процедуры фототермической терапии температура среды меньше 55°С, а целевой объект нагревается до температуры, большей 55°С.
[0078] Пункт 13. Система по пункту 11, дополнительно включающая в себя устройство контроля температуры для измерения температуры среды, когда последовательность импульсов излучения применяют в среде.
[0079] Пункт 14. Способ использования системы фототермической адресной терапии для повреждения целевого объекта, внедренного в среду, причем система включает в себя источник излучения, причем способ включает в себя: 1) задание набора параметров для последовательности импульсов излучения, подлежащих генерированию источником излучения, причем набор параметров включает в себя заданный уровень мощности, заданную длительность импульса, заданный период повторения импульсов, и число импульсов излучения; 2) генерацию последовательности импульсов излучения согласно заданному набору параметров; и 3) применение последовательности импульсов излучения в среде.
[0080] Пункт 15. Способ по пункту 14, дополнительно включающий в себя до применения последовательности импульсов излучения в среде охлаждение среды для охлаждения среды до и во время применения последовательности импульсов излучения.
[0081] Пункт 16. Способ по пункту 15, причем применение последовательности импульсов излучения включает в себя задание заданной области в виде матрицы 2-на-1 или больше блоков терапии.
[0082] Пункт 17. Способ по пункту 16, причем применение последовательности импульсов излучения включает в себя задание заданной области в виде матрицы 2-на-2 блоков терапии размером 5 миллиметров на 5 миллиметров.
[0083] Пункт 18. Способ по пункту 14, причем применение последовательности импульсов излучения включает в себя применение последовательности импульсов излучения, так что температура среды меньше порога повреждения среды, а целевой объект нагревается до температуры, большей порога повреждения целевого объекта.
[0084] Пункт 19. Способ по пункту 14, причем применение последовательности импульсов излучения включает в себя увеличение температуры среды до менее чем 55°С при нагревании целевого объекта до температуры, большей 55°С.
[0085] Пункт 20. Способ по пункту 14, дополнительно включающий в себя контроль температуры среды, когда последовательность импульсов излучения применяют в среде.
[0086] Пункт 21. Способ автоматического инициирования протокола терапии с использованием системы фототермической адресной терапии, включающий в себя применение механизма охлаждения в местоположении терапии; контроль температуры поверхности кожи в местоположении терапии; и когда температура поверхности кожи достигает заданного порога, автоматическое инициирование протокола терапии.
[0087] Пункт 22. Способ по пункту 21, причем автоматическое инициирование протокола терапии выполняют без какого-либо ручного ввода данных пользователем.
[0088] Пункт 23. Способ автоматического завершения протокола терапии с использованием системы фототермической адресной терапии, включающий в себя во время применения протокола терапии в области терапии контроль температуры поверхности кожи в местоположении терапии, и когда температура поверхности кожи достигает заданного порога, автоматическое завершение протокола терапии.
[0089] Пункт 24. Способ по пункту 23, причем автоматическое завершение протокола терапии выполняют без какого-либо ручного ввода данных пользователем.
[0090] В описании изобретения были раскрыты варианты осуществления изобретения, и, хотя использовались специфические термины, они использовались только в общем и описательном смысле, а не с целью ограничения. Хотя было описано несколько иллюстративных вариантов осуществления, специалисты в области техники легко поймут, что возможны многие модификации иллюстративных вариантов осуществления без выхода за рамки новых идей и преимуществ этого изобретения. Соответственно, предполагается, что все такие модификации содержатся в объеме этого изобретения, определенном в формуле изобретения. Таким образом, следует понимать, что вышеупомянутое является иллюстрацией вариантов осуществления настоящего изобретения и не должно толковаться как ограниченное конкретными раскрытыми вариантами осуществления, и что предполагается, что модификации раскрытых вариантов осуществления, а также другие варианты осуществления, содержатся в объеме прилагаемой формулы изобретения. Настоящее изобретение определено исключительно нижеследующей формулой изобретения и полным объемом ее эквивалентов.