專利名稱：對一定深度的組織進行光熱治療的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光熱治療組織的方法和裝置，尤其涉及用光熱治療至少選擇區(qū)域的組織的方法和裝置，所述選擇區(qū)域自真皮和皮下組織的邊界區(qū)域的一定深度開始，并向下延伸。
相關(guān)技術(shù)簡述在選擇的組織區(qū)能夠升高及/或降低溫度來達到各種治療和美容的目的這種好處已經(jīng)是公知的了。例如，以前使用加熱的墊子或板或各種包括微波，電子，紅外及超聲的電磁輻射的形式加熱皮下肌肉，韌帶，骨骼及類似組織，用以，例如，增加血流，甚至促進各種損傷和破壞的愈合，還可用于不同的治療目的，如凍瘡或高熱的治療，血液循環(huán)不暢的治療，物理治療，膠原刺激、蜂窩織炎的治療，腎上腺素刺激，傷口的愈合，牛皮癬的治療，體形重塑，無創(chuàng)去皺等。對組織進行加熱的潛在作用還可以用來去除腫瘤或其他不希望的生長，感染等。可以對小的局部區(qū)域進行加熱，也可以對較大的區(qū)域進行，例如手或腳，或?qū)^大區(qū)域的組織進行，包括全身。
因為上面描述的大多數(shù)技術(shù)都涉及通過患者的表皮向一定深度的組織施加能量，其峰值溫度往往發(fā)生在表皮處或其附近，并有時隨著深度明顯下降。而且雖然過去應(yīng)用微波或超聲及其它聲學(xué)輻射進行一定深度的加熱治療，例如，在Knowlton的美國專利號為5871524的專利，Richards等的美國專利號為5769879的專利，Weiss的美國專利號為5507790的專利，F(xiàn)ellner的美國專利號為5143063的專利中所公開的。由于這些輻射，特別是微波能引起潛在的突變，甚至可以破壞細胞或系統(tǒng)，特別是因為聲源相對較貴，所以很難實施大范圍治療，所以這些技術(shù)在組織加熱方面的應(yīng)用受到限制。
雖然光和近紅外(NIR)輻射(以下統(tǒng)稱“光輻射”)通常便宜并不會引起突變，比微波安全，但它并不被認為是適于對大多數(shù)涉及一定深度的組織加熱的手段，這里所使用的術(shù)語“一定深度的組織”是指真皮和皮下組織邊界區(qū)域的組織，其中某些組織在真皮較下部位，大多數(shù)在深于1mm處，和在該邊界區(qū)域下至深度達到約50mm的組織。認為這種輻射不適于深度組織加熱的原因是這種輻射在表層組織的高散射和高吸收性，阻止了這種輻射中相當(dāng)大的部分到達一定深度的組織區(qū)域?qū)ζ溥M行加熱?？紤]到由于散射和吸收性的能量損失，要達到一定深度的組織并取得理想效果，實際使用的光(包括近紅外光)能必須足夠大。然而，如此高的能量造成組織表皮的損壞，從而很難達到對一定深度的組織理想的光熱治療目的。因此，在此之前，光輻射具有最大的限定值，用于對深度組織進行治療和美容處理。
而且，雖然對于許多治療來說，對一定深度的組織僅進行加熱是有用的，但還有一些諸如緩解疼痛，加強肌肉或關(guān)節(jié)的韌性的治療，其中，在加熱的同時結(jié)合按摩或其他機械刺激，超聲或其他聲學(xué)刺激或肌肉電刺激也是有用的。
這樣，就需要改進的治療一定深度的組織，特別是真皮下區(qū)域組織的光熱治療方法和裝置，和在該區(qū)域內(nèi)將加熱和刺激結(jié)合起來用于進行各種治療的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體涉及對位于患者體內(nèi)的一定深度的組織(如前面對該術(shù)語的定義)進行光熱治療的方法和裝置，所述的光熱治療用于治療和美容兩個方面。本發(fā)明利用的光輻射的波長或波長范圍既不會在患者皮膚高度散射，也不會被組織中的水高度吸收，這樣此輻射的大部分可到達深層治療區(qū)域。使用的典型波長在約600nm到約1850nm之間，更優(yōu)選在約800nm到約1350nm之間，最優(yōu)選在約1050nm到約1250nm之間，其他對特定深度組織的可能的波長范圍在表1中給出。波長越長，散射越低，然而，在上面指出的波長頻帶之外的光輻射，水的吸收率很高，幾乎沒有輻射能夠到達深度組織。雖然所治療的組織可以是一種在上述波長范圍內(nèi)使用的波長處的發(fā)色團，但這不限制本發(fā)明，被水的吸收及更低程度的被脂肪和脂質(zhì)吸收，在此區(qū)域中，通?？梢赃_到理想的加熱效果。在有些應(yīng)用中，由于釋放合適的發(fā)色團到治療區(qū)域而使特定波長的吸收提高。使用的光學(xué)輻射源可以是一個單色光源，例如激光或發(fā)光二極管(LED)，或如鹵素?zé)艋蜷W光燈類的寬頻譜光源。當(dāng)使用寬頻譜光源時，就要將上述波長范圍以外的波長濾除或轉(zhuǎn)換。光源也可以是脈沖光源或連續(xù)波(CW)光源。自然光源如陽光也可以作為本發(fā)明的光源，在光源是脈沖光源的情況下，光源一般在每個脈沖持續(xù)期間保持照射治療區(qū)域，或者可以使用脈沖序列。在光源是連續(xù)波(CW)光源的情況下，光源一般在一個選定速率下在患者皮膚表面移動，這種移動速率決定了在給定治療區(qū)域的停留時間。
本發(fā)明在應(yīng)用光輻射的同時也需要將患者皮膚表面冷卻。當(dāng)輻射到達被治療的深度組織并迅速開始對其加熱時，冷卻以一種冷卻波的形式傳播來保護被治療區(qū)域以上的組織并將最大加熱深度向皮膚內(nèi)部移動。理想的情況是冷卻波剛好傳播到被治療區(qū)域以上的深度，但至少在有效熱量釋放到治療區(qū)域并起到理想治療效果之前不會延伸到被治療區(qū)域。冷卻可以在輻射之前施加到患者皮膚上，以更有效地保護被治療區(qū)域以上的組織并更快速地使最大熱能處于理想深度處或其附近。這也允許應(yīng)用更高能量且持續(xù)時間更短的放射源。用于施加輻射的頭端也用于提供冷卻。
本發(fā)明的另一個特征是輻射以低功率施加一段加長的時間，時間隨治療深度和進程而變化。例如，時間從近似2秒到近似2小時，對應(yīng)著深度從近似1毫米到50毫米。根據(jù)深度和治療進程及其他因素，功率密度可以從近似0.2到50W/cm2變化，較好的是從近似0.5到20W/cm2，最好的是從0.5到10W/cm2或從0.5到5W/cm2。
本發(fā)明的其他優(yōu)點，新穎特征及目的將在下面結(jié)合附圖的詳細說明中明顯看出，本發(fā)明的附圖是簡圖，不是按比例繪出的。在圖中，每一個標識，或在不同的圖中基本相似的元件用簡單的數(shù)字或符號表示。為了清楚起見，不是每個元件都在每個圖中標出的，也不是在本發(fā)明實施方案中的每個元件都做不必要的說明，而是以本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解發(fā)明為準。


本發(fā)明非限制性實施方案通過參照下面附圖舉例加以說明圖1為本發(fā)明應(yīng)用到一組織樣本的實施方案的簡圖；圖2為本發(fā)明另一個實施方案的內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu)簡圖；
圖3為本發(fā)明另一個實施方案的另一個內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu)簡圖；圖4為本發(fā)明另一個實施方案的另一個內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu)簡圖；圖5為本發(fā)明另一個實施方案，顯示另一個內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu)簡圖；圖6為本發(fā)明另一個實施方案的另一個內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu)簡圖；圖7為彼此協(xié)調(diào)使用的本發(fā)明多個構(gòu)件的簡圖；圖8為本發(fā)明另一個實施方案，仍示出另一個內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu)簡圖；圖9為具有不同結(jié)構(gòu)的本發(fā)明另一個實施方案簡圖；圖10為一組織模型的簡圖，用于特定測算；圖11為本發(fā)明另一個實施方案中一組織模型相對組織深度的溫度曲線平面圖；圖12為本發(fā)明另一個實施方案中一組織模型溫度下降的平面圖；和圖13為方程式12定義的加熱深度與治療時間的曲線平面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的應(yīng)用包括對不同疾病的治療，特別是蜂窩組織及皮下脂肪的治療，物理治療，肌肉及骨骼的治療，包括緩解疼痛及增加肌肉和關(guān)節(jié)的韌性，及對脊椎問題的治療，及長期精神失常(CTD’s)的治療，例如心腕管綜合癥(CTS)，肌腱炎及滑囊炎，纖維瘤，淋巴癌和癌的治療。
特別是對于癌癥的治療，利用本發(fā)明教導(dǎo)的產(chǎn)生溫?zé)峥芍委煾鞣N皮膚癌，包括但不限于，基底細胞癌，鱗狀細胞癌，淋巴癌，也可能治療(減輕)黑素瘤。高溫也可以增加輻射的效力，例如X線治療，化療，諸如ALDARA或PDT的免疫調(diào)節(jié)治療。這些綜合治療可以，例如縮短需要的治療時間。
要治療的組織也可是富含膠原的組織?？芍委煹母缓z原的組織包括淺皮層的骨骼，關(guān)節(jié)囊滑膜，腱鞘，半月板，肌韌帶表面，骨膜，纖維化的肌肉，或主神經(jīng)干。該裝置也可用于整形工藝，如通過刺激皮下區(qū)域組織膠原的生長而無創(chuàng)除皺。加熱皮下區(qū)域組織使溫度在37.5到45℃之間，可刺激新的膠原及/或彈性蛋白的生長。例如當(dāng)組織加熱溫度在41到42℃之間并加熱20到30分鐘時，HSP70(熱休克蛋白)的表達就被激發(fā)。另一種蛋白，細胞分裂素和/或生長因子也因為加熱而被激發(fā)或釋放。重要的新膠原沉積，構(gòu)造或重排將成為可能，以此改善皮膚的外觀或質(zhì)地，去除皺紋，細紋，疤痕，萎縮紋(strech mark)或其他痕跡。通常，在達到的溫度和激發(fā)新的膠原沉積而不發(fā)生不可逆的破壞的應(yīng)用時間之間存在一定的關(guān)系。另外，在一些治療模式中多種治療方法應(yīng)同時使用。
本發(fā)明教導(dǎo)產(chǎn)生的低溫還可用于毛發(fā)的生長控制上，以及牛皮癬，疤痕，酒糟鼻及指頭和指甲的各種癥狀的治療。在毛發(fā)的生長控制上，包括臨時及永久的毛發(fā)去除和控制毛發(fā)生長，通過真皮和真皮下溫度升高幾度，如42-45℃可以引起生長期脫發(fā)。這對少有或沒有黑色素的毛發(fā)的生長控制特別有用，例如灰，白或金色的頭發(fā)。這種治療可以由于使用可被黑色素吸收的波長光或結(jié)合其他脫毛技術(shù)而可以提高功效。低溫也可用于治療牛皮癬，包括牛皮癬斑和指甲癬。本發(fā)明教導(dǎo)的方法在治療牛皮癬時可以單獨使用也可以結(jié)合藥物治療，光學(xué)治療，例如用激光器，閃光燈，紫外線燈或脈沖染色激光器，或其他已有的治療方法。疤痕與正常組織相比有著不同的交聯(lián)和變性的閾值，用低溫治療，例如可以減少轉(zhuǎn)化，對于疤痕組織，轉(zhuǎn)化明顯增加。一種帶有可根據(jù)疤痕形狀調(diào)節(jié)開口的特殊機頭可用于治療疤痕。本發(fā)明教導(dǎo)了低溫可用于殺死寄生在毛囊中引起酒糟鼻的螨蟲。最后，本發(fā)明產(chǎn)生的低溫可以提高或控制趾甲或指甲的生長率或治療指甲的其它癥狀，例如指甲真菌和指甲營養(yǎng)不良。指甲(基質(zhì))相對來講適于光療。指甲可以通過浸入水中冷卻，和暴露于光中。促進指甲生長的機制在于促進新陳代謝，血液供應(yīng)(由于光和熱使血管舒張)或生物刺激。
對組織施加熱能可以用于，例如，物理治療，如促進或加快傷口愈合或緩解疼痛。有益效果還包括降低關(guān)節(jié)的僵直，提高關(guān)節(jié)膠原結(jié)構(gòu)如腱和疤痕組織的舒展性，緩解疼痛，改變血流，或降低肌肉痙攣及提高肌肉的協(xié)調(diào)性。另一個例子，大量蛋白質(zhì)分子可以具有高的吸收系數(shù)，對富含蛋白質(zhì)膠原的組織加熱可促進愈合。應(yīng)用本發(fā)明可以在各種廣泛的情況下進行治療，例如但不限于，肌腱勞損，腱膜炎，韌帶撕裂，腱炎，滑囊炎，關(guān)節(jié)囊撕裂，或肌肉撕裂。在另一個例子中，其他的處理可以在加熱期間在組織內(nèi)部活化或去活化。例如，加熱組織可以用于促進或改變藥物或其他生物活性物質(zhì)的活性，或促進它們在皮膚中的輸送。如按摩等機械或電的刺激可以與加熱結(jié)合使用，以獲得較單獨使用更好的療效。加壓也可以用在被治療的區(qū)域表面的皮膚上來幫助治療。
在另一個例子中，當(dāng)組織加熱的溫度高于組織被破壞的溫度時，組織發(fā)生不可逆的變化，直到并包括細胞壞死，凋亡等。破壞溫度是使細胞，膠原，或其他組織成分發(fā)生不可逆損壞的溫度。破壞的溫度在特定的治療場合是有用的，例如，破壞不想要的細胞或其他結(jié)構(gòu)，例如膠原、惡性或良性腫瘤、毛囊、深的色素損傷或脂肪。進一步，通過將組織加熱到體溫以上(典型的37℃)，但低于破壞溫度的溫度，可能會改變不同生物進程的動力，如新陳代謝。
對于組織是腫瘤的情況，就希望利用本發(fā)明教導(dǎo)的加熱來殺死腫瘤，或至少部分殺死，如壞死的中心。對于組織是人工創(chuàng)建的組織的情況，如一個人工組織支架，優(yōu)選加熱人工組織的中心，例如，刺激細胞在組織中分裂，在人工組織結(jié)構(gòu)中促進細胞的分裂或生長。
在特定的實施方案中，本發(fā)明可以用作無創(chuàng)或無破壞地減少局部脂肪堆積。例如，本發(fā)明可以將脂肪或脂肪細胞加熱到超過破壞溫度，造成細胞破壞和/或壞死。另外，被處理的細胞產(chǎn)生凋亡，導(dǎo)致細胞死亡。壞死的細胞如被人體的噬菌細胞或淋巴系統(tǒng)轉(zhuǎn)移或被身體吸收。脂肪的減少也可以通過將脂肪或脂肪細胞加熱到升高的溫度，但低于破壞溫度而獲得。例如，脂肪細胞被加熱到在約41℃到45℃之間。在這些情況下，加熱皮下脂肪可以活化在皮下脂肪層內(nèi)脂肪組織所含的脂酶或新陳代謝脂質(zhì)，或增加加熱區(qū)域的血流。另外，″脂肪分解″或分解體內(nèi)的脂肪處理，可以由對溫度敏感的酵素，如HSL(″激素敏感脂酶″)調(diào)節(jié)。這樣，脂肪細胞溫度的升高可提高脂肪分解率，促進減少被治療部分的皮下脂肪，此溫度低于破壞血管和淋巴的溫度，這樣被破壞的脂肪細胞和脂肪酸可以容易地從治療區(qū)域除去。另外，本發(fā)明可以和其他去脂技術(shù)組合應(yīng)用，如藥物治療，鍛煉或腎上腺素刺激。加熱皮下脂肪也可以增加真皮的厚度。這樣，脂肪組織可被纖維和真皮組織所替代，其結(jié)果就是改善皮膚外觀……。皮下脂肪的淋巴系統(tǒng)的熱活動也可用于通過從細胞外除去蛋白質(zhì)來治療脂肪團。
通過另一種方法進行說明，脂肪和/或脂肪團的減少是通過利用本發(fā)明的教導(dǎo)，通過在深度的靶區(qū)域提供升高(但低于破壞閾值～43-48℃)的溫度而獲得。輕微的低溫通過下面的一種或幾種途徑激發(fā)生物反應(yīng)1.提高控制脂肪分解的酶活性，特別是激素敏感的脂酶(HSL)。其結(jié)果就是減少了皮下脂肪的存儲。
2.刺激靶區(qū)域的血液和淋巴的流通有多種好處，包括(但不限于)進一步減少脂肪的存儲和加速連接組織的再生。
3.誘導(dǎo)脂肪細胞凋亡，隨后由身體的清除系統(tǒng)將殘留的細胞材料轉(zhuǎn)移走。
4.降低油脂的粘性，其結(jié)果是增加脂肪球的移動性和脂肪細胞膜的滲透性。
5.在同時對真皮膠原進行改變或不改變的情況下，刺激和/或重新組織皮下脂肪區(qū)周圍的相連組織。
最終結(jié)果是脂肪和皮下相連組織間平衡向后者，以及改善的皮膚的外觀改變。
圖1顯示本發(fā)明實施方案的裝置100，對于該裝置，從合適的光源1發(fā)出的光能30在到達組織31之前穿過光學(xué)(例如，聚焦)器件2，濾波器3，冷卻機構(gòu)4及接觸板8。為了加強光和熱的接觸，在接觸板8和組織31之間使用一種與適合光學(xué)阻抗相匹配的洗液或其他合適的物質(zhì)。如圖1所示，組織31被分成上面的區(qū)域5和下面的區(qū)域6，上面的區(qū)域5是在皮膚表面施加輻射的地方，可以是上皮和真皮，下面的區(qū)域6是前面例子中的真皮下區(qū)域。能量30可與來自光學(xué)器件2的一個或一組聚焦結(jié)合，并由濾波器3選擇波長，及由機構(gòu)4冷卻，其結(jié)果是在組織31的選擇深度產(chǎn)生最大熱量。本發(fā)明的深度如先前定義的，在接近區(qū)域5和6的結(jié)合部或其附近或在較下方的區(qū)域6。在本發(fā)明的一些實施方案中，這些部件中的某些部件，如利用單色光的濾波器3或光學(xué)器件2就不必一一贅述了。
在本發(fā)明的一些實施方案中，能量源1，光學(xué)器件2和/或濾波器3也都需要冷卻機構(gòu)。這種冷卻機構(gòu)可與通過接觸板8冷卻組織31的冷卻機構(gòu)4相同或不同，或這種冷卻機構(gòu)可連接到該冷卻機構(gòu)上4，如圖1的箭頭32所示。例如，在圖1所示的實施方案中，所示的與冷卻機構(gòu)4分開的冷卻機構(gòu)7用于冷卻濾波器3。能量源1可以是任何形式的在一定波長產(chǎn)生光能30的光源，此波長在組織31希望的治療區(qū)域深度加熱。所選擇的精確的光源，及精確的能量可以是加熱組織31、治療理想的組織深度及治療區(qū)域的能量吸收率的函數(shù)，例如，光源1可以是放射燈，鹵素?zé)簦谉霟?，弧光燈，熒光燈，發(fā)光二極管，激光器(包括二極管和纖維激光器)，陽光或其他合適的光源。
光源1可在寬頻譜，在限定的頻帶或單個波長產(chǎn)生電磁輻射，如近紅外線或可見光輻射，例如發(fā)光二極管或激光器產(chǎn)生的電磁輻射。在特定的例子中，窄頻帶的光是優(yōu)選的，因為這種光源產(chǎn)生的波長可以指向特殊的組織類型或適合到達選擇的深度。在另一些實施方案中，寬頻帶的光是優(yōu)選的，例如，在對組織施加的光波長可以根據(jù)應(yīng)用改變的系統(tǒng)中，例如，這種改變可通過使用不同的濾波器獲得。
如先前指出的，為了使應(yīng)用的光輻射的散射和吸收都減少，光源1產(chǎn)生的光輻射應(yīng)該是散射和吸收都較少的波長的輻射。表1列出通常隨深度的增加散射和吸收都較少的可使用的波長。
特定的波長可以很好地被待治療組織吸收。舉一例子，如果被治療組織包括皮下脂肪，對特定波長的光脂肪或脂肪細胞的吸收效率比周圍組織的吸收效率高。例如，波長在925nm，1206nm，1730nm和2300nm附近的光輻射是比較理想的(參見共同未決的申請，序列號為#09/277307，其包括在這里作為參考，用于合適的范圍)；然而，只有這些范圍中較低的三個可以提供實現(xiàn)本發(fā)明所使用的足夠的穿透力。通過使用這些波長的電磁輻射，此輻射在脂質(zhì)中的吸收系數(shù)，特別是在脂肪組織內(nèi)的三酸甘油酯的吸收系數(shù)大于這些波長在水中的吸收系數(shù)。這樣，這些施加在組織樣本中的波長將優(yōu)先被脂肪組織吸收，其結(jié)果是這種組織優(yōu)先被加熱。這種脂肪組織的選擇性加熱可以通過脂肪組織相對于含水組織的較低的熱容量而增強。減低皮下脂肪相對于真皮的血液灌注也可用于加強脂肪組織的選擇性加熱。足以減少在靶區(qū)域內(nèi)血液灌注的壓迫能使不希望的熱對流達到最小化，因此減小從靶區(qū)域的熱泄露?？蛇x擇性地使用形成皮膚皺褶和使皮膚受到側(cè)向壓力的方法對靶區(qū)域的真皮進行壓迫。這導(dǎo)致在光照范圍外對皮下脂肪和皮膚的壓迫。皮膚折痕上部的皮膚沒被壓迫，暴露在光輻射下，這樣只要皮膚褶皺的長度沒有超過臨界長度，此處的血流就沒有明顯降低。暴露在光輻射下的真皮部分的血流可以幫助除去該皮膚成分不需要的過剩的熱量。
在光學(xué)器件2是聚焦器件的情況下，聚焦器件可以是能夠?qū)碜怨庠?的至少一部分能量30聚焦到組織31上，特別是聚焦到組織31中的選定深度上，特別是聚焦到組織31中的選定深度上的任何合適的器件。例如，器件2可包括鏡子，棱鏡，反射器，透鏡，如菲涅耳透鏡、準直透鏡或聚焦透鏡，衍射光柵，或其他光學(xué)器件。
濾波器3可以是任何能夠選擇，或至少部分地選擇來自光源1的特定波長或波長范圍的合適的濾波器。在特定類型的濾波器中，濾波器可阻止特定的一組波長。也可以用本領(lǐng)域公知的方法，對來自光源1的光的不需要的波長進行波長轉(zhuǎn)換，以便增加在理想的波長范圍內(nèi)可得到的能量，所述波長范圍可見上面的描述和表1。這樣，濾波器3可以包括設(shè)計為吸收、反射或改變特定波長的電磁輻射的元件。例如，濾波器3可以用來去除被周圍組織吸收的特定波長。例如，真皮及上皮組織是主要的含水組織，其含水量大于身體其他部分。通過使用選擇性地去除激發(fā)水分子的波長的濾波器，人體對這些波長的吸收就大幅度減小，這有助于減小這些分子中由于光吸收產(chǎn)生的熱量。這樣，通過使輻射通過基于水的濾波器，使可以激發(fā)水分子的輻射頻率在該水濾波器中被吸收，使之不能穿過組織31。這樣，基于水的濾波器可以用于減少被治療區(qū)域以上的組織吸收并轉(zhuǎn)換為熱量的輻射量。
在其他實施方案中，濾波器3和設(shè)備的其他元件一起使用，如冷卻系統(tǒng)4或冷卻機構(gòu)7。這樣，水既可以使從光源1傳入的能量30衰減，同樣又可以冷卻接觸板，及與接觸板接觸的組織，或設(shè)備的其他元件。也可使用多于一個或一種的濾波器。
圖1顯示了與組織31的表面鄰接的冷卻機構(gòu)4。冷卻機構(gòu)4可以是適于降低組織31溫度的任何冷卻機構(gòu)。熱能量32從組織31跨過接觸板8被吸入冷卻機構(gòu)4。例如，冷卻系統(tǒng)4可以是吹過接觸板8的空氣或其他合適的氣體、冷卻水，或冷卻油或其他流體。這些物質(zhì)的混合體，如油和水的混合體，也是可以想象的。冷卻機構(gòu)4可以是任何適宜的結(jié)構(gòu)，例如，平板，一系列的導(dǎo)管，鞘層，或一系列作為空氣，或其他氣體，或流體通過板8的通道的腔體。例如，在一個實施方案中，冷卻系統(tǒng)4可以是水冷的接觸板。在另一個實施方案中，冷卻機構(gòu)4是一系列載有冷卻或冷凍流體(如，冷凍劑)的通道，這些通道與組織31或板8接觸。在另一個實施方案中，冷卻系統(tǒng)4可包括水或冷凍流體(如，R134A)噴霧，冷的空氣噴霧或空氣流吹過組織31的表面。在另一些實施方案中，冷卻可由化學(xué)反應(yīng)(如，吸熱反應(yīng))完成，或通過電子制冷，如珀耳帖效應(yīng)制冷完成。在另一些實施方案中，冷卻機構(gòu)4可以具有不止一種類型的冷凍劑，或冷卻機構(gòu)4和/或接觸板8可以去除，例如，在組織可通過如低溫或其他合適的噴霧被動地或直接地冷卻的實施例中。傳感器或其他檢測器件也可以嵌入在冷卻機構(gòu)4中，例如，用于檢測溫度或確定組織31需要的冷卻程度，并且可以手動或電動地控制。
在特定的例子中，冷卻機構(gòu)4可用于將組織31的表面溫度保持為常溫，例如37或32℃，這根據(jù)被加熱的組織的類型而定。在另一些實施方案中，冷卻機構(gòu)4可用于將組織31的表面的溫度降到此類組織正常溫度以下。例如，冷卻機構(gòu)4可將組織31的表面溫度降到，例如25℃和-5℃之間的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明有些實施方案中，如圖1所示，來自能量源1的能量30可通過冷卻機構(gòu)4，在這些類型的結(jié)構(gòu)里，冷卻機構(gòu)4由至少可以傳導(dǎo)部分能量30的物質(zhì)構(gòu)造，例如，空氣，水或其他氣體或流體，玻璃，或透明塑料。在另一些實施方案中，冷卻機構(gòu)4可以由一系列分立的通道構(gòu)成，而能量30可以從這些通道中通過。在本發(fā)明的其他實施方案中，能量30可以不直接通過冷卻機構(gòu)4。例如在圖8所示的實施方案中，光源19和冷卻系統(tǒng)18被定位在腔17的相對的邊。
接觸板8可以由合適的熱傳導(dǎo)材料制成，也可以在板接觸組織31的地方用與組織有良好光學(xué)匹配性的材料。藍寶石就是適合做板8的材料的例子。在有些實施方案中，接觸板8可具有高的熱傳導(dǎo)性，例如，允許由冷卻機構(gòu)4冷卻組織表面。在一些實施方案中，接觸板8可以是冷卻機構(gòu)4完整的一部分，或可以去掉它。在本發(fā)明的一些實施方案中，接觸板8可由可變形或具有粘彈性的材料制成，例如，凝膠，如水凝膠。在另一些實施方案中，接觸板8可以由固體物質(zhì)制成，如玻璃，水晶如藍寶石，或塑料。在本發(fā)明的一些實施方案中，如圖1所示，從光源1發(fā)出的能量30通過接觸板8。在這些結(jié)構(gòu)中，接觸板8由至少可以傳導(dǎo)部分熱量30的物質(zhì)構(gòu)造，如玻璃，藍寶石，或透明塑料，或接觸板8的構(gòu)造至少是可以傳導(dǎo)部分熱量30的構(gòu)造，如，通過接觸板8上的一系列孔洞。
在本發(fā)明特定的實施方案中，系統(tǒng)100的各種部件都需要冷卻，如，在如圖1所示的實施方案中，光學(xué)器件2和濾波器3可通過冷卻機構(gòu)7冷卻，冷卻機構(gòu)7可設(shè)計為用于此裝置結(jié)構(gòu)的功能部件。冷卻機構(gòu)7和冷卻機構(gòu)4在圖1中描述為單獨的系統(tǒng)。然而，在另一些實施方案中，冷卻機構(gòu)7和冷卻機構(gòu)4可以是同一系統(tǒng)的部分，或其中一個或兩個都可以省略。冷卻機構(gòu)7可以是現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何合適的冷卻機構(gòu)，如空氣，水，或油。這些物質(zhì)的混合，如油和水的混合也是可以想到的。部件的冷卻可以通過對流式或傳導(dǎo)式冷卻實現(xiàn)。
一個或多個能量源1，光學(xué)器件2，濾波器3，冷卻機構(gòu)4，或冷卻機構(gòu)7可以通過電子控制。例如，嵌入冷卻機構(gòu)4中或接觸板8中的傳感器可確定到達組織3 1的能量大小，并根據(jù)需要，指示光源1發(fā)出更多或較少的能量或指示冷卻機構(gòu)4升高或減低制冷。其他傳感器和類似部件可嵌入在這里描述的任何部件中。這種控制可以是，例如，用電子方式預(yù)先編程，或手動操作。
本發(fā)明不局限于治療特定部位或區(qū)域的組織。例如，如圖8和9所示，發(fā)明可以構(gòu)造成用于治療整個人體的結(jié)構(gòu)。例如，在圖8中，腔17內(nèi)容納有冷卻機構(gòu)18和能源19。冷卻機構(gòu)18可以用與前述冷卻機構(gòu)4和7一樣的方法制冷。能源19可以包括，例如，一系列的燈或其他能源，它們可選擇性地被濾波器40包繞。在此實施方案中，濾波器40設(shè)置在腔17側(cè)面上。圖9所示是另一個設(shè)計，其中腔17具有冷卻機構(gòu)18，但不包括能量源。而是，來自陽光41或其他能量源(如外置的燈)的能量42被引導(dǎo)到腔17，例如，直接用反光器20，或透鏡如菲涅耳透鏡19?；颊咴谇粌?nèi)通過空氣流或其他適宜的冷卻機構(gòu)18冷卻。
本發(fā)明的另一個實施方案如圖2所示。在此實施方案中，燈9(例如白熾燈)被用作能量源。燈9周圍被特殊涂層的反射器10包圍，其用于使組織31的治療區(qū)域得到最大光傳輸效率。流體13在接觸板8和濾波器3之間流動。由流體13冷卻的接觸板8也用于冷卻施加了接觸板的組織表面。在圖3中，燈9已被發(fā)射單色光的發(fā)射元件11和透鏡12替代，發(fā)射元件11是，例如激光二極管，其他合適的激光器或發(fā)光二極管。如圖2所示實施方案，接觸板8和濾波器3被在它們之間流動的流體13冷卻；這兩個部件也可被從加壓罐流出的冷的液化氣流，如R134A，所冷卻。這樣，該實施方案說明了單色光的元件11如何被用作能量源。
圖4顯示了不同類型的冷卻機構(gòu)。在圖4中，由能量源1發(fā)出的能量經(jīng)反射器10反射并穿過濾波器3，透明的絕緣材料16，及接觸板8。兩種流體用于濾波器和接觸板的冷卻。上面的流體14在濾波器3和絕緣材料16之間流動，而下面的流體15在絕緣材料16及接觸板8之間通過，在此實施方案中，流體14和15可以不是同一種流體；而在另一些實施方案中，流體14和15可以是同一種流體，或具有公共的儲存腔。在此實施方案中，接觸板8可以用，如透明或半透明的材料，如玻璃，塑料或藍寶石制成。可替換地，接觸板8可以用不透明的材料構(gòu)成，但其具有允許能量通過接觸板8的開口。圖5顯示了本發(fā)明類似的實施方案，能量源1被產(chǎn)生離散波長的元件替代，如發(fā)光二極管或激光二極管11。圖5顯示系統(tǒng)加入了可選擇的光學(xué)透鏡12。
在本發(fā)明的特定實施方案中，接觸板8可以省略，例如，在如圖6顯示的實施方案中，沒有使用接觸板，流體13(例如液體，氣體，如空氣或噴霧)通過或直接流過組織31的表面。支腿42以能夠正確地將濾波器3定位在組織表面上的方式連接到所述器件上。支腿42可以是能夠使組織表面31與器件100之間保持合適距離的任何部件。在本發(fā)明的某些實施方案中，支腿42可由彈性或半固體物質(zhì)構(gòu)成，例如，其可以是與組織表面31相符合的凝膠。在本發(fā)明的其他實施方案中，支腿42可由固體物質(zhì)構(gòu)成，例如橡膠或塑料。支腿42可以任何形狀裝配在儀器的底下，以使儀器可以相對于組織合適地定位。例如，支腿42可設(shè)置成三角形或正方形。在本發(fā)明的其他實施方案中，支腿42可以是圍繞被治療面積的環(huán)或一排柵或可以省去支腿42。
本發(fā)明的多個儀器100可以同時使用。例如，在圖7中，一系列儀器100擺成半圓型。這些儀器可以連在一起治療患者的身體的較大面積。另外，這些儀器以能夠提供彈性的方式相互連接，這樣，例如，該裝置可以符合身體的輪廓。例如，該裝置可以作為腰帶、綁腿、腕帶穿戴或綁在軀干上。儀器100也可以固定在椅子，床或其他治療患者背部、大腿和/或臀部的合適的表面上。選擇性地，儀器100可在一較大面積上建立島狀陣列區(qū)域(如參見序列號為10/033302的共同未決申請，在此引入作為參考)。例如，這對大面積加熱也許是一個安全的選擇，特別是對擴大的治療區(qū)域。通過優(yōu)化被治療區(qū)域之間的間隔，如，通過在光源1和組織31之間在濾波器3中增加一個“遮板”，其可以阻擋光源1發(fā)出的部分能量，和/或通過使用如圖7所示的多個分立的儀器100，使皮下組織的治療最大化，而使患者產(chǎn)生的不舒服感最小，和/或獲得較快的康復(fù)時間。
在光源1是連續(xù)波(CW)或其他持續(xù)時間長的光源的情況下，對于不同的實施方案，儀器100可以在患者皮膚表面上滑動或掃描，以壓在連續(xù)的治療區(qū)域上，因此對于每個區(qū)域，持續(xù)時間(也就是治療時間)是該儀器移動速率的函數(shù)。該儀器也可以，在光源1下的部分儀器前包括預(yù)冷卻治療區(qū)域上的皮膚的冷卻機構(gòu)(如參見專利號為6273884和6511475的美國專利，在此引入作為參考)。
任何實施方案中可包括一個確保良好的光和熱耦合的接觸式傳感器，而在滑動模式下運行的系統(tǒng)還可以包括一或多個移動傳感器，根據(jù)掃描速度控制輻射的發(fā)射，冷卻和其他功能，以增強系統(tǒng)的安全性和用于其他原因。
另外，本發(fā)明將深度加熱治療和冷卻結(jié)合使用來加強對脂肪，骨骼，肌肉等的治療，儀器100也可包括按摩器，震動器或機械刺激裝置或DC或其他合適的電刺激源。已發(fā)現(xiàn)這種機械或電刺激對熱的組織更有效。同樣，可通過按摩或其他刺激增加深度熱治療的效果，因為熱和冷通常較好地滲透于受壓的皮膚和皮下組織。這樣，深度熱治療和機械或電刺激綜合使用比單獨使用其中一種效果顯著增加。加熱也通過補充光學(xué)加熱而加強，例如通過AC/DC電刺激，或通過射頻進行額外加熱等。對治療區(qū)域上的皮膚拉緊或加壓也可以增加治療效果。
本發(fā)明的教導(dǎo)也可通過對準毛囊來脫毛治療，通常是定位在皮下層6。治療必須在足以使毛囊周圍的溫度升高的低功率下進行，這樣，毛囊達到大約45℃，并進行相對長的時間，如15分鐘。毛囊也含有與使用的輻射發(fā)生強烈反應(yīng)的高增殖儲水細胞，從而增加球囊的溫度，以至造成其破壞。
本發(fā)明這些及其他實施方案的作用和優(yōu)點將從下面的實施例中得到更充分地理解。這些實施例本質(zhì)上只是用于說明，而不是用于限制本發(fā)明的范圍。
實施例1這個例子舉例說明了與應(yīng)用在人體皮膚上的本發(fā)明一個實施方案相對應(yīng)的理論計算。
首先，建立一個皮膚的模型。這個模型包括在光和熱的處理上有區(qū)別的兩層組織真皮和皮下脂肪(圖10)。省略了存在的諸如基底層和血管從等精細結(jié)構(gòu)。單色光假定垂直于表面入射。入射功率譜密度用F0表示。在深度z＝0時的表面溫度(Ts)和在z＝h時的底部溫度(Th)都保持在預(yù)先設(shè)定的水平。特別是，Th設(shè)置為37℃，這是由于血液和新陳代謝的熱量對肌肉組織產(chǎn)生的恒溫效應(yīng)。這個例子的目的是評估在皮膚中的穩(wěn)態(tài)溫度的分布，并找出穩(wěn)態(tài)溫度達到的最大值時的特征深度值zmax。
首先討論光在組織內(nèi)傳播的問題，光在兩組織層中的散射遠大于吸收，允許使用漫射近似。這種方法在波長在600nm至1400nm的范圍內(nèi)特別有效，該范圍也可以稱為“熱治療窗”?？梢越鉀Q如圖10所示的對于兩層組織模型的漫射近似值的一維的光傳播問題，假設(shè)組織的輻照度和光流量都是在真皮和脂肪分界面坐標z的連續(xù)函數(shù)，所得到的組織輻照度ψ的表達式可以寫成下面的通式(1)ψ1(z)＝F0·τcol·[V1·exp(-k1·z)+V2·exp(k1·z)-V3·exp(-μt1·z)]，z≤hdψ2(z)＝F0·τcol·[V4·exp(-k2·(z-hd))-V5·exp(-μt2·(z-hd))]，z＞hd其中下標1和2分別代表真皮和皮下脂肪，k=3·μa·μtr]]>和μt＝μa+μs是相關(guān)皮層的漫射和消光系數(shù)，而τcol=4n1n2(n1+n2)2]]>是表面準直光的衰減系數(shù)。由邊界和界面條件確定通量幅度V1至V5。尤其是，如果兩層的折射參數(shù)相同，在z＝hd處的界面條件是使輻射和總光通量是深度的連續(xù)函數(shù)。
問題轉(zhuǎn)入在兩層組織模型中的熱傳導(dǎo)，在第k層基于時間的熱傳導(dǎo)的公式為∂∂tT(z,t)=αk∂2dz2T(z,t)+Qk(z,t)---(2)]]>推導(dǎo)的下面的穩(wěn)態(tài)公式αkd2dz2T(z)=-Qk(z)---(3)]]>其中αk是在第k層(k＝1，2)的熱漫射率。在公式中的熱源Qk表示由于在組織中光吸收產(chǎn)生的熱量。在穩(wěn)態(tài)情況下，源項為Qk(z)=μakρk·ck·ψk(z)---(4)]]>
這里μak，ρk和ck分別表示第k層的吸收系數(shù)，密度和特定熱量。
邊界條件假設(shè)為T(0)＝TS，T(h)＝Th。等式(3)的解由如下求得T2(z)=Th+B·(h-z)-1α2·∫zhdz′∫hdz′dz′′Q(z′′),]]>T1(z)=Ts+A·z-1α1·∫0hdz′∫0z′dz′′Q(z′′),---(5)]]>這里參數(shù)A和B是從邊界條件求出。對于熱接觸良好的情況T1(hd)＝T2(hd)，k1ddzT1(hd)=k2ddzT2(hd),---(6)]]>這里k1和k2分別表示真皮和脂肪的熱傳導(dǎo)性。
然后，可通過將等式(3)代入等式(4)和(5)得到溫度的解析表達式T(z)。
對于無分層結(jié)構(gòu)的同質(zhì)媒體，可得到較簡單的溫度分布表達式。在這種情況下，輻射的分布寫成如下的通式ψ(z)＝F0τcol[exp(-μ1z)+d(z)]，(7)其中第一項是經(jīng)準直的輻射，和第二項是漫射的輻射，它們由下式給出d(z)＝V2·exp(-k·z)-V1·exp(-μ1z)，(8)溫度的分布是T(z)=Ts+(Th-Ts)·zh+F0V0α{1-V1μ12·[1-e-μ1·z-(1-e-μ1·z)·2h]+V2k2·[1-e-k·h-(1-e-k·h)·zh]}]]>其中V0＝μ0·τsp/(ρc) (9)
等式(9)對z求微分，得到下面關(guān)于深度最大值zmax的隱函數(shù)，即在溫度最大時達到的局部組織深度。
Th-Ts=F0·V0α·[1-V1μt2·(1-e-μt·h-μt·h·e-μ1·zmax)+V2k2·(1-e-k·h-k·h·e-kzmax)]---(10)]]>Tmax＝Th-Ts是在組織深度zmax處達到的最高溫度。
等式(10)通過數(shù)值方法求解。為了得到一個近似的解析表達式，使用不等式μt＞＞k，這在熱治療窗內(nèi)是非常正確的。接著，刪除帶有μt的指數(shù)冪項，解這個關(guān)于zmax的簡化方程，得到如下公式zmax=-1k·ln[k·(1-V1)V2·h·μl2+1-exp(-kh)kh-αkF0V0V2h·(Th-Ts)]---(11)]]>最高溫度可以在當(dāng)Tmax＝T(zmax)時從公式(9)算出。
從這些結(jié)果可以看出F0升高可造成溫度最大值上移，假設(shè)輸入通量足夠小。F0較大時，此最大值停止移動而幅度繼續(xù)增加。治療時間應(yīng)足夠長，以使熱量在層的0＜z＜zmax傳導(dǎo)。該時間tmin由下面公式給出tmin=(6÷60)·zmax3α1·z1+α2·z2---(12)]]>這里z1是進入真皮的深度而z2是進入皮下脂肪的深度，z1+z2＝z是治療深度。恒定計數(shù)器(6÷60)在給定范圍內(nèi)根據(jù)多么靠近期望溫度而變化為Tmax。6是Tzmax＝90％Tmax而60是Tzmax＝99％Tmax。治療時間必須比tmin長。圖11顯示了典型的溫度在全身的分布。圖13和表2顯示當(dāng)最小治療時間是治療深度z的函數(shù)時的情況。
等式(10)(11)，和(12)描述了用以控制內(nèi)部溫度最大值的數(shù)值和位置的一組的加熱和冷卻參數(shù)。圖11顯示了根據(jù)這些等式繪的曲線，其顯示了寬的光譜源，具有適當(dāng)組數(shù)的濾波器，結(jié)合表面冷卻，允許將組織的脂肪層內(nèi)的溫度提高到最大值，而將組織周圍的溫度，尤其是，治療區(qū)域上方輻射線穿過的組織的溫度保持為可接受的溫度。
這樣，這個例子舉例說明了與本發(fā)明實施方案相對應(yīng)的理論計算。
實施例2下面的預(yù)言性的例子說明在應(yīng)用于人體皮膚時，在本發(fā)明實施方案中對不同體層的治療參數(shù)。
根據(jù)實施例1中的計算，可以確定在本發(fā)明實施方案中對不同體層的治療參數(shù)。這些計算在表1中進行了總結(jié)。體層模型包括網(wǎng)狀真皮，真皮皮下脂肪連接部，及皮下脂肪層。
在本發(fā)明實施方案中使用寬頻譜的燈，治療參數(shù)包括能夠保持表面冷卻溫度在0℃到32℃之間的表面冷卻機構(gòu)；寬頻帶的燈，其中燈的色溫在300K到3000K之間，可濾掉50％以上的小于800nm和大于1800nm波長的光，優(yōu)選在900-1400nm之間，最優(yōu)選在1100-1250nm之間。根據(jù)深度、進行的治療和其他因素，功率可以在近似0.2-50W/cm2之間變化，更優(yōu)選在近似0.5-20W/cm2之間，治療時間在2秒(對于1mm深度)到7300秒(對于50mm深度)之間，當(dāng)以滑動模式工作時，治療功率和持續(xù)時間增大。
這樣，該預(yù)言性的實施例說明在本發(fā)明實施方案中加熱不同體層的示范性的治療參數(shù)。

表2 沒有預(yù)冷卻的最小治療時間

實施例3在這個實施例中，本發(fā)明裝置100基本如圖2所示，其用于對一志愿者胃部區(qū)域的皮下脂肪進行加熱。從鹵素?zé)?發(fā)出的光通過具有800nm截止的近路(short cut)或高通濾波器8和3毫米厚的水層41的組合進行濾波。水層41的溫度為12℃，而藍寶石板8和皮膚界面的溫度為18℃。功率密度為4W/cm2，治療時間為300秒。加熱皮下脂肪層300秒以后，移去該裝置，立即將兩只熱電偶植入加熱區(qū)域下距皮膚表面1毫米和8毫米的地方確定最終的，穩(wěn)態(tài)溫度并分別檢測在真皮和脂肪層中溫度的釋放曲線。兩只熱電偶記錄的溫度數(shù)據(jù)如圖12所示。起初在深度為8毫米處的脂肪層溫度近似為45℃，距皮膚表面1毫米處的真皮溫度為40℃，表皮溫度為24℃。在后面的幾分鐘里，表皮和皮下脂肪的溫度向37℃的基礎(chǔ)體溫下降，真皮的溫度向近似32℃的真皮溫度下降。
用同樣的儀器100對25毫米厚的豬皮和皮下脂肪進行同樣的實驗，所述豬皮和皮下脂肪放在溫度恒定的37℃的熱穩(wěn)定板上。此次實驗的功率密度為10W/cm2而冷卻水的溫度為4℃。在治療300秒以后，發(fā)現(xiàn)在脂肪內(nèi)14毫米深處測量溫度為53℃。此時表皮溫度為38℃。大約6個星期后，這種暴露的環(huán)境促使皮下脂肪減少，而表皮沒有出現(xiàn)損壞的跡象。觀察到連接的膠原組織替代了脂肪組織。即使溫度升高較小和只進行單獨的治療處理，在同樣和相似的暴露的環(huán)境幾個星期后還觀察到毛發(fā)生長的減少，。這明顯說明了用這種方法控制不希望毛發(fā)生長的可能性。像在毛囊中的皮脂腺或基質(zhì)細胞中的皮質(zhì)素樣的高增殖細胞對加熱特別敏感，甚至在這些地方用非選擇性深度加熱都能取得選擇性的效果。毛發(fā)基質(zhì)細胞也是被脂肪細胞和皮脂腺所包圍并分泌脂質(zhì)。脂質(zhì)降低的熱容量提供了附加的選擇性效果。這對治療無色素毛發(fā)特別有用，而基于選擇性光子熱分解作用的用于光脫毛的標準光輔助法卻對此無能為力。毛發(fā)生長控制包括永久或臨時性的毛發(fā)去除或只是控制/減緩毛發(fā)的生長率。
因此，這些例子說明本發(fā)明的裝置是怎樣加熱皮下組織，使之溫度顯著高于正常體溫和周圍組織溫度，包括皮膚表面和治療區(qū)域之間的組織。
這里說明了本發(fā)明的幾個實施方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地想到實現(xiàn)本發(fā)明作用和/或獲得此效果和/或其優(yōu)點的其他不同的方法和結(jié)構(gòu)。而且每種變化或修改均認為在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。更一般的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚在這里描述的所有參數(shù)、維數(shù)、材料和結(jié)構(gòu)僅是示范性地，實際的參數(shù)、維數(shù)、材料和結(jié)構(gòu)取決于使用本發(fā)明教導(dǎo)的特殊應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識或能夠確定，僅僅進行常規(guī)的試驗，就能夠得到許多與本發(fā)明特定實施方式等價的實施方式。因此，應(yīng)該理解，上述實施方案主要是為了舉例說明而提出的，并非用于進行限制。在后附的權(quán)利要求權(quán)利要求和其等價內(nèi)容的所請求保護的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以以不同于上述詳細說明的方式實現(xiàn)。可用這里所述的每種特征、系統(tǒng)、材料和/和方法實現(xiàn)本發(fā)明，另外，任何兩個或更多特征、系統(tǒng)、材料和/或方法的組合，如果這種特征、系統(tǒng)、材料和/或方法不是相互矛盾的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。在權(quán)利要求書中，所有過渡性的短語或下述短語，例如“包含”，“包括”，“載有”，“具有”，“含有”等應(yīng)理解為開放式的，即表示“包括但不限于”。只有過渡性的短語或下述短語“由...組成”和“基本上由...組成”分別解釋為封閉或半封閉的短語。
權(quán)利要求
1.一種至少對患者的一定深度組織的選擇區(qū)域進行治療并保護選擇區(qū)域以上組織的裝置，它包括光學(xué)輻射源，其以在0.2-50W/cm2之間的功率向患者的皮膚發(fā)射光學(xué)輻射，所述功率至少部分地作為所述選擇區(qū)域的深度的函數(shù)而進行變化，所述光學(xué)輻射施加到所述選擇區(qū)域至少近似2秒；以及冷卻機構(gòu)，用于冷卻所述選擇區(qū)域上面的組織，使其溫度低于所述選擇區(qū)域的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于所述功率為0.5-20W/cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于所述功率為0.5-5W/cm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于所述源包括寬帶光學(xué)輻射源，和濾波器，來自寬帶光學(xué)輻射源的射線通過所述濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述裝置，其特征在于所述濾波器包括水濾波器，該水濾波器至少衰減來自由水選擇性吸收的所述寬帶輻射源的波長。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于所述水濾波器包括在所述寬帶輻射源和患者的身體之間流動的冷凍水，所述流動的冷凍水也起到部分所述冷卻機構(gòu)的作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述裝置，其特征在于所述冷卻機構(gòu)也冷卻所述濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述裝置，其特征在于其包括從所述濾波器去除熱量的機構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于所述源包括光學(xué)件，用于形成要輻射到所述選擇區(qū)域的射線形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于所述源至少主要以在約600nm和約1850nm之間的一個或多個波長發(fā)射。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述裝置，其特征在于所述源至少主要以在約800nm和約1350nm之間的一個或多個波長發(fā)射。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述裝置，其特征在于所述源至少主要以在約1050nm和約1250nm之間的一個或多個波長發(fā)射。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于所述光學(xué)輻射源和所述機構(gòu)同時在至少2秒期間內(nèi)工作。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述裝置，其特征在于所述光學(xué)輻射源和所述機構(gòu)同時在至少5秒期間內(nèi)工作。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于所述光學(xué)輻射源和所述機構(gòu)同時在約2秒到2小時之間的期間內(nèi)工作。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述裝置，其特征在于其包括預(yù)冷卻機構(gòu)，在所述源和所述冷卻機構(gòu)同時工作之前冷卻所述選擇區(qū)域以上的組織。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述裝置，其特征在于所述冷卻機構(gòu)和所述預(yù)冷卻機構(gòu)是同樣的機構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述裝置，其特征在于所述光學(xué)輻射功率和所述同時工作的所述間期是根據(jù)所述預(yù)冷卻機構(gòu)是否工作而改變的。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于用于所述光學(xué)輻射源和所述冷卻機構(gòu)的參數(shù)選擇為，能夠在由公式11確定的選擇的深度z的最大值處達到由公式10表示的選擇的溫度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述裝置，其特征在于所述裝置的最小治療時間根據(jù)公式12確定。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于所述裝置是用于減少脂肪的裝置，所述輻射加熱皮下脂肪組織。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于其包括在所述選擇區(qū)域刺激組織的機構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述裝置，其特征在于所述提供刺激的機構(gòu)至少是機械刺激器、聲學(xué)刺激器和電刺激器中的一種。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于所述選擇區(qū)域至少包含有一毛囊，而其中用于包括所述源的所述裝置的參數(shù)選擇為用來緩慢破壞所述毛囊。
25.一種至少對患者的身體的一定深度的選擇區(qū)域進行治療并保護選擇區(qū)域以上組織的方法，它包括(a)選擇性地以近似0.2-50W/cm2之間的功率對患者的身體的所述選擇區(qū)域以上組織發(fā)射光學(xué)輻射，所述功率至少部分是作為所述選擇區(qū)域的深度的函數(shù)改變，所述光學(xué)輻射施加到所述選擇區(qū)域至少近似2秒；以及(b)同時冷卻患者的所述選擇區(qū)域以上組織使其溫度低于所述選擇區(qū)域的溫度。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于所述功率為0.5-20W/cm2。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于所述功率為0.5-5W/cm2。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于步驟(a)包括發(fā)射寬帶光學(xué)輻射，和在發(fā)出所述寬帶光學(xué)輻射源射線到所述患者的身體前對其進行濾波。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于所述方法是用于減少脂肪的方法，所述輻射加熱皮下脂肪組織。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于所述方法至少是對皮下肌肉，韌帶和骨骼之一實施治療的方法，所述輻射使在其區(qū)域的肌肉/韌帶/骨骼加熱，至少加強在此區(qū)域的血液流動。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于所述方法是用于治療選擇的不希望的生長的方法，所述輻射加熱到足以破壞所述生長的程度。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于電磁輻射能量至少主要在約600nm和約1850nm之間的一個或多個波長。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述方法，其特征在于電磁輻射能量至少主要在約800nm和約13500nm之間的一個或多個波長。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述方法，其特征在于電磁輻射能量至少主要在約1050nm和約1250nm之間的一個或多個波長。
35.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于步驟(a)和步驟(b)同時在至少2秒期間內(nèi)工作。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述方法，其特征在于步驟(a)和步驟(b)同時在至少5秒期間內(nèi)工作。
37.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于步驟(a)和步驟(b)同時在約2秒到約2小時之間的期間內(nèi)工作。
38.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于其包括預(yù)冷卻所述選擇區(qū)域以上組織的步驟。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述方法，其特征在于所述光學(xué)輻射功率和所述同時工作的所述間期是根據(jù)是否實施所述預(yù)冷卻步驟而改變的。
40.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于所述選擇區(qū)域在步驟(a)期間被加熱。
41.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于用于所述光學(xué)輻射源和所述冷卻的參數(shù)選擇為能夠在公式11所確定的選擇深度z的最大值處獲得由公式10表示的選擇溫度。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述方法，其特征在于該方法的最小治療時間根據(jù)等式12確定。
43.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于所述方法是用于減少脂肪的方法，皮下脂肪組織在步驟(a)期間加熱。
44.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于其包括在所述選擇區(qū)域刺激組織的步驟。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述方法，其特征在于用于提供刺激的步驟至少提供了機械刺激，聲學(xué)刺激和電刺激中的一種刺激。
46.根據(jù)權(quán)利要求25所述方法，其特征在于所述選擇區(qū)域至少含有一毛囊，而其中用于包括所述輻射的所述方法的參數(shù)選擇為緩慢破壞所述毛囊。
47.一種至少對患者的身體的一定深度的選擇區(qū)域進行治療并保護選擇區(qū)域以上組織的方法，它包括(a)選擇性地對患者的身體的所述選擇區(qū)域以上組織發(fā)射光學(xué)輻射，以加熱所述選擇區(qū)域；(b)同時冷卻患者的所述選擇區(qū)域以上組織使其溫度低于所述選擇區(qū)域；以及(c)對所述區(qū)域施加至少是機械刺激，聲學(xué)刺激和電刺激中的一種刺激。
48.一種至少對患者的身體的一定深度的選擇區(qū)域進行治療并保護選擇區(qū)域以上組織的方法，它包括(a)選擇性地對患者的身體的所述選擇區(qū)域以上組織發(fā)射光學(xué)輻射，以加熱所述選擇區(qū)域，所述輻射選擇為，使得不會被所述選擇區(qū)域以上組織散射或吸收，充分地防止足夠的輻射到達所選擇區(qū)域以達到理想的治療效果；以及(b)同時冷卻患者的所述選擇區(qū)域以上組織使其溫度低于所述選擇區(qū)域。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述方法，其特征在于所述選擇區(qū)域含有皮下脂肪；以及其中所述輻射至少包括被脂肪選擇性地吸收的至少一個波長。
50.一種用于毛發(fā)控制的方法，它包括(a)選擇性地對患者的身體的皮下脂肪區(qū)域以上組織發(fā)射光學(xué)輻射，該區(qū)域包含加熱所述區(qū)域要去除的毛囊，加熱所述區(qū)域，使得毛囊被破壞；以及(b)同時冷卻患者的所述選擇區(qū)域以上組織，使其溫度低于所述選擇區(qū)域。
全文摘要
一種通過將光輻射施加到區(qū)域內(nèi)一定深度的組織上來治療所述區(qū)域的組織的方法和裝置，所述光輻射以能夠到達該區(qū)域所述深度的波長和選定的相對較低的功率工作，其持續(xù)時間足以使射線達到理想的治療效果，而同時冷卻所選擇區(qū)以上組織來保護這些組織。該治療可通過向所述區(qū)域施加機械、聲學(xué)或電刺激增強治療效果。
文檔編號A61N7/00GK1665453SQ03814045
公開日2005年9月7日 申請日期2003年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
發(fā)明者G·B·阿爾特舒勒, A·V·埃羅菲夫, H·M·岑茲, R·R·安德森, D·曼斯泰因, J·博克三世, A·拉德爾, M·Z·斯米爾諾夫 申請人:帕洛瑪醫(yī)療技術(shù)公司, 綜合醫(yī)院公司