BR112015021939A2 - Aparelho gerador eletro-hidráulico (eh) de ondas de choque de pulso rápido e método - Google Patents
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Abstract
resumo "aparelho gerador eletro-hidráulico (eh) de ondas de choque de pulso rápido e métodos para tratamentos médicos e cosméticos" a presente invenção refere-se a aparelhos e métodos para a geração eletro-hidráulica de ondas de choque a uma taxa de entre 10 hz e 5 mhz, e/ou que permitem que um usuário visualize uma região de um paciente compreendendo células alvo durante a aplicação de ondas de choque geradas para a região. e a invenção refere-se também a métodos de aplicar de forma eletro-hidráulica as ondas de choque geradas para tecidos alvo (por exemplo, para reduzir a aparência de tatuagens, tratamento ou redução de certas condições e/ou doenças).
Description
SISTEMA GERADOR ELETRO-HIDRÁULICO (EH) DE ONDAS DE CHOQUE DE PULSO RÁPIDO E MÉTODO
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO [001]Este pedido reivindica prioridade para o Pedido de Patente U.S. No. 13/798.710, depositado em 13 de março de 2013 e para o Pedido de Patente Provisório U.S. No. 61/775.232, depositado em 8 de março de 2013. Os conteúdos dos pedidos mencionados acima são incorporados na presente especificação por referência.
CAMPO DA TÉCNICA [002]A presente invenção refere-se genericamente a usos terapêuticos para as ondas de choque. Mais particularmente, mas não a título de limitação, a presente invenção refere-se a um aparelho para gerar ondas de choque terapêuticas ou ondas de choque (ondas de choque com usos terapêuticos).
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [003]As ondas de choque acústicas têm sido utilizadas para certas terapias por vários anos. A “onda de choque” é geralmente utilizada para se referir a um fenômeno acústico (por exemplo, resultante de uma explosão ou raio) que cria uma mudança súbita e intensa da pressão. Essas mudanças intensas de pressão podem produzir fortes ondas de energia que podem viajar através dos meios elásticos tais como o ar, a água, o tecido mole humano, ou certas substâncias sólidas tais como ossos, e/ou podem induzir uma resposta inelástica em tais meios elásticos. Os métodos para criar ondas de choque para usos terapêuticos incluem: (1) eletrohidráulicos, ou abertura de centelhamento (EH); (2) eletromagnético, ou EMSE; e (3) piezelétrico. Cada um é baseado em seus próprios princípios físicos únicos.
A. Dispositivos e sistemas de geração de ondas de choque [004]O Pedido de Patente U.S. No. 13/574.228 (um pedido de fase nacional de PCT/US2011/021692, que é publicado como WO 2011/091020), por um dos
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2/73 presentes inventores, descreve um dispositivo para produzir ondas de choque em uma alta taxa de pulso utilizando um transdutor. Esse dispositivo inclui um gerador de onda acústica configurado para emitir ondas acústicas com ao menos uma frequência entre 1 MHz e 1000 MHz; um alojamento de ondas de choque acoplado ao gerador de onda acústica; e um meio de onda de choque disposto no alojamento de onda de choque; onde o aparelho é configurado de modo que, se o gerador de onda acústica emite ondas acústicas, então ao menos uma parte das ondas acústicas viajarão através do meio de onda de choque e forma ondas de choque. Esse dispositivo pode ser acionado de modo a formar ondas de choque configuradas para fazer com que as partículas dentro de um paciente rompam uma ou mais células do paciente, e as ondas de choque podem ser direcionadas para as células de um paciente de modo que as ondas de choque façam com que as partículas rompam uma ou mais das células. Esse dispositivo acústico-transdutor pode produzir ondas de choque altamente energizadas em altas frequências ou taxas de pulso.
[005]0utros sistemas para produzir ondas de choque podem incluir um gerador de ondas eletro-hidráulico (EH). Os sistemas EH podem geralmente entregar níveis de energia similares aos de outros métodos, mas podem ser configurados para entregar essa energia ao longo de uma área mais ampla, e, assim entregar uma maior quantidade da energia das ondas de choque ao tecido alvo ao longo de um período de tempo mais curto. Os sistemas EH geralmente incorporam um eletrodo (isto é, uma vela de centelhamento) para iniciar uma onda de choque. Em sistemas EH, ondas de choque de alta energia são geradas quando a eletricidade é aplicada a um eletrodo imerso em água tratada contida em um invólucro. Quando a carga elétrica é disparada, uma pequena quantidade de água é vaporizada na ponta do eletrodo e a rápida, quase instantânea, expansão da água vaporizada cria uma onda de choque que se propaga para fora através da água líquida. Em algumas
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3/73 modalidades, a água está contida em um invólucro elipsoide. Nestas modalidades, a onda de choque pode ricochetear a partir dos lados do invólucro elipsoide e convergir em um ponto focal que coincide com a localização da área a ser tratada.
[006]Por exemplo, a Patente U.S. No. 7.189.209 (a Patente ‘209) descreve um método para tratar condições patológicas associadas com ambientes ósseos e musculoesqueléticos e tecidos moles através da aplicação de ondas de choque acústicas. A patente ‘209 descreve que as ondas de choque induzem trauma localizado e apoptose celular, incluindo microfraturas, bem como induzir respostas osteoblásticas tais como recrutamento celular, estimular a formação de osso molecular, cartilagem, tendão, fáscia e morfogênese dos tecidos moles e fatores de crescimento, e para induzir a neoangiogênese vascular. A patente ‘209 reivindica várias implementações específicas de seu método. Por exemplo, a patente ‘209 reivindica um método para tratar uma úlcera de pé diabético ou escaras, que compreende: localizar um sítio ou sítio suspeito da úlcera de pé diabético ou escaras em um paciente humano; gerar ondas de choque acústicas; focar as ondas de choque acústicas por todo o sítio localizado; e aplicar mais de 500 a aproximadamente 2500 ondas de choque acústicos por tratamento ao sítio localizado para induzir microlesão e vascularização aumentada induzindo ou acelerando assim a cicatrização. A patente ‘209 descreve uma gama de frequências de aproximadamente 0,5-4 Hz, e a aplicação de aproximadamente 300 a 2500 ou aproximadamente 500 a 8.000 ondas de choque acústicas por sítio de tratamento, o que pode resultar em uma duração de tratamento para cada sítio de tratamento e/ou um “tempo total por tratamento” para todos os sítios que é inconvenientemente grande. Por exemplo, a patente ‘209 descreve os tempos totais por tratamento para diferentes exemplos na faixa de 20 minutos a 3 horas.
[007]A Patente U.S. No. 5.529.572 (a Patente ‘572) inclui outro exemplo do uso de ondas de choque geradas de modo eletro-hidráulico para produzir o efeito
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4/73 terapêutico em tecidos. A patente ‘572 descreve um método para aumentar a densidade e a resistência do osso (para tratar a osteoporose), que compreende submeter o dito osso a ondas de choque de compressão colimadas substancialmente planas tendo intensidade substancialmente constante como uma função da distância a partir de uma fonte de onda de choque, e onde as ditas ondas de choque colimadas são aplicadas ao osso em uma intensidade de 50 a 500 atmosferas. A patente ‘572 descreve a aplicação de ondas de choque não focadas para produzir carregamento repetitivo dinâmico do osso para aumentar a densidade óssea média, e assim reforçar o osso contra fratura. Como descrito na Patente ‘572, “as ondas de choque não focadas são preferencialmente aplicadas sobre uma superfície relativamente grande do osso a ser tratado, por exemplo, para cobrir uma área de 10 a 150 cm2. A intensidade das ondas de choque pode ser de 50 a 500 atmosferas. Cada onda de choque tem uma duração de alguns microssegundos, como em um litotritor convencional, e é de preferência aplicada a uma frequência de 1-10 ondas de choque por segundo durante um período de 5 a 30 minutos, em cada tratamento. O número de tratamentos depende do paciente em particular”.
[008]O Pedido de Patente U.S. No. 10/415.293 (o Pedido ‘293), que também é publicado como US 2004/0006288, descreve outra modalidade do uso de ondas de choque geradas por EH para fornecer um efeito terapêutico nos tecidos. O pedido ‘293 descreve um dispositivo, sistema e método para a geração de ondas de choque acústicas terapêuticas para ao menos parcialmente separar um depósito de uma estrutura vascular. O pedido ‘293 descreve que o dispositivo pode produzir ondas de choque em uma taxa de pulso de aproximadamente 50 a aproximadamente 500 pulsos por minuto (isto é, 0,83 a 8,33 Hz) com um número de pulsos por sítio de tratamento (em termos de por comprimento da unidade vascular sendo tratada) de aproximadamente 100 a aproximadamente 5.000 por 1 cm2.
B. Taxa de onda de choque
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5/73 [009]A literatura da técnica anterior indicou que as taxas de pulso mais rápidas usando sistemas EH para fornecer ondas de choque podem levar a danos no tecido. Por exemplo, em um estudo (Delius, Jordan, e outros 1988) [2], o efeito das ondas de choque nos rins caninos normais foi examinado em grupos de cães cujos rins foram expostos a 3000 ondas de choque. Os grupos diferiam apenas na taxa de administração das ondas de choque, que foi de 100 Hz e 1 Hz, respectivamente. A autópsia foi realizada 24 a 30 horas mais tarde. Macroscópica e histologicamente significativamente mais hemorragias ocorreram no parênquima renal se as ondas de choque foram administradas a uma taxa de 100 Hz (vs 1 Hz). Os resultados mostraram que os danos ao rim são dependentes da taxa de administração de ondas de choque.
[010]Em outro estudo (Madbouly & e outros, 2005) [7], a taxa de litotripsia de ondas de choque (SWL) lenta foi associada com uma taxa de sucesso significativamente maior em um menor número de ondas de choque totais em comparação com a taxa de litotripsia de ondas de choque rápida. Neste documento, os autores discutiram como estudos em humanos demonstraram uma diminuição na incidência de lesão renal induzido por SWL ou necessidade de anestesia quando taxas mais lentas de SWL teste foram usados.
[011]Em ainda outro estudo (Gillitzer & outros, 2009) [5], diminuir a taxa de entrega de 60 a 30 ondas de choque por minuto também fornece um efeito protetor drástico sobre a integridade da vasculatura real em um modelo suíno. Esses resultados suportam estratégias potenciais de frequência de taxa de pulso reduzida para melhorar a segurança e a eficácia em litotripsia extracorpórea por ondas de choque.
C. Tecido como um material viscoelástico [012]Uma razão para a taxa de sensibilidade para pulso encontrada na técnica anterior pode ser devido em parte ao tempo de relaxamento do tecido. As células
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6/73 têm tanto características elásticas quanto viscosas, e assim são materiais viscoelásticos. Diferente da maioria dos materiais convencionais, as células são altamente não lineares com o seu módulo de elasticidade em função do grau de tensão aplicada ou interna. (Kasza, 2007) [6]. Um estudo (Fernandez (2006) [3] sugere que as células de fibroblastos podem ser modeladas como um gel possuindo uma rede de actina reticulada que mostra uma transição de um regime linear para enrijecimento de deformação por princípio de potência.
[013]Os autores de outro documento (Freund, Colonius, e Evan, 2007) [4] assumiram que o cisalhamento cumulativo de muitos choques é prejudicial, e que o mecanismo pode depender se há tempo suficiente entre os choques para que o tecido relaxe para o estado não deformado. Seu modelo fluido viscoso sugeriu que qualquer recuperação de deformação que ocorrerá está quase completa pelos primeiros 0,15 segundos após o choque. Como um resultado, o seu modelo do mecanismo para dano de célula seria independente da taxa de choque para as taxas de choque mais lentas do que ~ 6 Hz. No entanto, a viscoelasticidade real do material intersticial, com um tempo de relaxamento de aproximadamente 1 segundo, seria esperada para introduzir a sua sensibilidade para a taxa de entrega do choque. Assumindo que o material intersticial tem um tempo de relaxamento de ~ 1 segundo, os autores esperariam diminuir significativamente os danos para as taxas de entrega inferiores a ~ 1 Hz. Por outro lado, o dano deveria aumentar para taxas de entrega mais rápidas. Implicações do seu modelo são que retardar as taxas de entrega e ampliar as zonas focais deveríam diminuir a lesão.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [014]Os tecidos moles podem transitar de comportamento elástico para viscoso para as taxas de pulso (PRs) entre 1 Hz e 10 Hz. Como um resultado, o dano potencial ao tecido a partir de ondas de choque nas PRs entre 1 Hz e 10 Hz é imprevisível quando os típicos níveis de energia de litotripsia são utilizados. Talvez
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7/73 como um resultado, a técnica anterior descreve PRs mais lentas e grandes tempos totais por tratamento (TTPT). Por exemplo, sistemas de ondas de choque EH atualmente conhecidos geralmente entregam PRs de menos de 10 Hz e exigem grandes tempos totais por tratamento (TTPT) (por exemplo, períodos TTPT de minutos ou mesmo horas para um único sítio de tratamento). Quando, como pode ser típico, um tratamento exige um reposicionamento de um dispositivo em múltiplos sítios de tratamento, o TTPT torna-se grande e potencialmente impraticável para muitos pacientes e as necessidades de tratamento.
[015]Embora os tempos de tratamento longos podem ser aceitáveis para litotripsia de ondas de choque extracorpórea, o uso de ondas de choque para fornecer efeitos terapêuticos não litotripsia no tecido no ambiente médico é menos do que ideal, se não impraticável. Por exemplo, o custo de tratamento frequentemente aumenta com o tempo necessário para administrar um tratamento (por exemplo, devido ao trabalho, instalações, e outros custos de recursos alocados para a administração do tratamento). Ademais, em adição aos custos, em algum momento, a duração de fornecer tratamento para o paciente torna-se insuportável para o paciente que recebe o tratamento e a equipe de cuidados de saúde que proporciona o tratamento.
[016]Esta descrição inclui modalidades de aparelhos e métodos para a geração eletro-hidráulica de ondas de choque terapêuticas. Os presentes sistemas de ondas de choque EH e métodos são configurados para entregar ondas de choque aos tecidos para fornecer um efeito terapêutico previsível no tecido, tal como entregando ondas de choque em frequência maior (por exemplo, superior a ~ 10 Hz) para reduzir TTPT relativa aos sistemas conhecidos.
[017]As presentes modalidades de aparelhos eletro-hidráulicos (EH) podem ser configuradas para gerar ondas de choque de alta frequência de uma maneira controlada (por exemplo, utilizando um gerador eletro-hidráulico de centelhamento e
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8/73 um sistema de geração de centelhamento por bobina capacitiva/indutiva). A presente geração de pulsos (por exemplo, circuitos eletro-hidráulicos de centelhamento) pode compreender uma ou mais pontas EH e, com os presentes sistemas de geração de centelhamento por bobina capacitiva/indutiva, pode produzir uma taxa de pulso de centelhamento de 10 Hz a 5 MHz. As ondas de choque podem ser configuradas para impor tensão mecânica suficiente às células alvo do tecido para romper as células alvo, e podem ser entregues a certas estruturas celulares de um paciente para uso em aplicações terapêuticas médicas e/ou estéticas.
[018]As presentes terapias de ondas de choque de alta taxa de pulso (PR) podem ser usadas para fornecer um efeito terapêutico previsível sobre o tecido, tendo um tempo total prático por tratamento (TTPT) no sítio de tratamento. As presentes terapias de ondas de choque de alta PR podem ser utilizadas para fornecer um efeito terapêutico previsível sobre o tecido, se a natureza viscoelástica do tecido é considerada. Especificamente, a terapia de ondas de choque utilizando uma PR superior a 10 Hz e mesmo superior a 100 Hz pode ser usada para fornecer um efeito terapêutico previsível no tecido porque nessas PRs o tecido é, na sua maior parte, previsivelmente viscoso por natureza e, geralmente, não varia entre os estados elásticos e viscosos. Dado que o tecido comporta-se como um material viscoso em PRs grandes o suficiente, o nível de PR e de energia pode ser ajustado para explicar as propriedades viscosas do tecido. Quando a natureza viscosa do tecido é explicada usando PRs mais altos, os níveis mais baixos de energia podem ser usados para obter efeitos terapêuticos. Uma vantagem de usar PRs superiores em combinação com níveis mais baixos de energia é a redução na formação de cavitação, o que melhora ainda mais a previsibilidade das presentes terapias de ondas de choque. As modalidades do presente aparelhos e métodos EH podem fornecer ruptura direcionada de células específicas sem efeitos colaterais prejudiciais tais como cavitação ou degradação térmica das células não alvo
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9/73 vizinhas.
[019]Algumas modalidades dos presentes aparelhos (para gerar ondas de choque terapêuticas) compreendem: um alojamento definindo uma câmara e uma saída de onda de choque; um líquido disposto na câmara; uma pluralidade de eletrodos configurados para serem dispostos na câmara para definir uma ou mais aberturas de centelhamento; e um sistema de geração de pulso configurado para aplicar pulsos de tensão à pluralidade de eletrodos em uma taxa entre 10 Hz e 5 MHz; onde o sistema de geração de pulsos é configurado para aplicar os pulsos de tensão à pluralidade de eletrodos de modo que porções do líquido são vaporizadas para propagar as ondas de choque através do líquido e a saída de onda de choque.
[020]Algumas modalidades dos presentes aparelhos (para gerar ondas de choque terapêuticas) compreendem: um alojamento definindo uma câmara e uma saída de onda de choque, a câmara configurada para ser preenchida com um líquido; e uma pluralidade de eletrodos dispostos na câmara para definir uma pluralidade de aberturas de centelhamento; onde a pluralidade de eletrodos é configurada para receber pulsos de tensão a partir de um sistema de geração de pulsos a uma taxa entre 10 Hz e 5 MHz de modo que porções do líquido são vaporizadas para propagar ondas de choque através do líquido e da saída de onda de choque.
[021]Algumas modalidades dos presentes aparelhos (para gerar ondas de choque terapêuticas) compreendem: um alojamento definindo uma câmara e uma saída de onda de choque, a câmara configurada para ser preenchida com um líquido; e uma pluralidade de eletrodos configurados para serem dispostos na câmara para definir uma ou mais aberturas de centelhamento; onde a pluralidade de eletrodos é configurada para receber pulsos de tensão a partir de um sistema de geração de pulsos, de modo que porções do líquido são vaporizadas para propagar as ondas de choque através do líquido e da saída de onda de choque; e onde o alojamento compreende uma janela translúcida ou transparente que é configurada para permitir
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10/73 que um usuário visualize uma região de um paciente compreendendo células alvo.
[022]Em algumas modalidades dos presentes aparelhos, os vários eletrodos não são visíveis a um usuário visualizando uma região através da janela e da saída de onda de choque. Algumas modalidades ainda compreendem: uma proteção óptica disposta entre a janela e a pluralidade de eletrodos. Em algumas modalidades, os vários eletrodos são deslocados a partir de um caminho óptico que se estende através da janela e da saída de onda de choque. Algumas modalidades compreendem ainda: um espelho acústico configurado para refletir ondas de choque a partir da pluralidade de eletrodos para a saída de onda de choque. Em algumas modalidades, o espelho acústico compreende vidro. Em algumas modalidades, as uma ou mais aberturas de centelhamento compreendem uma pluralidade de aberturas de centelhamento. Em algumas modalidades, os vários eletrodos estão configurados para serem acoplados de forma removível ao sistema de geração de pulso. Em algumas modalidades, o alojamento é substituível.
[023]Algumas modalidades dos presentes aparelhos compreendem ainda: um módulo de centelhamento que compreende: uma parede lateral configurada para acoplar de forma removível o módulo de centelhamento ao alojamento; onde os vários eletrodos são acoplados à parede lateral de modo que os vários eletrodos são colocados na câmara se o módulo de centelhamento está acoplado ao alojamento. Em algumas modalidades, a parede lateral compreende um polímero. Em algumas modalidades, a parede lateral do módulo de centelhamento é configurada para cooperar com o alojamento para definir a câmara. Em algumas modalidades, a parede lateral define uma câmara de centelhamento dentro da qual a pluralidade de eletrodos é disposta, na câmara de centelhamento é configurada para ser preenchida com um líquido, e ao menos uma parte da parede lateral é configurada para transmitir ondas de choque a partir de um líquido na câmara de centelhamento para um líquido na câmara do alojamento. Em algumas modalidades, a parede
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11/73 lateral do módulo de centelhamento compreende ao menos um de pinos, ranhuras ou roscas, e o alojamento compreende ao menos uma das correspondentes ranhuras, pinos ou roscas para acoplar de forma liberável o módulo de centelhamento ao alojamento. Em algumas modalidades, o alojamento inclui um primeiro conector de líquido configurado para se comunicar fluidamente com a câmara quando o módulo de centelhamento é acoplado ao alojamento, e a parede lateral do módulo de centelhamento inclui um segundo conector de líquido configurado para se comunicar fluidamente com a câmara quando o módulo de centelhamento está acoplado ao alojamento. Em algumas modalidades dos presentes aparelhos, o alojamento compreende ainda dois conectores de líquidos. Algumas modalidades ainda compreendem: um reservatório de líquido; e uma bomba configurada para circular o líquido a partir do reservatório para a câmara do alojamento via os dois conectores de líquidos.
[024]Em algumas modalidades dos presentes aparelhos, o sistema de geração de pulsos é configurado para aplicar pulsos de tensão à pluralidade de eletrodos em uma taxa entre 20 Hz e 200 Hz. Em algumas modalidades, o sistema de geração de pulsos é configurado para aplicar pulsos de tensão à pluralidade de eletrodos em uma taxa entre 50 Hz e 200 Hz. Em algumas modalidades, o sistema de geração de pulsos compreende: um primeiro circuito de bobina capacitiva/indutiva que compreende: uma bobina de indução configurada para ser descarregada para aplicar ao menos alguns dos pulsos de tensão; um comutador; e um capacitor; onde o capacitor e o comutador estão acoplados em paralelo entre a bobina de indução e uma fonte de corrente. Em algumas modalidades, o sistema de geração de pulsos compreende: um segundo circuito de bobina capacitiva/indutiva similar ao primeiro circuito de bobina capacitiva/indutiva; e uma unidade de temporização configurada para coordenar a descarga das bobinas de indução de cada um do primeiro e do segundo circuito de bobina capacitiva/indutiva.
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12/73 [025]Algumas modalidades dos presentes aparelhos compreendem: um módulo de centelhamento que compreende: uma parede lateral configurada para acoplar de forma liberável o módulo de centelhamento a uma sonda; uma pluralidade de eletrodos dispostos em um primeiro lado da parede lateral e definindo uma ou mais aberturas de centelhamento; e uma pluralidade de conectores elétricos em comunicação elétrica com a pluralidade de eletrodos e configurado para conectar de forma liberável os eletrodos libertável a um sistema de geração de pulsos, para gerar centelhas através das uma ou mais aberturas de centelhamento. Em algumas modalidades, a parede lateral compreende um polímero. Em algumas modalidades, a parede lateral inclui um conector de líquido configurado para comunicar o líquido através da parede lateral Em algumas modalidades, a parede lateral define uma câmara de centelhamento dentro da qual a pluralidade de eletrodos é disposta, a câmara de centelhamento é configurada para ser preenchida com um líquido, e ao menos uma parte da parede lateral é configurada para transmitir ondas de choque a partir de um líquido na câmara de centelhamento para um líquido na câmara do alojamento. Em algumas modalidades, o módulo de centelhamento compreende ainda um ou mais conectores de líquido em comunicação fluida com a câmara de centelhamento de tal modo que a câmara de centelhamento pode ser preenchida com um líquido. Em algumas modalidades, os um ou mais conectores de líquido compreendem dois conectores de líquido através dos quais o líquido pode ser distribuído através da câmara de centelhamento. Em algumas modalidades, a parede lateral é configurada para acoplar de forma liberável o módulo de centelhamento a uma sonda tendo uma câmara de modo que os eletrodos sejam dispostos dentro da câmara da sonda. Em algumas modalidades, a parede lateral e a sonda cooperam para definir a câmara. Em algumas modalidades, o módulo de centelhamento compreende ainda um ou mais conectores de líquido em comunicação fluida com a câmara da sonda de modo que a câmara da sonda possa
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13/73 ser preenchida com um líquido através dos um ou mais conectores de líquidos. Em algumas modalidades, os um ou mais conectores de líquidos compreendem dois conectores de líquidos através dos quais um líquido pode ser circulado através da câmara da sonda via os dois conectores de líquidos. Em algumas modalidades, o módulo de centelhamento inclui um primeiro conector de líquido configurado para se comunicar fluidamente com a câmara quando o módulo de centelhamento é acoplado à sonda e a sonda inclui um segundo conector de líquido configurado para se comunicar fluidamente com a câmara quando o módulo de centelhamento é acoplado à sonda.
[026]Em algumas modalidades dos presentes aparelhos que compreendem um módulo de centelhamento, as uma ou mais aberturas de centelhamento compreendem uma pluralidade de aberturas de centelhamento. Em algumas modalidades, a pluralidade de eletrodos compreende três ou quatro eletrodos definindo duas aberturas de centelhamento. Em algumas modalidades, os três ou quatro eletrodos compreendem um primeiro eletrodo periférico, um segundo eletrodo periférico separado do primeiro eletrodo, e um ou dois eletrodos centrais configurados para se moverem para trás e para a frente entre os eletrodos periféricos. Em algumas modalidades, o módulo de centelhamento compreende ainda: um elemento alongado acoplado a um ou dois eletrodos centrais e configurado para deslocar os um ou dois eletrodos centrais para trás e para frente entre os eletrodos periféricos. Em algumas modalidades, os um ou dois eletrodos centrais compreendem dois eletrodos centrais em comunicação elétrica entre si e dispostos em lados opostos do elemento alongado. Em algumas modalidades, o elemento alongado é configurado para autoajustar a abertura de centelhamento entre os eletrodos periféricos e um ou dois eletrodos centrais dentro de uma gama de frequências de operação esperada. Em algumas modalidades, a gama de frequências de operação esperada está entre 10 Hz e 5 MHz. Em algumas
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14/73 modalidades, o elemento alongado é acoplado de modo articulado à parede lateral e inclinado para uma posição inicial por um ou mais braços de mola. Em algumas modalidades, o elemento alongado e os um ou mais braços de mola são configurados para determinar uma taxa de pulso do módulo de centelhamento dentro de uma gama esperada de frequências de operação. Em algumas modalidades, a gama esperada de frequências de operação está entre 10 Hz e 5 MHz. Em algumas modalidades, o aparelho é configurado para descarregar pulsos elétricos entre os eletrodos enquanto os eletrodos são submersos em líquido, tal que o movimento do elemento alongado automática e alternadamente ajusta a abertura de centelhamento entre os um ou dois eletrodos centrais e cada um dos eletrodos periféricos. Em algumas modalidades, o elemento alongado compreende um feixe resiliente que tem uma base que é acoplada em relação fixa à parede lateral. Em algumas modalidades, o feixe resiliente é configurado para determinar uma taxa de pulso do módulo de centelhamento em condições de operação esperadas. Em algumas modalidades, o aparelho é configurado para descarregar pulsos elétricos entre os eletrodos enquanto os eletrodos são submersos em um líquido, tal que o movimento do feixe resiliente automática e alternadamente ajusta a abertura de centelhamento entre os um ou dois eletrodos centrais e cada um dos eletrodos periféricos.
[027]Em algumas modalidades dos presentes aparelhos compreendendo um módulo de centelhamento, a parede lateral do módulo de centelhamento compreende ao menos um de pinos, ranhuras ou roscas, e está configurado para ser acoplado a uma sonda que compreende ao menos uma de ranhuras, pinos ou roscas correspondentes para acoplar de forma liberável o módulo de centelhamento ao alojamento. Algumas modalidades ainda compreendem: uma sonda configurada para ser acoplada ao módulo de centelhamento de forma que os vários eletrodos são dispostos em uma câmara que é preenchida com um líquido, e de modo que as
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15/73 ondas de choque provenientes dos eletrodos viajarão através de uma saída de onda de choque do aparelho. Em algumas modalidades, a câmara é preenchida com líquido. Em algumas modalidades, a sonda não define uma câmara adicional, de modo que a câmara de centelhamento é a única câmara através da qual as ondas de choque provenientes dos eletrodos se propagarão. Em algumas modalidades, a sonda define uma segunda câmara dentro da qual a câmara de centelhamento é disposta, se o módulo de centelhamento é acoplado à sonda. Em algumas modalidades, a sonda inclui uma pluralidade de conectores elétricos configurados para serem acoplados à pluralidade de conectores elétricos do módulo de centelhamento. Em algumas modalidades, a sonda inclui um ou mais conectores de líquidos configurados para serem acoplados a um ou mais conectores de líquido do módulo de centelhamento. Em algumas modalidades, a sonda inclui dois conectores de líquido configurados para serem acoplados aos dois conectores de líquido do módulo de centelhamento. Em algumas modalidades, o módulo de centelhamento é configurado para ser acoplado à sonda de modo que os conectores elétricos e líquidos do módulo de centelhamento estão simultaneamente conectados aos respectivos conectores elétricos e de líquido da sonda à medida que o módulo de centelhamento é acoplado à sonda. Em algumas modalidades, a sonda inclui um ou mais conectores de líquido configurados para serem acoplados a um ou mais conectores de líquido do módulo de centelhamento. Em algumas modalidades, a sonda inclui uma conexão combinada tendo dois ou mais condutores elétricos e dois lúmens para a comunicação de líquido, a conexão combinada configurada para ser acoplada a uma corrente ou cabo combinado que tem dois ou mais condutores elétricos e dois lúmens para comunicar líquido. Em algumas modalidades, a conexão combinada é configurada para ser acoplada de forma removível à corrente ou cabo combinado.
[028]Em algumas modalidades dos presentes aparelhos compreendendo um
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16/73 módulo de centelhamento e uma sonda, a sonda inclui um alojamento com uma janela transparente ou translúcida que é configurada para permitir que um usuário visualize uma região de um paciente compreendendo células alvo. Em algumas modalidades, se o módulo de centelhamento é acoplado à sonda, a pluralidade de eletrodos não é visível a um usuário visualizando uma região através da janela e da saída de onda de choque. Algumas modalidades ainda compreendem: uma proteção óptica disposta entre a janela e a pluralidade de eletrodos. Em algumas modalidades, a proteção óptica inclui um material sensível à luz que escurece ou aumenta em opacidade na presença de luz clara. Em algumas modalidades, os vários eletrodos são deslocadosa partir de um caminho óptico estendendo-se através da janela e da saída de onda de choque. Algumas modalidades compreendem ainda: um espelho acústico configurado de modo a refletir as ondas de choque a partir da pluralidade de eletrodos para a saída de onda de choque. Em algumas modalidades, o espelho acústico compreende vidro.
[029]Algumas modalidades dos presentes aparelhos compreendem: uma sonda configurada para ser acoplada a um módulo de centelhamento tendo uma pluralidade de eletrodos definindo uma ou mais aberturas de centelhamento de modo que a pluralidade de eletrodos está disposta em uma câmara que é preenchida com um líquido. Em algumas modalidades, a câmara é preenchida com líquido. Em algumas modalidades, a sonda é configurada para cooperar com o módulo de centelhamento para definir a câmara. Em algumas modalidades, a sonda inclui um primeiro conector de líquido configurado para se comunicar fluidamente com a câmara quando o módulo de centelhamento é acoplado à sonda, e é configurado para ser acoplado a um módulo de centelhamento que inclui um segundo conector de líquido que é configurado para se comunicar fluidamente com a câmara, quando o módulo de centelhamento é acoplado à sonda.
[030]Em algumas modalidades, o módulo de centelhamento inclui uma parede
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17/73 lateral definindo uma câmara de centelhamento dentro da qual a pluralidade de eletrodos é disposta, e a sonda não define uma câmara adicional, de modo que a câmara de centelhamento é a única câmara através da qual ondas de choque provenientes dos eletrodos se propagarão. Em algumas modalidades, o módulo de centelhamento inclui uma parede lateral definindo uma câmara de centelhamento dentro da qual a pluralidade de eletrodos está disposta, quando a sonda define uma segunda câmara dentro da qual a câmara de centelhamento é disposta se o módulo de centelhamento é acoplado à sonda. Em algumas modalidades, a sonda inclui uma pluralidade de conectores elétricos configurados para serem acoplados a uma pluralidade de conectores elétricos do módulo de centelhamento que estão em comunicação elétrica com a pluralidade de eletrodos. Em algumas modalidades, a sonda inclui um ou mais conectores de líquido configurados para serem acoplados a um ou mais conectores de líquido do módulo de centelhamento. Em algumas modalidades, a sonda inclui dois conectores de líquido configurados para serem acoplados aos dois conectores de líquido do módulo de centelhamento. Em algumas modalidades, o módulo de centelhamento é configurado para ser acoplado à sonda de modo que os conectores elétricos e de líquido do módulo de centelhamento são simultaneamente conectados aos respectivos conectores elétricos e de líquido da sonda à medida que o módulo de centelhamento é acoplado à sonda.
[031 ]Em algumas modalidades dos presentes aparelhos compreendendo uma sonda, a sonda inclui uma conexão combinada tendo dois ou mais condutores elétricos e dois lúmens para a comunicação de líquido, a conexão combinada configurada para ser acoplada a uma corrente ou cabo combinado que tem dois ou mais condutores elétricos e dois lúmens para comunicar líquido. Em algumas modalidades, a conexão combinada é configurada para ser acoplada de forma removível à corrente ou cabo combinado. Em algumas modalidades, a sonda inclui um alojamento com uma janela transparente ou translúcida que é configurada para
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18/73 permitir que um usuário visualize uma região de um paciente compreendendo células alvo. Em algumas modalidades, se o módulo de centelhamento é acoplado à sonda, a pluralidade de eletrodos não é visível a um usuário visualizando uma região através da janela e da saída de onda de choque. Algumas modalidades ainda compreendem: uma proteção óptica disposta entre a janela e a pluralidade de eletrodos. Em algumas modalidades, os vários eletrodos são deslocados a partir de um caminho óptico estendendo-se através da janela e da saída de onda de choque. Algumas modalidades compreendem ainda: um espelho acústico configurado para refletir as ondas de choque a partir da pluralidade de eletrodos para a saída de onda de choque. Em algumas modalidades, o espelho acústico compreende vidro.
[032]Algumas modalidades dos presentes aparelhos compreendendo uma sonda ainda compreendem: um sistema de geração de pulso configurado para armazenar e liberar repetidamente uma carga elétrica, o sistema de geração de pulsos configurado para ser acoplado aos conectores elétricos do módulo de centelhamento para liberar a carga elétrica através dos eletrodos do módulo de centelhamento. Em algumas modalidades, o sistema de geração de pulsos é configurado para aplicar pulsos de tensão à pluralidade de eletrodos em uma taxa entre 20 Hz e 200 Hz. Em algumas modalidades, o sistema de geração de pulsos é configurado para aplicar pulsos de tensão à pluralidade de eletrodos em uma taxa entre 50 Hz e 200 Hz. Em algumas modalidades, o sistema de geração de pulsos inclui um único circuito de carga/descarga. Em algumas modalidades, o sistema de geração de pulsos inclui uma pluralidade de circuitos de carga/descarga e uma unidade de temporização para coordenar a carga e descarga de uma pluralidade de circuitos de carga/descarga. Em algumas modalidades, cada um dos circuitos de carga/descarga inclui um circuito de bobina capacitiva/indutiva. Em algumas modalidades, cada circuito de bobina capacitiva/indutiva compreende: uma bobina de indução configurada para ser descarregada para aplicar ao menos alguns dos pulsos de
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19/73 tensão; um comutador; e um capacitor; onde o capacitor e o comutador são acoplados em paralelo entre a bobina de indução e a unidade de temporização. Algumas modalidades ainda compreendem: um reservatório de líquido; e uma bomba configurada para circular o líquido a partir do reservatório para a câmara do alojamento.
[033]Algumas modalidades dos presentes aparelhos compreendem: um sistema de geração de pulso incluindo uma pluralidade de circuitos de carga/descarga e uma unidade de temporização configurada para coordenar a carga e descarga da pluralidade de circuitos de carga/descarga a uma taxa entre 10 onde o sistema de geração de pulsos é configurado para ser acoplado a uma pluralidade de eletrodos de um módulo de centelhamento para descarregar os circuitos de carga/descarga através dos eletrodos. Algumas modalidades ainda compreendem: configurar cada um dos circuitos de carga/descarga inclui um circuito de bobina capacitiva/indutiva. Cada circuito de bobina capacitiva/indutiva compreende: uma bobina de indução configurada para ser descarregada para aplicar ao menos alguns dos pulsos de tensão; um comutador; e um capacitor; onde o capacitor e o comutador estão acoplados em paralelo entre a bobina de indução e a unidade de temporização. O sistema de geração de pulsos é configurado para aplicar pulsos de tensão à pluralidade de eletrodos em uma taxa entre 20 Hz e 200 Hz. O sistema de geração de pulsos é configurado para aplicar pulsos de tensão à pluralidade de eletrodos em uma taxa entre 50 Hz e 200 Hz. Algumas modalidades ainda compreendem: um reservatório de líquido; e uma bomba configurada para circular o líquido a partir do reservatório para a câmara do alojamento.
[034]Algumas modalidades dos presentes métodos compreendem: posicionar a saída de onda de choque de um dos presentes aparelhos adjacentes a uma região de um paciente que compreende as células alvo; e ativar um sistema de geração de pulso para propagar as ondas de choque através do fluido com as células alvo. Em
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20/73 algumas modalidades, ao menos uma parte da pluralidade de ondas de choque é entregue a uma parte de uma camada de epiderme de um paciente que inclui uma tatuagem. Em algumas modalidades, um alojamento e/ou sonda do aparelho inclui uma janela transparente ou translúcida que é configurada para permitir que o usuário visualize uma região de um paciente compreendendo células alvo; e o método compreende ainda: visualizar a região através da janela enquanto posicionando o aparelho. Em algumas modalidades, o aparelho inclui um módulo de centelhamento (que compreende: uma parede lateral configurada para acoplar de forma liberável o módulo de centelhamento ao alojamento; onde a pluralidade de eletrodos é acoplada à parede lateral de modo que os vários eletrodos são dispostos na câmara se o módulo de centelhamento é acoplado ao alojamento), e o método compreende ainda: acoplar o módulo de centelhamento ao alojamento antes de ativar o sistema de geração de pulsos.
[035]Algumas modalidades dos presentes métodos compreendem: gerar de forma eletro-hidráulica uma pluralidade de ondas de choque em uma frequência entre 10; entregar ao menos uma parte da pluralidade de ondas de choque a ao menos uma estrutura celular compreendendo ao menos uma região de heterogeneidade; e romper ao menos uma estrutura celular com a entrega continuada da pluralidade de ondas de choque. Em algumas modalidades, ao menos uma região de heterogeneidade compreende uma densidade efetiva superior a uma densidade efetiva de ao menos uma estrutura celular. Algumas modalidades ainda compreendem a etapa de variar a frequência das ondas acústicas. Em algumas modalidades, ao menos uma parte da pluralidade de ondas de choque é entregue à camada de epiderme de um paciente. Em algumas modalidades, uma parte da camada de epiderme recebendo as ondas de choque inclui células que contêm partículas de pigmento de tatuagem. Algumas modalidades compreendem ainda: identificar ao menos uma estrutura celular alvo a ser rompida antes de
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21/73 entregar ao menos uma parte de ondas de choque a ao menos uma estrutura celular alvo.
[036]Algumas modalidades dos presentes métodos compreendem: entregar uma pluralidade de ondas de choque geradas de forma eletro-hidráulica a ao menos uma estrutura celular compreendendo ao menos uma região de heterogeneidade até que ao menos uma estrutura celular se rompa. Em algumas modalidades, ao menos uma parte da pluralidade de ondas de choque é entregue a uma parte da camada de epiderme de um paciente, que inclui células que contêm partículas de pigmento de tatuagem. Em algumas modalidades, as ondas de choque são entregues a ao menos uma estrutura celular por não mais de 30 minutos em um período de 24 horas. Em algumas modalidades, as ondas de choque são entregues a ao menos uma estrutura celular por não mais de 20 minutos em um período de 24 horas. Em algumas modalidades, entre 200 e 5000 ondas de choque são entregues entre 30 segundos e 20 minutos a cada uma de uma pluralidade de posições de uma saída de onda de choque. Algumas modalidades ainda compreendem: tencionar uma parte da pele de um paciente enquanto entregando as ondas de choque. Em algumas modalidades, a tensão é executada pressionando-se um elemento de saída convexo contra a parte da pele do paciente. Algumas modalidades ainda compreendem: entregar luz laser a ao menos uma estrutura celular; e/ou entregar um agente químico ou biológico a ao menos uma estrutura celular.
[037]Qualquer modalidade de qualquer um dos presentes sistemas, aparelhos, e métodos pode consistir ou consiste essencialmente de - em vez de compreender/incluir/conter/ter - qualquer uma das etapas descritas, elementos, e/ou características. Assim, em qualquer uma das reivindicações, o termo “consistindo de” ou “consistindo essencialmente de” pode ser substituído por qualquer um dos verbos de ligação descritos acima, a fim de alterar o escopo de uma dada reivindicação a partir do que seria de outra forma usando o verbo de ligação.
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22/73 [038]Os detalhes associados com as modalidades descritas acima e outras são apresentados abaixo.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [039]Os seguintes desenhos ilustram a título de exemplo e não de limitação. Por razões de brevidade e clareza, cada característica de uma dada estrutura nem sempre é marcada em cada figura na qual essa estrutura é exibida. Números de referência idênticos não indicam necessariamente uma estrutura idêntica. De preferência, o mesmo número de referência pode ser utilizado para indicar uma característica similar com funcionalidade similar, como podem números de referência não idênticos. As figuras são desenhadas em escala (a menos que notado ao contrário), significando que os tamanhos dos elementos representados são precisos um em relação ao outro para ao menos a modalidade representada nas figuras.
[040]A Figura 1 representa um diagrama de blocos de uma primeira modalidade dos presentes sistemas eletro-hidráulicos (EH) de geração de ondas de choque.
[041 ]A Figura 2 representa uma vista lateral transversal de uma sonda portátil para algumas modalidades dos presentes sistemas EH de geração de ondas de choque.
[042]A Figura 2A representa uma vista lateral transversal de uma primeira modalidade de uma cabeça de centelhamento removível utilizável com modalidades do presente sondas portáteis, tal como da Figura 2.
[043]A Figura 2B representa uma vista lateral em corte de uma segunda modalidade de uma cabeça de centelhamento removível utilizável com modalidades das presentes sondas portáteis, tal como da Figura 2.
[044]A Figura 2C representa uma vista lateral em corte de uma terceira modalidade de uma cabeça de centelhamento removível utilizável com modalidades das presentes sondas de mão, tal como da Figura 2.
[045]As Figuras 3A-3B representam um diagrama de tempo de um exemplo da
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23/73 aplicação temporizada de ciclos de energia ou pulsos de tensão no sistema da Figura 1 e/ou a sonda portátil da Figura 2.
[046]A Figura 4 representa uma forma de onda que pode ser emitida pelo sistema da Figura 1 e/ou a sonda portátil da Figura 2 para o tecido alvo.
[047]A Figura 5 representa um diagrama esquemático de uma modalidade de um sistema de geração de pulso de múltiplas aberturas para uso em ou com algumas modalidades dos presentes sistemas.
[048]A Figura 6 representa um diagrama de blocos de uma modalidade de um sistema de ablação acústica alimentado por radiofrequência (RF).
[049]As Figuras 7A-7B representam vistas em perspectiva e transversal de um primeiro alojamento de câmara de centelhamento protótipo.
[050]A Figura 8 representa uma vista transversal de uma segunda modalidade protótipo de alojamento de câmara de centelhamento.
[051 ]A Figura 9 representa um diagrama esquemático de um circuito elétrico para um sistema de geração de pulsos protótipo.
[052]A Figura 10 representa um fluxograma conceituai de uma modalidade dos presentes métodos.
[053]A Figura 11 representa uma vista em perspectiva explodida de uma modalidade protótipo adicional das presentes sondas tendo uma cabeça de centelhamento ou módulo.
[054]As Figuras 12A e 12B representam partes do conjunto da sonda da Figura
11.
[055]As Figuras 13A e 13B ilustram vistas em perspectiva e transversal, respectivamente, da sonda da Figura 11.
[056]A Figura 13C representa uma vista transversal ampliada de uma abertura de centelhamento da sonda da Figura 11.
[057]A Figura 14 representa um diagrama esquemático de uma segunda
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24/73 modalidade de um circuito elétrico de um sistema de geração de pulsos protótipo.
DESCRIÇÃO DETALHADA [058]O termo “acoplado” é definido como conectado, embora não necessariamente diretamente, e não necessariamente mecanicamente; dois itens que são “acoplados” podem ser unitários entre si. Os termos “um” e “uma” são definidos como um ou mais a menos que esta descrição exija explicitamente de outro modo. O termo “substancialmente” é definido como em grande parte, mas não necessariamente completamente o que é especificado (e inclui o que é especificado, por exemplo, substancialmente 90 graus inclui 90 graus e substancialmente paralelo inclui paralelo), como compreendido por versado na técnica. Em qualquer modalidade apresentada, os termos “substancialmente”, e “aproximadamente” podem ser substituídos por “dentro [uma percentagem] de” o que é especificado, onde a percentagem inclui 0,1, 1,5, e 10 por cento.
[059]Os termos “compreender” (e qualquer forma de compreender tais como “compreende” e “compreendendo”), “ter” (e qualquer forma de ter tais como “tem” e “tendo”), “incluir” (e qualquer forma de incluir tais como “inclui” e “incluindo”) e “conter” (e qualquer forma de conter tais como “contém” e “contêm”) são verbos de ligação abertos. Como um resultado, um sistema ou aparelho que “compreende”, “tem”, “inclui” ou “contém” um ou mais elementos possui um ou mais desses elementos, mas não está limitado a possuir apenas esses elementos. Igualmente, um método que “compreende”, “tem”, “inclui” ou “contém” uma ou mais etapas possui essas uma ou mais etapas, mas não está limitado a possuir apenas essas uma ou mais etapas.
[060]Ademais, uma estrutura (por exemplo, um componente de um aparelho) que é configurada de um certo modo é configurado em ao menos uma forma, mas também pode ser configurada de outras formas que não a especificamente descrita.
[061]Certas modalidades dos presentes sistemas e aparelhos são configuradas
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25/73 para gerar ondas de choque de alta frequência de uma maneira consistente e previsível. Em algumas modalidades, as ondas de choque geradas por EH podem ser utilizadas em aplicações terapêuticas médicas e/ou estéticas (por exemplo, quando dirigidas e/ou entregues ao tecido alvo de um paciente). Exemplos de aplicações terapêuticas médicas e/ou estéticas nas quais os presentes sistemas podem ser utilizados são descritos em: (1) Pedido de Patente U.S. No. 13/574.228, publicado como US 2013/0046207; e (2) Pedido de Patente U.S. No. 13/547,995, publicado como US 2013/0018287; ambos os quais são aqui incorporados aqui em sua totalidade. As ondas de choque geradas por EH pelos presentes sistemas podem ser configuradas para impor suficiente tensão mecânica para romper as células do tecido do alvo (por exemplo, devido a danos de degradação de membrana).
[062]Quando as células alvo (células de tecido alvo) são expostas às ondas de choque de alta PR geradas, as células experimentam gradientes acentuados de tensão mecânica devido aos parâmetros de heterogeneidade espacial das células, tais como a densidade e módulo de elasticidade de cisalhamento dos diferentes componentes da célula. Por exemplo, os componentes densos e inelásticos dentro de uma célula passam por maior tensão mecânica quando submetidos a ondas de choque, em comparação com os componentes mais leves. Em particular, a aceleração de partículas de densidade mais alta ou componentes dentro da estrutura celular exposta ao impacto é tipicamente muito grande. Ao mesmo tempo, o impacto em estruturas biológicas de menor densidade constituindo a estrutura celular quando expostas a tal grande gradiente de pressão é significativamente reduzido, porque a elasticidade das estruturas biológicas de menor densidade permite que elas atuem geralmente como material de baixa compatibilidade. A diferença de tensão mecânica resulta no movimento dos componentes densos e/ou inelásticos dentro da célula.
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26/73 [063]Quando a célula é exposta a repetidas ondas de choque em uma certa frequência e nível de energia, os componentes densos e/ou inelásticos são repetidamente movidos até que quebrem a célula, rompendo assim a célula. Em particular, a incompatibilidade de propriedades da estrutura celular e da capacidade das células experimentarem deformação quando expostos a impacto frontal leva à destruição celular, tal como descrito. Uma possível teoria para explicar o fenômeno de ruptura da estrutura celular pode ser encontrada em (Burov, VA, 2002) [1], que é aqui incorporada por referência em sua totalidade.
[064]Como discutido por Burov [1], enquanto uma célula pode oscilar como uma unidade integrada quando impactada por essa pressão, gradientes acentuados de tensão mecânica podem ser gerados dentro da célula como um resultado de parâmetros de heterogeneidade espacial (isto é, densidade e módulo de elasticidade de cisalhamento). Este conceito pode ser ilustrado através da modelação da estrutura biológica como duas esferas ligadas com massas rm e m2 e a densidade (po) do líquido oscilando em torno das esferas com a velocidade po(t) diferem de forma insignificante das densidades das esferas (por pi e p2 respectivamente). Se apenas a resistência ao fluxo potencial é levada em conta, a força aplicada à ligação é calculada como mostrado na Equação (1):
(1) [065]Discussões adicionais da Equação (1) e suas variáveis são adicionalmente fornecidas em [1], Por exemplo, se 0 raio da esfera (R) é aproximadamente 10 μιτι e a diferença entre as densidades das esferas é de 0,1 po, e resulta em uma força de tensão, F/(KR2)m de 109 dine/cm2. Isso é suficiente para romper uma membrana celular. As modalidades dos presentes aparelhos geram ondas de choque de uma maneira controlada que podem ser usadas para causar danos direcionados a certas células, que têm aplicações terapêuticas médicas e/ou estéticas que são discutidas mais adiante.
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27/73 [066]Outra possível teoria para explicar o fenômeno de ruptura celular é a tensão de cisalhamento de acumulação do material mais denso na estrutura celular. Em meios heterogêneos, tais como células com partículas (por exemplo, partículas de pigmento), as ondas de choque fazem com que as membranas celulares falhem por um mecanismo de cisalhamento progressivo (isto é, acumulado). Por outro lado, em meios homogêneos, a compressão por ondas de choque causa mínimo dano, se houver algum, às membranas. A focalização e a desfocalização microscópica da onda de choque à medida que ela passa através dos meios heterogêneos podem resultar em fortalecimento ou enfraquecimento da onda de choque localmente, o que resulta em um aumento no cisalhamento local. O movimento de cisalhamento relativo da membrana celular ocorre na escala das heterogeneidades da estrutura celular. Acredita-se que quando as ondas de choque atingem uma região de heterogeneidades (por exemplo, as células contendo partículas), o movimento das partículas que está fora de fase com as ondas de entrada gera transferência de energia rompedora de célula (por exemplo, tensão de cisalhamento). O movimento fora de fase (por exemplo, tensão de cisalhamento) provoca danos microscópicos à membrana celular que pode crescer progressivamente para falha da membrana celular com acúmulo sucessivo adicional de tensão de cisalhamento.
[067]O mecanismo de cisalhamento progressivo de exposição repetida a ondas de choque pode ser considerado fadiga dinâmica das membranas celulares. Os danos causados por fadiga dinâmica são dependentes de três fatores: (1) deformação ou tensão aplicada, (2) a taxa na qual a tensão é aplicada, e (3) número acumulado de ciclos de deformação. Esses três fatores podem ser manipulados para fazer com que uma célula com heterogeneidades experimente falha catastrófica da membrana celular, em comparação com um número relativamente maior de homogeneidades em uma deformação particular aplicada, taxa de deformação, e ciclos de deformação.
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28/73 [068]A manipulação dos fatores pode ser feita fornecendo ondas de choque EH de certas propriedades, tais como o número de ondas de choque, a quantidade de tempo entre cada onda de choque, e a força das ondas de choque aplicadas. Como discutido acima, se há muito tempo entre as ondas de choque para o tecido relaxar até o seu estado não deformado, as células tornar-se-ão mais resistentes a falhas. Como tal, na modalidade preferencial para um sistema EH, as ondas de choque em uma PR maior do que 5 Hz e preferencialmente maior do que 100 Hz e mais preferencialmente maior do que 1 MHz são entregues às estruturas celulares alvo para conseguir fadiga dinâmica do tecido e não dar tempo para que o tecido relaxe.
[069]Em PR suficientemente alta, os tecidos comportam-se como um material viscoso. Como um resultado, o nível de energia e PR podem ser ajustados para levar em conta as propriedades viscosas do tecido.
[070]Uma terceira possível teoria é que as ondas de choque EH causam uma combinação de efeitos de movimento direto das partículas contidas na estrutura celular e fadiga dinâmica que rompem as células. Enquanto as células contendo partículas são um exemplo aparente de estruturas celulares exibindo heterogeneidades, a sua descrição não se destina a limitar o escopo da presente descrição. Em vez disso, as modalidades aqui descritas podem ser utilizadas para romper ou causar danos a outras estruturas celulares que exibem heterogeneidades, tal como estruturas celulares que têm diferentes regiões de densidade efetiva. Os parâmetros das ondas de choque geradas de acordo com os aspectos descritos podem ser ajustados com base, ao menos, nas regiões de diferentes densidades efetivas (isto é, heterogeneidades) para causar dano celular, como aqui descrito. As heterogeneidades podem ser regiões dentro de uma única célula, uma região de diferentes tipos de células, ou uma combinação de ambos. Em certas modalidades, uma região de heterogeneidade dentro de uma célula inclui uma região tendo uma densidade efetiva maior do que a densidade efetiva da célula. Em um exemplo
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29/73 específico, a densidade efetiva de uma célula de fibroblasto é de aproximadamente 1,09 g/cm3, uma região de heterogeneidade na célula seria partículas contidas dentro da célula que têm uma densidade efetiva superior a 1,09 g/cm2, tal como grafite com uma densidade de 2,25 g/cm3. Em certas modalidades, uma região de heterogeneidade celular entre as células inclui uma região com diferentes tipos de células, onde cada tipo de célula tem uma densidade efetiva diferente, tais como células de fibroblastos e células de gordura ou folículos pilosos. A presente invenção fornece outros exemplos de estruturas celulares contendo as heterogeneidades abaixo.
[071]Com relação agora aos desenhos, e mais particularmente à Figura 1, é mostrado e designado pelo número de referência 10 um diagrama de blocos de uma modalidade dos presentes aparelhos ou sistemas para a geração eletro-hidráulica de ondas de choque de uma maneira controlada. Em algumas modalidades, tal como a mostrada, o sistema 10 inclui uma sonda portátil (por exemplo, com um primeiro alojamento, tal como na Figura 2) e um controlador separado ou sistema de geração de pulso (por exemplo, em ou com um segundo alojamento acoplado à sonda portátil através de um cabo flexível ou similar). Em outras modalidades, os presentes sistemas incluem um único aparelho portátil disposto em um único alojamento.
[072]Na modalidade mostrada, o aparelho 10 compreende: um alojamento 14 que define uma câmara 18 e uma saída de onda de choque 20; um líquido (54) disposto na câmara 18; uma pluralidade de eletrodos (por exemplo, na cabeça ou módulo de centelhamento 22) configurados para serem dispostos na câmara para definir uma ou mais aberturas de centelhamento; e um sistema de geração de pulsos 26 configurado para aplicar pulsos de tensão aos eletrodos em uma taxa entre 10 Hz e 5 MHz. Nesta modalidade, o sistema de bobina capacitiva/indutiva 26 é configurado para aplicar pulsos de tensão aos eletrodos de modo que porções do líquido são
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30/73 vaporizadas para propagar ondas de choque através do líquido e da saída de onda de choque.
[073]Na modalidade mostrada, o sistema de geração de pulsos 26 é configurado para ser utilizado com uma fonte de alimentação de corrente alternada (por exemplo, uma tomada). Por exemplo, nesta modalidade, o sistema de geração de pulsos 26 compreende uma tomada 30 configurada para ser inserida em uma tomada de parede de 110V. Na modalidade mostrada, o sistema de geração de pulsos 26 compreende um sistema de bobina capacitiva/indutiva, cujo exemplo é descrito abaixo com relação à Figura 6. Em outra modalidade, o sistema de geração de pulsos 26 pode compreender qualquer estrutura ou componentes configurados para aplicar altas tensões aos eletrodos de uma forma periódica para gerar centelhas elétricas de potência suficiente para vaporizar o líquido nas respectivas aberturas de centelhamento, tal como descrito nesta descrição.
[074]Na modalidade mostrada, o sistema de geração de pulso 26 é (por exemplo, de forma removível) acoplado aos eletrodos na cabeça ou módulo de centelhamento 22 via um cabo de alta tensão 34, que pode, por exemplo, incluir dois ou mais condutores elétricos e/ou ser fortemente protegidos com borracha ou outro tipo de material eletricamente isolante para evitar choque. Em algumas modalidades, o cabo de alta tensão 34 é uma corrente ou cabo combinado que inclui ainda um ou mais (por exemplo, dois) lúmens de líquido, através dos quais a câmara 18 pode ser preenchida com líquido e/ou através da qual o líquido pode ser distribuído através da câmara 18 (por exemplo, via a conexão combinada 36). Na modalidade mostrada, o aparelho 10 compreende uma sonda portátil ou peça de mão 38 e o cabo 34 é acoplado de forma removível à sonda 38 via um conector de alta tensão 42, que é acoplado à cabeça ou módulo de centelhamento 22 via dois ou mais condutores elétricos 44. Na modalidade mostrada, a sonda 38 compreende uma cabeça 46 e uma pega 50, e a sonda 38 pode compreender um polímero ou outro material
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31/73 eletricamente isolante para permitir que um operador agarre a pega 50 para posicionar a sonda 38 durante a operação. Por exemplo, a pega 50 pode ser moldada com plástico e/ou pode ser revestida com um material eletricamente isolante, tal como borracha.
[075]Na modalidade mostrada, um líquido 54 (por exemplo, um líquido dielétrico tal como água destilada) é disposto na (por exemplo, e preenche substancialmente) câmara 18. Nesta modalidade, a cabeça de centelhamento 22 está posicionada na câmara 18 e circundada pelo líquido de modo que os eletrodos podem receber pulsos de tensão a partir do sistema de geração de pulsos 26 (por exemplo, em uma taxa entre 10 Hz e 5 MHz) de modo que porções do líquido são vaporizadas para propagar as ondas de choque através do líquido e da saída de onda de choque 20. Na modalidade mostrada, a sonda 38 inclui uma câmara de atraso acústica 58 entre a câmara 18 e saída 20. Nesta modalidade, a câmara de atraso acústica é substancialmente preenchida com um líquido 62 (por exemplo, do mesmo tipo do líquido 54) e tem um comprimento 66 que é suficiente para permitir que as ondas de choque formem e/ou se dirijam para a saída 20. Em algumas modalidades, o comprimento 66 pode estar entre 2 mm (milímetros) e 25 milímetros (mm). Na modalidade mostrada, a câmara 18 e câmara de atraso acústica 58 são separadas por uma camada de material sonoluscente (acusticamente permeável ou transmissivo) que permite as ondas sonoras e/ou ondas de choque viajem da câmara 18 para a câmara de atraso acústica 58. Em outras modalidades, o líquido 62 pode ser diferente do líquido 54 (por exemplo, o líquido 62 pode compreender bolhas, água, óleo, óleo mineral, e/ou similares). Certas características, tais como bolhas, podem introduzir e/ou melhorar uma não linearidade no comportamento acústico do líquido 54 para aumentar a formação de ondas de choque. Em outras modalidades, a câmara 18 e a câmara de atraso acústica 54 podem ser unitárias (isto é, podem compreender uma única câmara). Em outras modalidades, a câmara
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32/73 de atraso acústica 54 pode ser substituída com um elemento sólido (por exemplo, um cilindro sólido de material elastomérico tal como poliuretano). Na modalidade mostrada, a sonda 38 inclui ainda um elemento de saída 70 acoplado de forma removível ao alojamento em uma extremidade distai da câmara de atraso acústica, como mostrado. O elemento 70 é configurado para contatar o tecido 74, e pode ser removido e ou esterilizado ou substituído entre os pacientes. O elemento 70 compreende um polímero ou outro material (por exemplo, polietileno de baixa densidade ou borracha de silicone) que é acusticamente permeável para permitir que as ondas de choque saiam da câmara de atraso acústica 58 via a saída 20. O tecido 74 pode, por exemplo, ser tecido de pele humana a ser tratado com o aparelho 10, e pode, por exemplo, incluir uma tatuagem, uma cicatriz, uma lesão subdérmica, ou uma anormalidade de células basais. Em algumas modalidades, um gel de acoplamento acústico (não mostrado) pode ser disposto entre o elemento 70 e o tecido 74 para lubrificar e fornecer transmissão acústica adicional ao tecido 74.
[076]Na modalidade mostrada, a sonda 38 inclui um espelho acústico 78, que compreende um material (por exemplo, vidro) e é configurado de modo a refletir a maior parte das ondas sonoras e/ou ondas de choque que são incidentes no espelho acústico. Como mostrado, o espelho acústico 58 pode ser inclinado para refletir as ondas sonoras e/ou ondas de choque (por exemplo, que se originam na cabeça de centelhamento 22) em direção à saída 20 (via a câmara de atraso acústica). Na modalidade representada, o alojamento 14 pode compreender uma janela translúcida ou transparente 82 que é configurada para permitir que um usuário visualize (através da janela 82, da câmara 18, da câmara 58, e do elemento 70) uma região de um paciente (por exemplo, o tecido 74) compreendendo células alvo (por exemplo, durante a aplicação de ondas de choque ou antes da aplicação de ondas de choque para posicionar a saída 20 no tecido alvo). Na modalidade mostrada, a janela 82 compreende um material acusticamente reflexivo (por exemplo, vidro) que
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33/73 é configurado de modo a refletir a maior parte das ondas sonoras e/ou ondas de choque que são incidentes na janela. Por exemplo, a janela 82 pode compreender vidro transparente com uma espessura e uma resistência suficientes para suportar os pulsos acústicos de alta energia produzidos na cabeça de centelhamento 22 (por exemplo, vidro temperado com uma espessura de aproximadamente 2 mm e uma eficiência de transmissão óptica superior a 50%).
[077]Na Figura 1, um olho humano 86 indica um usuário visualizando o tecido alvo através da janela 82, mas dever-se-ia entender que o tecido alvo pode ser “visto” através da janela 82 via uma câmera (por exemplo, uma câmera digital estática e/ou de vídeo). Por observação direta ou indireta, a energia acústica pode ser posicionada, aplicada, e reposicionada de acordo com os tecidos alvo, tais como tatuagens existentes, e por indicações de energia acústica, tal como uma alteração na cor do tecido. No entanto, se a cabeça de centelhamento 22 está disposta onde um usuário pode visualizar cabeça de centelhamento 22, o brilho da centelha resultante da cabeça de centelhamento 22 pode ser muito brilhante para um usuário visualizar confortavelmente, e na modalidade mostrada, a sonda 38 é configurada tal que os vários eletrodos não são visíveis por um usuário visualizando uma região (por exemplo, do tecido alvo), através da janela 82 e da saída 20. Por exemplo, na modalidade mostrada, a sonda 38 inclui uma proteção óptica 90 disposta entre a cabeça de centelhamento 22 e a janela 82. A proteção 90, por exemplo, pode ter uma largura e/ou um comprimento que é menor do que uma largura e/ou o comprimento correspondente da janela 82 de modo que proteção 90 é suficientemente grande para bloquear substancialmente a luz a partir da cabeça de centelhamento 22 de viajar diretamente para o olho do usuário, mas não interfere com o campo de visão através da janela 82 e da saída 20 mais do que o necessário para bloquear a luz. A proteção 90 pode, por exemplo, compreender uma folha fina de metal, tal como aço inoxidável, ou outro material opaco, ou pode compreender
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34/73 vidro de soldadura (por exemplo, um LCD escurecido por uma célula fotoelétrica ou outro material sensível à luz) que é opticamente ativado e escurecido pelo brilho das faíscas nas aberturas de centelhamento. O efeito acústico de proteger as centelhas resultantes a partir de uma cabeça de abertura de centelhamento precisa ser considerado, de modo a manter o efeito de uma fonte pontual a partir da cabeça de centelhamento 22 e uma frente de onda plana desejada resultante. Se a proteção 90 compreende um material acusticamente reflexivo, para evitar o alargamento de pulso, a distância entre a proteção e as aberturas de centelhamento entre os eletrodos na cabeça de centelhamento 22 pode ser selecionada para minimizar (por exemplo, ao menos destruir) a interferência entre as ondas sonoras e/ou ondas de choque refletidas a partir da proteção e ondas sonoras e/ou ondas de choque originadas na cabeça de centelhamento 22 (por exemplo, de modo que as ondas se cruzam não produzem ecos ou reverberação em excesso). Com uma velocidade de ondas sonoras em um meio tal como água destilada de aproximadamente 1500 m/s, a distância entre a cabeça de centelhamento e a proteção pode ser calculada para estar em 1/2 e 3/4 comprimentos de onda a partir da fonte.
[078]A cabeça de centelhamento 22 (por exemplo, os eletrodos na cabeça de centelhamento 22) pode ter uma vida útil limitada que pode se estender limitando a duração de ativação. Na modalidade mostrada, o aparelho 10 inclui um comutador ou gatilho 94 acoplado ao sistema de geração de pulsos 26 através de um fio comutador ou outra conexão 98 através do conector 42, de modo que o comutador 94 pode ser acionado para aplicar pulsos de tensão aos eletrodos na cabeça de centelhamento 22.
[079]A Figura 2 representa uma vista lateral transversal de uma segunda modalidade 38a das presentes sondas portáteis ou peça de mão para uso com algumas modalidades dos presentes sistemas EH de geração de ondas de choque e aparelhos. A sonda 38a é substancialmente similar em alguns aspectos à sonda 38,
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35/73 e as diferenças são então descritas primeiramente aqui. Por exemplo, a sonda 38a também é configurada de modo que a pluralidade de eletrodos da cabeça ou módulo de centelhamento 22a não são visíveis por um usuário visualizando uma região (por exemplo, de tecido alvo) através da janela 82a e da saída 20a. No entanto, em vez de incluir uma proteção óptica, a sonda 38a é configurada de modo que a cabeça de centelhamento 22a (e os eletrodos da cabeça de centelhamento) é deslocada a partir de um caminho óptico que se estende através da janela 82a e da saída 20a. Nesta modalidade, o espelho acústico 78a está posicionado entre a cabeça de centelhamento 22a e a saída 20a, como mostrado, para definir um limite de câmara 18a e para dirigir as ondas acústicas e/ou as ondas de choque a partir da cabeça de centelhamento 22a para a saída 20a. Na modalidade mostrada, a janela 82a pode compreender um polímero ou outro material acusticamente permeável ou material transmissivo porque o espelho acústico 78a está disposto entre a janela 82a e a câmara 18a e as ondas sonoras e/ou ondas de choque não são diretamente incidentes na janela 82a (isto é, porque as ondas sonoras e/ou as ondas de choque são refletidas principalmente pelo espelho acústico 78a).
[080]Na modalidade representada, a cabeça de centelhamento 22a inclui uma pluralidade de eletrodos 100 que definem uma pluralidade de aberturas de centelhamento. O uso de múltiplas aberturas de centelhamento pode ser vantajoso porque pode dobrar o número de pulsos que podem ser entregues em um dado período de tempo. Por exemplo, após um pulso vaporizar uma quantidade de líquido em uma abertura de centelhamento, ou o vapor precisa voltar para o seu estado líquido ou deve ser deslocado por uma parte diferente do líquido que ainda está em um estado líquido. Em adição ao tempo necessário para a abertura de centelhamento ser preenchida novamente com água antes de um pulso subsequente poder vaporizar líquido adicional, as centelhas também aquecem os eletrodos. Como tal, para uma dada taxa de centelhamento, aumentar o número de
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36/73 aberturas de centelhamento reduz a taxa na qual cada abertura de centelhamento deve ser disparada e, assim, prolonga a vida útil dos eletrodos. Assim, dez aberturas de centelhamento potencialmente aumentam a possível taxa de pulso e/ou a vida útil do eletrodo por um fator de dez.
[081]Como notado acima, as altas taxas de pulsos podem gerar grandes quantidades de calor que podem aumentar a fadiga nos eletrodos e/ou aumentar o tempo necessário para que o vapor retorne para o estado líquido após ser vaporizado. Em algumas modalidades, esse calor pode ser gerenciado pelo líquido que circula em torno da cabeça de centelhamento. Por exemplo, na modalidade da Figura 2, a sonda 38 inclui dutos 104 e 108 que se estendem da câmara 18a para os respectivos conectores 112 e 116, como mostrado. Nesta modalidade, os conectores 112 e 116 podem ser acoplados a uma bomba para circular o líquido através da câmara 18a (por exemplo, e através de um trocador de calor). Por exemplo, em algumas modalidades, o sistema de geração de pulso 26 (Figura 1) pode compreender uma bomba e um trocador de calor em série e configurados para serem acoplados a conectores 112 e 116 via dos dutos ou similares. Em algumas modalidades, um filtro pode ser incluído na sonda 38a, em um sistema de geração de centelhamento (por exemplo, 26), e/ou entre a sonda e o sistema de geração de centelhamento para filtrar o líquido que circula através da câmara.
[082]Adicionalmente, devido à vida limitada dos eletrodos 100 a altas taxas de pulso, algumas modalidades das presentes sondas podem ser descartáveis. Alternativamente, algumas modalidades são configuradas para permitir que um usuário substitua os eletrodos. Por exemplo, na modalidade da Figura 2, a cabeça de centelhamento 22a é configurada para ser removível da sonda 38a. Por exemplo, a cabeça de centelhamento 22a pode ser removível através da pega 50a, ou a pega 50a pode ser acoplada de forma removível (por exemplo, via roscas ou similares) à cabeça 46a de modo que, mediante a remoção da pega 50a da cabeça 46, a cabeça
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37/73 de centelhamento 22a pode ser removida da cabeça 46a e substituída.
[083]Como ilustrado na Figura 2, a aplicação de cada onda de choque a urn tecido alvo inclui uma frente de onda 118 se propagando da saída 20a e viajando para fora através do tecido 74. Como mostrado, a frente de onda 74 é curva de acordo com sua expansão, uma vez que se move para fora e parcialmente de acordo com a forma da superfície externa do elemento de saída 70a que contata o tecido 74. Em outras modalidades, tal como a da Figura 1, a forma externa do elemento de contato pode ser plana ou de outra forma afetar certas propriedades da frente de onda à medida que ela passa através da saída 20a e propaga-se através do tecido alvo.
[084]A Figura 2A representa uma vista transversal ampliada da primeira modalidade da cabeça ou módulo de centelhamento removível 22a. Na modalidade mostrada, a cabeça de centelhamento 22a compreende uma parede lateral 120 que define uma câmara de centelhamento 124, e uma pluralidade de eletrodos 100a, 100b, 100c disposta na câmara de centelhamento. Na modalidade mostrada, a câmara de centelhamento 124 é preenchida com o líquido 128 que pode ser similar ao líquido 54 (Figura 1). Ao menos uma parte da parede lateral 120 compreende um material acusticamente permeável ou transmissivo (por exemplo, um polímero tal como polietileno) configurado para permitir que as ondas sonoras e/ou ondas de choque geradas nos eletrodos viajem através da parede lateral 120 e através da câmara 18a. Por exemplo, na modalidade representada, a cabeça de centelhamento 22a inclui um elemento em forma de copo 132 que pode ser configurado para ser acusticamente reflexivo e um elemento de tampa acusticamente permeável 136. Nesta modalidade, o elemento de tampa 136 tem forma de cúpula para se aproximar da forma curva de uma frente de onda em expansão que se origina nos eletrodos e para comprimir a pele quando aplicado com pressão moderada. O elemento de tampa 136 pode ser acoplado ao elemento em forma de copo 132 com um anel em
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O ou gaxeta 140 e um anel de retenção 144. Na modalidade mostrada, o elemento em forma de copo 132 tem uma forma cilíndrica com uma seção transversal circular (por exemplo, com um diâmetro de 5,08 cm (2 polegadas) ou menos). Nesta modalidade, o elemento em forma de copo inclui pinos de estilo baioneta 148, 152 configurados para alinhar com ranhuras correspondentes na cabeça 46a da sonda 38a (Figura 2) para bloquear a posição da cabeça de centelhamento 22a em relação à sonda.
[085]Na modalidade mostrada, um núcleo de eletrodo 156 tendo condutores 160a, 160b, 160c e estendendo-se através da abertura 164, com a interface entre a abertura 164 e o núcleo de eletrodo 156 selada com um anel isolante 168. Na modalidade representada, um condutor central 160a estende-se através do centro do núcleo 156 e serve como um terra para o eletrodo central correspondente 100a. Condutores periféricos 160b, 160c estão em comunicação com eletrodos periféricos 100b, 100c para gerar centelhas através da abertura de centelhamento entre os eletrodos 100a e 100b, e entre os eletrodos 100a e 100c. Dever-se-ia entender que, enquanto duas aberturas de centelhamento são mostradas, pode ser utilizado qualquer número de aberturas de centelhamento, e pode ser limitado apenas pelo tamanho e espaçamento das aberturas de centelhamento. Por exemplo, outras modalidades incluem 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, ou até mesmo mais aberturas de centelhamento.
[086]A Figura 2B representa uma vista lateral em corte ampliada de uma segunda modalidade de uma cabeça ou módulo de centelhamento removível 22b. Na modalidade representada, a cabeça ou módulo de centelhamento 22b compreende uma parede lateral 120a que define uma câmara de centelhamento 124a, e uma pluralidade de eletrodos 100d-1, 100d-2, 100, 10Of dispostos na câmara de centelhamento. Na modalidade mostrada, a câmara de centelhamento 124a é preenchida com líquido 128a que pode ser similar ao líquido 128 e/ou 54. Ao menos
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39/73 uma parte de parede lateral 120a compreende um material acusticamente permeável ou transmissivo (por exemplo, um polímero tal como polietileno) configurado para permitir que as ondas sonoras e/ou ondas de choque geradas nos eletrodos viajem através da parede lateral 120a e através da câmara 18a (Figura 2). Por exemplo, na modalidade mostrada, a cabeça de centelhamento 22b inclui um elemento em forma de copo 132a que pode ser configurado para ser acusticamente reflexivo e um elemento de tampa acusticamente permeável 136a. Nesta modalidade, o elemento de tampa 136a tem forma de cúpula para se aproximar de uma forma curva de uma frente de onda em expansão que se origina nos eletrodos e para comprimir a pele quando aplicado com pressão moderada. O elemento de tampa 136a pode ser acoplado ao elemento em forma de copo 132a com um anel em O ou gaxeta (não mostrado, mas similar a 140) e um anel de retenção 144a. Na modalidade representada, o elemento em forma de copo 132a tem uma forma cilíndrica com uma seção transversal circular (por exemplo, com um diâmetro de 5,08 cm (2 polegadas) ou menos. Em algumas modalidades, um elemento em forma de copo também pode incluir pinos em estilo baioneta (não mostrados, mas similar ao 148, 152) configurados para alinhar com as ranhuras correspondentes na cabeça 46a da sonda 38a para bloquear a posição da cabeça de centelhamento 22b em relação à sonda.
[087]Na modalidade mostrada, os condutores 160d, 160e 160f que se estendem através de uma parte traseira (o elemento de tampa de saída oposto 136a) da parede lateral 132a, como mostrado. Nesta modalidade, o condutor central 160b e os condutores periféricos 160a, 160c podem ser moldados na parede lateral 120a de modo que anéis isolantes e similares não sejam necessários para vedar a interface entre a parede lateral e os condutores. Na modalidade mostrada, um condutor central 160d serve como um terra para os eletrodos centrais correspondentes 100d1 e 100d-2, que também estão em comunicação elétrica entre si. Os condutores
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40/73 periféricos 160e, 160f estão em comunicação com eletrodos periféricos 100e, 10Of para gerar centelhas através da abertura de centelhamento entre os eletrodos 100d1 e 100e, e entre os eletrodos 100d-2 e 10Of. Dever-se-ia entender que, enquanto duas aberturas de centelhamento são mostradas, pode ser utilizado qualquer número de aberturas de centelhamento, e pode estar limitado somente pelo tamanho e espaçamento das aberturas de centelhamento. Por exemplo, outras modalidades incluem 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, ou até mesmo mais aberturas de centelhamento.
[088]Na modalidade ilustrada, os eletrodos centrais 100d-1 e 100d-2 são transportados por, e podem ser unitários com, um elemento alongado 172 que se estende para a câmara 124a em direção ao elemento de tampa 136a a partir da parede lateral 120a. Nesta modalidade, o elemento 172 é montado em uma dobradiça 176 (que é fixa em relação à parede lateral 120a) para permitir que a extremidade distal do elemento (eletrodos adjacentes 100d-1, 100d-2 articulem para trás e para a frente entre os eletrodos 100e e 10Of, como indicado pelas setas 180. Na modalidade mostrada, a parte distal do elemento 172 é inclinada em direção ao eletrodo 100e por braços de mola 184. Nesta modalidade, os braços de mola 184 são configurados para posicionar o eletrodo 100d-1 a uma distância de abertura de centelhamento inicial a partir do eletrodo 100e. Mediante a aplicação de um potencial elétrico (por exemplo, através de um sistema de geração de pulso, como descrito em outro local nesta descrição) através dos eletrodos 100d-1 e 100e, uma centelha se formará entre esses dois eletrodos para libertar um pulso elétrico para vaporizar o líquido entre esses dois eletrodos. A expansão de vapor entre esses dois eletrodos aciona o elemento 172 e o eletrodo 100d-2 para baixo em direção ao eletrodo 10Of. Durante o período de tempo em que o elemento 172 viaja para baixo, o sistema de geração de pulso recarregar e aplicar um potencial elétrico entre os eletrodos 100d-2 e 10Of, de modo que, quando a distância entre os eletrodos 100d-2
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41/73 e 10Of torna-se suficientemente pequena, uma centelha se formará entre esses dois eletrodos para liberar o pulso elétrico para vaporizar o líquido entre esses dois eletrodos. A expansão de vapor entre os eletrodos 100d-2 e 10Of então aciona o elemento 172 e o eletrodo 100d-1 para cima em direção ao eletrodo 100e. Durante o período de tempo no qual o elemento 172 viaja para cima, o sistema de geração de pulsos pode recarregar e aplicar um potencial elétrico entre os eletrodos 100d-1 e 100e, de modo que, quando a distância entre os eletrodos 100d-1 e 100e torna-se suficientemente pequena, uma centelha se forma entre esses dois eletrodos para liberar o pulso elétrico e vaporizar o líquido entre esses dois eletrodos, fazendo com que o ciclo recomece. Dessa forma, o elemento 172 oscila entre os eletrodos 100e e 10Of até que o potencial elétrico deixe de ser aplicado aos eletrodos.
[089]A exposição a pulsos elétricos de alta taxa e de alta energia, especialmente em líquido, submete os eletrodos à oxidação rápida, erosão, e/ou outra deterioração que pode variar a distância da abertura de centelhamento entre os eletrodos se os eletrodos são mantidos em posições fixas (por exemplo, exigindo que os eletrodos sejam substituídos e/ou ajustados). Entretanto, na modalidade da Figura 2B, a rotação do elemento 172 e os eletrodos 100d-1, 100d-2 entre os eletrodos 100e e 10Of ajusta efetivamente a abertura de centelhamento para cada centelha. Em particular, a distância entre os eletrodos nos quais arcos de corrente entre os eletrodos é uma função do material do eletrodo e o potencial elétrico. Como tal, uma vez que as superfícies mais próximas (mesmo se erodidas) de eletrodos adjacentes (por exemplo, 100d-1 e 100e) alcançam uma distância de abertura de centelhamento para uma dada modalidade, uma centelha é gerada entre os eletrodos. Como tal, o elemento 172 é configurado para autoajustar as respectivas aberturas de centelhamento entre os eletrodos 100d-1 e 100e, e entre os eletrodos 100d-2 e 10Of.
[090]0utro exemplo de uma vantagem dos presentes eletrodos móveis, como na
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Figura 2B, é que várias bobinas não são necessárias, desde que os eletrodos são posicionados de tal modo que apenas um par de eletrodos está dentro da distância de arco em qualquer dado momento, e tal única bobina ou sistema de bobina é configurado para recarregar em menos tempo do que leva para o elemento 172 articular de um eletrodo para o próximo. Por exemplo, na modalidade da Figura 2B, um potencial elétrico pode ser simultaneamente aplicado aos eletrodos 100e e 10Of com os eletrodos 100d-1 e 100d-2 servindo como um terra comum, com o potencial elétrico de tal forma que uma centelha se formará entre os eletrodos 100d-1 e 100e quando o elemento 172 é articulado para cima em relação à horizontal (na orientação mostrada), e só se formará entre os eletrodos 100d-2 e 10Of quando o elemento 172 é articulado para baixo em relação à horizontal. Como tal, à medida que o elemento 172 articula para cima e para baixo como descrito acima, uma única bobina ou sistema de bobina pode ser conectado a ambos os eletrodos periféricos 100e, 10Of e descarregado alternadamente através de cada um dos eletrodos periféricos. Em tais modalidades, a taxa de pulso pode ser ajustada selecionando-se as propriedades físicas do elemento 172 e os braços de mola 184. Por exemplo, as propriedades (por exemplo, massa, rigidez, forma transversal e área, comprimento, e/ou similares) do elemento 172 e as propriedades (por exemplo, constante de mola, forma, comprimento e/ou similares) dos braços de mola 184 podem ser variadas para ajustar a frequência de ressonância do sistema, e assim a taxa de pulso da cabeça de ou módulo centelhamento 22b. Similarmente, a viscosidade do líquido 128a pode ser selecionada ou ajustada (por exemplo, aumentada para reduzir a velocidade de viagem do braço 172, ou diminuída para aumentar a velocidade de viagem do braço 172).
[091]Outro exemplo de uma vantagem dos presentes eletrodos móveis, como na Figura 2B, é que as propriedades (por exemplo, forma, área transversal, profundidade, e similares) dos eletrodos podem ser configuradas para conseguir
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43/73 uma vida útil ou eficaz conhecida para a cabeça de centelhamento (por exemplo, um tratamento de 30 minutos) de modo que cabeça de centelhamento 22b é inoperante ou de eficácia limitada depois dessa vida útil designada. Tal característica pode ser útil para assegurar que a cabeça de centelhamento é descartada após um único tratamento, tal como, por exemplo, para assegurar que uma nova cabeça de centelhamento estéril é utilizada para cada paciente ou área tratada para minimizar a potencial contaminação cruzada entre os pacientes ou áreas tratadas.
[092]A Figura 2C representa uma vista lateral em corte ampliada de uma terceira modalidade de uma cabeça ou módulo de centelhamento removível 22c. A cabeça de centelhamento 22c é substancialmente similar à cabeça de centelhamento 22b, exceto como indicado abaixo, e números de referência similares são, portanto, usados para designar estruturas da cabeça de centelhamento 22c que são similares às estruturas correspondentes da cabeça de centelhamento 22b. A principal diferença em relação à cabeça de centelhamento 22b é que a cabeça de centelhamento 22c inclui um feixe 172a que não tem uma dobradiça, de modo que a flexão do próprio feixe fornece o movimento dos eletrodos 100d-1 e 100d-2 nas direções para cima e para baixo indicadas pelas setas 180, como descrito acima para a cabeça de centelhamento 22b. Nesta modalidade, a frequência ressonante da cabeça de centelhamento 22c é especialmente dependente das propriedades físicas (por exemplo, massa, rigidez, forma de seção transversal e área, comprimento, e/ou similares) do feixe 172a. Conforme descrito para braços de mola 184 da cabeça de centelhamento 22b, o feixe 172a é configurado para ser inclinado em direção ao eletrodo 100e, como mostrado, de modo que eletrodo 100d-1 seja inicialmente posicionado a uma distância de abertura de centelhamento inicial a partir do eletrodo 100e. A função da cabeça de centelhamento 22c é similar à função da cabeça de centelhamento 22b, com a exceção de que o próprio feixe 172a se curva e fornece alguma resistência ao movimento de modo que a dobradiça 176 e
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44/73 os braços de mola 184 são desnecessários.
[093]Na modalidade mostrada, a cabeça de centelhamento 22b também inclui conectores ou portas de líquido 188, 192 através dos quais o líquido pode circular através da câmara de centelhamento 124b. Na modalidade mostrada, uma extremidade proximal 196 da cabeça de centelhamento 22b serve como uma conexão combinada com dois lúmens para líquido (conectores ou portas 188, 192) e dois ou mais (por exemplo, três, como mostrado) condutores elétricos (conectores 160d, 160e, 160f). Em tais modalidades, a conexão combinada de extremidade proximal 196 pode ser acoplada (diretamente ou via uma sonda ou peça de mão) com uma corrente ou cabo combinado tendo dois lúmens para líquido (correspondentes aos conectores ou portas 188, 192), e dois ou mais condutores elétricos (por exemplo, um primeiro condutor elétrico para conexão ao conector 160d e um segundo condutor elétrico para conexão a ambos os conectores periféricos 160e, 160f). Tal corrente ou cabo combinado pode acoplar a cabeça de centelhamento (por exemplo, e uma sonda ou peça de mão à qual a cabeça de centelhamento é acoplada) a um sistema de geração de pulso tendo um reservatório de líquido e bomba de tal modo que a bomba possa circular o líquido entre o reservatório e a câmara de centelhamento. Em algumas modalidades, o elemento de tampa 136a é omitido de modo que os conectores ou portas 188, 192 possam permitir que o líquido seja circulado através de uma câmara maior (por exemplo, 18a) de uma peça de mão à qual a cabeça de centelhamento é acoplada. Igualmente, uma sonda ou peça de mão para a qual a cabeça de centelhamento 22a é configurada para ser acoplada pode incluir conectores elétricos e conectores para líquido que correspondem aos respectivos conectores elétricos (160d, 160e, 160f) e conectores para líquido (188, 192) da cabeça de centelhamento tal que o conectores elétricos e os conectores para líquido da cabeça de centelhamento são simultaneamente conectados aos respectivos conectores elétricos e conectores para
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45/73 líquido da sonda ou peça de mão à medida que o módulo de centelhamento é acoplado à peça de mão (por exemplo, ao pressionar a cabeça de centelhamento e a sonda em conjunto e/ou ao torcer ou rotacionar a cabeça de centelhamento em relação à sonda).
[094]Nas presentes modalidades, uma taxa de pulso de alguns Hz a muitos KHz (por exemplo, até 5 MHz) pode ser empregada. Uma vez que o evento fatigante produzido por uma pluralidade de pulsos, ou ondas de choque, é geralmente cumulativo com taxas de pulsos mais altas, o tempo de tratamento pode ser significativamente reduzido usando muitas ondas de choque moderadamente alimentadas em sucessão rápida em vez de algumas ondas de choque de alimentação mais alta espaçadas por longos períodos de repouso. Como mencionado acima, ao menos algumas das presentes modalidades (por exemplo, aquelas com múltiplas aberturas de centelhamento) permitem a geração eletrohidráulica de ondas de choque em taxas mais elevadas. Por exemplo, a Figura 3A representa um diagrama de tempo ampliado para mostrar apenas duas sequências de pulsos de tensão aplicados aos eletrodos das presentes modalidades, e a Figura 3B representa um diagrama de tempo que mostra um maior número de pulsos de tensão aplicados aos eletrodos das presentes modalidades.
[095]Em modalidades adicionais que são similares a qualquer um dos módulos de centelhamento 22a, 22b, 22c, uma parte da respectiva parede lateral (120, 120a, 120b) pode ser omitida de modo a que a respectiva câmara de centelhamento (124, 124a, 124b) é também omitida ou deixada aberto para que um líquido na câmara maior (por exemplo, 18 ou 18a) de uma peça de mão correspondente possa circular livremente entre os eletrodos. Em tais modalidades, a câmara de centelhamento (por exemplo, a parede lateral 120, 120a, 120b) pode incluir conectores de líquido ou o líquido pode circular através de portas de líquido que são independentes da câmara de centelhamento (por exemplo, como representado na Figura 2).
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46/73 [096]A parte do trem de pulsos ou sequência 200 mostrada na Figura 3A inclui grupos de pulso 204 e 208 cronometrados com um período de atraso 212 no meio. Rajadas ou grupos (por exemplo, 204, 208) podem incluir no mínimo um ou dois, ou no máximo milhares, de pulsos. Em geral, cada grupo 204, 208 pode incluir vários pulsos de tensão que são aplicados aos eletrodos para disparar um evento (isto é, uma centelha através de uma abertura de centelhamento). A duração do período de atraso 212 pode ser configurada para permitir o arrefecimento dos eletrodos através de cada abertura de centelhamento e para permitir o recarregamento do sistema eletrônico. Como utilizado para as modalidades desta descrição, a taxa de pulso refere-se à taxa na qual os grupos de pulso de tensão (tendo cada um deles um ou mais pulsos) são aplicados aos eletrodos; o que significa que pulsos individuais dentro de grupos de pulsos tendo dois ou mais pulsos são aplicados em uma frequência maior, como ilustrado nas Figuras 3A-3B. Cada um desses grupos de pulsos pode ser configurado para gerar uma onda de choque ou uma pluralidade de ondas de choque.
[097]Uma série de eventos (centelhas) iniciados por uma pluralidade de rajadas ou grupos 204 e 208 entregues com os presentes sistemas e aparelhos pode compreender uma taxa de pulso maior (PR), que pode reduzir o tempo de tratamento em relação às PRs inferiores que podem precisar ser aplicadas ao longo de muitos minutos. Tatuagens, por exemplo, podem abranger grandes áreas e, por conseguinte, consomem mais tempo para tratar, a menos que a destruição celular rápida seja conseguida (por exemplo, com as PRs mais elevadas da presente descrição). Em contraste a sistemas da técnica anterior notados acima, as presentes modalidades podem ser configuradas para entregar ondas de choque em uma PR relativamente alta 216 de 10 a 5000 ou mais pulsos por segundo (por exemplo, maior do que qualquer um de, ou entre quaisquer dois de: 10 Hz, 30 Hz, 50 Hz, 1000 Hz, 10000 Hz, 1000000 Hz, 500000 Hz, e/ou 5000000 Hz.
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47/73 [098]A Figura 4 representa uma forma de onda que pode ser emitida por qualquer uma das sondas 38 ou 38a em um volume de tecido, e que é de uma forma que pode ser útil para a eliminação de tatuagens. O pulso 300 é de uma forma típica para um impulso gerado pelas presentes cabeças de centelhamento EH em pulsos de tensão relativamente alta. Por exemplo, o pulso 300 tem um rápido tempo de subida, uma curta duração, e um período de descida. As unidades de eixo vertical Va são arbitrárias como pode ser exibido em um osciloscópio. A amplitude real do pulso acústico pode ser de no mínimo 50 pPa e de no máximo vários MPa em várias das presentes modalidades, ao menos porque a entrega de energia cumulativa pode ser eficaz, como discutido acima. Os períodos de tempo individuais 304 podem ser de 100 nanossegundos cada, o que corresponde a comprimentos de pulso curtos citados na técnica como pulsos de “ondas de choque”, devido ao seu acentuamento e curtos tempos de subida e descida. Por exemplo, um tempo de subida de < 30 nanossegundos é considerado como uma onda de choque para os propósitos presente descrição, a rapidez sendo particularmente eficaz para a produção de grandes gradientes de tempo-pressão relativos através de pequenas estruturas celulares no tecido (por exemplo, a derme). Acredita-se que a compressão e a descompressão rápidas de estruturas dérmicas contendo “tintas” de tatuagem, que são, na verdade, pigmentos particulados, resultam em uma fatiga e destruição das células contendo pigmento ao longo do tempo e que sejam um mecanismo subjacente dos presentes métodos, como descrito acima. Por exemplo, a agitação do tecido com tais ondas de choque mostrou-se eficaz, quando aplicada em altas taxas de pulso dentro de um período de tempo relativamente curto, e em níveis de energia suficientes para produzir uma célula pigmentada até a ruptura, com a liberação resultante de particulados retidos e a subsequente disseminação das partículas de pigmento no corpo, reduzindo assim a aparência da tatuagem. Acredita-se que seja necessário ter uma forma de onda de pulso curto 300, a qual
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48/73 pode ser aplicada várias vezes e preferencialmente muitas centenas de milhões de vezes a uma área a ser tratada para produzir a fadiga necessária para a remoção da “tinta” da tatuagem.
[099]A Figura 5 representa um diagrama esquemático de uma modalidade 400 de um sistema de geração de pulsos, para utilização em ou com algumas modalidades dos presentes sistemas. Na modalidade mostrada, o circuito 400 compreende uma pluralidade de circuitos de armazenamento/descarga de carga, cada um com uma bobina do tipo de armazenamento magnético ou indução 404a, 404b e 404c, (por exemplo, similares aos utilizados em sistemas de ignição de automóvel). Como ilustrado, cada uma das bobinas 404a, 404b, 404c pode ser aterrada via um resistor 408a, 408b, 408c para limitar a corrente permitida a fluir através de cada bobina, similar a certos aspectos dos sistemas de ignição de automóveis. Os resistores 408a, 408b, 408c podem compreender resistores dedicados, ou o comprimento e as propriedades da própria bobina podem ser selecionados para fornecer um nível desejado de resistência. O uso de componentes do tipo usado em sistemas de ignição de automóveis pode reduzir os custos e melhorar a segurança em relação aos componentes personalizados. Na modalidade mostrada, o circuito 400 inclui uma cabeça de centelhamento 22b que é similar à cabeça de centelhamento 22a com as exceções de que a cabeça de centelhamento 22b inclui três aberturas de centelhamento 412a, 412b, 412c, em vez de duas, e que cada uma das três aberturas de centelhamento é definida por um par de eletrodos separados em vez de um eletrodo comum (por exemplo, 100a) cooperando com vários eletrodos periféricos. Dever-se-ia entender que os presentes circuitos podem ser acoplados aos eletrodos periféricos 100b, 100c da cabeça de centelhamento 22a para gerar centelhas através das aberturas de centelhamento definidas com o eletrodo comum 22a, como mostrado na Figura 2A. Na modalidade mostrada, cada circuito é configurado para funcionar de forma similar. Por exemplo, a bobina 404a é
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49/73 configurada para coletar e armazenar uma corrente por uma curta duração de modo que, quando o circuito é interrompido no comutador 420a, o campo magnético da bobina contrai e gera uma chamada força eletromotriz, ou EMF, que resulta em uma rápida descarga do capacitor 424a através da abertura de centelhamento 412a.
[0100]0 RL ou a constante de tempo de indutância-resistência da bobina 404a pode ser afetada por fatores tais como o tamanho e a reatância indutiva da bobina, a resistência dos enrolamentos da bobina, e outros fatores - geralmente corresponde ao tempo que leva para vencer a resistência dos fios da bobina e o tempo para construir o campo magnético da bobina, seguido por uma descarga que é controlada novamente pelo tempo que leva para que o campo magnético contraia e a energia seja liberada através e supere a resistência do circuito. Essa constante de tempo RL geralmente determina a taxa de ciclo máxima de carga-descarga da bobina. Se o ciclo de carga-descarga é muito rápido, a corrente disponível na bobina pode ser muito baixa e o impulso de centelhamento resultante fraco. O uso de múltiplas bobinas pode superar essa limitação, disparando múltiplas bobinas em rápida sucessão para cada grupo de pulsos (por exemplo, 204, 208, como ilustrado na Figura 3A). Por exemplo, duas bobinas podem dobrar a taxa de carga-descarga prática, duplicando a corrente (combinada) e o impulso de centelhamento resultante, e três (como mostrado) podem efetivamente triplicar a taxa de carga-descarga efetiva. Ao usar várias aberturas de centelhamento, o tempo pode ser muito importante para a geração apropriada de impulsos de centelhamento e vaporização de líquido e ondas de choque resultantes. Como tal, um controlador (por exemplo, microcontrolador, processador, FPGA, e/ou similares) pode ser acoplado a cada um dos pontos de controle 428a, 428b, 428c para controlar o tempo de abertura dos comutadores 420a, 420b, 420c e a descarga resultante dos capacitores 424a, 424B, 424c e a geração de ondas de choque.
[0101]A Figura 6 representa um diagrama de blocos de uma modalidade 500 de
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50/73 um sistema de geração de ondas de choque acústico alimentado por radiofrequência (RF). Na modalidade mostrada, o sistema 500 compreende um meio não linear 504 (por exemplo, tal como na câmara de atraso acústica 58 ou elemento não linear descrito acima) que fornece um caminho acústico a partir de um transdutor 508 para o tecido alvo 512 para produzir energia acústico ou harmônica prática (por exemplo, ondas de choque). Na modalidade mostrada, o transdutor 508 é alimentado e controlado através de filtro passa-banda e do sintonizador 516, amplificador de potência RF 520, e comutador de controle 524. O sistema é configurado tal que o acionamento do comutador 524 ativa um gerador de pulsos 528 para produzir pulsos RF temporizados acionam o amplificador 520 de um modo predeterminado. Uma forma de onda de acionamento típica, por exemplo, pode compreender uma rajada de onda senoidal (por exemplo, várias ondas senoidais em rápida sucessão). Por exemplo, em algumas modalidades, uma rajada típica pode ter um comprimento de rajada de 10 milissegundos e compreende ondas senoidais tendo uma duração de período de 0,1 (frequência de 100 MHz) a mais de 2 microssegundos (frequência de 50 kHz).
[0102]As modalidades os presentes métodos compreendem posicionar uma modalidade dos presentes aparelhos (por exemplo, 10, 38, 38a, 500) adjacente a uma região de um paciente compreendendo as células alvo (por exemplo, o tecido 74); e ativar o sistema de geração de centelhas (por exemplo, bobina capacitiva/indutiva) (por exemplo, 26, 400) para propagar ondas de choque para as células alvo. Em algumas modalidades, a região é vista através de uma janela (por exemplo, 82, 82a), enquanto posicionando o aparelho e/ou enquanto as ondas de choque são geradas e entregues à região. Algumas modalidades ainda compreendem acoplar uma cabeça ou módulo de centelhamento removível (por exemplo, 22a, 22b) a um alojamento do aparelho antes de ativar o sistema de geração de pulsos.
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Resultados experimentais [0103]Experimentos foram conduzidos em amostras de pele tatuada obtidas a partir de primatas falecidos para observar os efeitos das ondas de choque geradas por EH na pele tatuada. As Figuras 7A-7B e 8 representam dois alojamentos diferentes de câmara de centelhamento protótipo. A modalidade das Figuras 7A-7B ilustra uma primeira modalidade 600 de um alojamento de câmara de centelhamento que foi utilizado em experimentos descritos. O alojamento 600 é similar, em alguns aspectos, à parte do alojamento 14a que define a cabeça 46a da sonda 38a. Por exemplo, o alojamento 600 inclui encaixes 604, 608 que permitem que o líquido seja circulado através da câmara de centelhamento 612. Na modalidade representada, o alojamento 600 inclui suportes de eletrodo 616 e 620 através dos quais os eletrodos 624 podem ser inseridos para definir uma abertura de centelhamento 628 (por exemplo, de 0,127 mm ou 0,005 polegadas nos experimentos descritos abaixo). No entanto, o alojamento 600 tem uma superfície interna elíptica de modo a refletir as ondas de choque que inicialmente se deslocam para trás a partir da abertura de centelhamento para a parede. Ao fazer isso, tem a vantagem de produzir, para cada onda de choque gerada na abertura de centelhamento, uma primeira onda de choque ou onda de choque primária que se propaga a partir da abertura de centelhamento para a saída 640, seguida por uma onda de choque secundária que se propaga primeiro para a parede interna elíptica e é então refletida de volta para a saída 640.
[0104]Nesta modalidade, os suportes 616 e 620 não estão alinhados com (rotacionados aproximadamente 30 graus em torno da câmara 612 em relação a) encaixes 604, 608. Na modalidade mostrada, o alojamento 600 tem uma forma hemisférica e os eletrodos 624 são posicionados de modo que um ângulo 632 entre um eixo central 636 através do centro da saída de onda de choque 640 e um perímetro 644 da câmara 612 é de aproximadamente 57 graus. Outras modalidades
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52/73 podem ser configuradas para limitar essa varredura angular e assim dirigir as ondas sonoras e/ou ondas de choque através de uma saída menor. Por exemplo, a Figura 8 representa uma vista transversal de uma segunda modalidade 600a de um alojamento de câmara de centelhamento. O alojamento 600a é similar ao alojamento 600, com a exceção de que os encaixes 604a, 608A são rotacionados 90 graus em relação aos suportes 616a, 620a. O alojamento 600a também difere pelo fato de que a câmara 612a inclui uma parte proximal ou traseira hemisférica e uma parte dianteira ou distai tronco-cônica. Nesta modalidade, os eletrodos 624a são posicionados de modo que tal ângulo 632a entre um eixo central 636a através do centro da saída de onda de choque 640a e um perímetro 644a da câmara 612a é de aproximadamente 19 graus.
[0105]A Figura 9 representa um diagrama esquemático de um circuito elétrico para um sistema de geração de pulsos protótipo utilizado com o alojamento de câmara de centelhamento das Figuras 7A-7B nos presentes procedimentos experimentais. O esquema inclui símbolos conhecidos na técnica, e é configurado para obter uma funcionalidade de geração de pulso similar à descrita acima. O circuito descrito é capaz de operar no modo de descarga de relaxamento com modalidades das presentes cabeças de ondas de choque (por exemplo, 46, 46a, etc.). Como mostrado, o circuito compreende uma fonte de alimentação de corrente alternada (AC) de 110V, um comutador on-off, um temporizador (“bloco de controle”), um transformador elevador que tem uma tensão secundária de 3 kV ou 3000 V. A tensão AC secundária é retificada por um par de retificadores de alta tensão na configuração de onda completa. Esses retificadores carregam um par de capacitores polarizados opostamente de 25 mF que são, cada um, protegidos por um par de resistores (100 kQ e 25 kQ) em paralelo, os quais juntos temporariamente armazenam a energia de alta tensão. Quando a impedância da câmara de onda de choque é baixa e a carga de tensão é alta, uma descarga começa, auxiliada por
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53/73 comutadores de ionização, que são grandes aberturas de centelhamento que conduzem quando a tensão limite é alcançada. Uma tensão positiva e uma tensão negativa flui para cada um dos eletrodos de modo que o potencial entre os eletrodos pode ser de até aproximadamente 6 kV ou 6000 V. A centelha resultante entre os eletrodos resulta na vaporização de uma porção do líquido para uma bolha de gás em rápida expansão, o que gera uma onda de choque. Durante a centelha, os capacitores descarregam e tornam-se prontos para a recarga pelo transformador e retificadores. Nos experimentos descritos abaixo, a descarga foi de aproximadamente 30 Hz, regulada apenas pela taxa natural de carga e descarga portanto o termo “oscilação de relaxamento”. Em outras modalidades, a taxa de descarga pode ser tão alta (por exemplo, de no máximo 100 Hz) quanto a configuração de múltiplas aberturas da Figura 5.
[0106]Um total de 6 amostras de pele de primata tatuadas e excisadas foram obtidas, e os espécimes foram segregados, imobilizados em um substrato, e colocados em um banho de água. Um total de 4 espécimes tatuados e 4 espécimes não tatuados foram segregados, com cada um dos espécimes tatuados e não tatuados mantidos como controles. O alojamento de câmara de choque 600 foi colocado sobre cada um dos espécimes excisados e pulsos de tensão aplicados aos eletrodos 624 em energia total por várias durações. As ondas de choque foram geradas em uma tensão de aproximadamente 5-6 kV e aproximadamente 10 mA, o que resultou em um nível de potência de aproximadamente 50 W por pulso, e as ondas de choque foram entregues em uma taxa de aproximadamente 10 Hz. Para fins dos experimentos descritos, vários períodos de exposição foram usados e os resultados observados após os períodos cumulativos de exposição (por exemplo, o tempo total cumulativo de 10 a 20 minutos) como indicativo de um período de exposição mais longo e/ou de um período de exposição em uma taxa de pulso maior. Os resultados imediatos observados no banho de água mostraram uma
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54/73 formação de coágulo em torno da borda das amostras, o que se acredita indicar o fluxo de sangue residual a partir das ondas de choque repetidas. Todos os espécimes foram colocados em formalina para exame histopatológico. Um histopatologista relatou um rompimento observado de membranas celulares e uma dispersão das partículas de tatuagem para macrófagos contendo pigmento de tatuagem no tecido tratado. Alterações no tecido adjacente - tais como danos térmicos, a ruptura de células basais ou formação de vacúolos - não foram observadas. O espécime mostrando o rompimento mais óbvio, que podería ser facilmente visto por um olho não treinado, teve a duração de tempo de exposição à onda de choque mais alta do grupo. Isso sugere fortemente um efeito limite que podería ser adicionalmente ilustrado à medida que a potência e/ou tempo são aumentados.
[0107]Testes adicionais in vivo em macacos e suínos, e testes in vitro em macacos foram subsequentemente realizados usando uma modalidade adicional 38b das presentes sondas (por exemplo, portáteis) para uso com algumas modalidades dos presentes sistemas de geração de ondas de choque EH e aparelhos representados nas Figuras 11-13C. A sonda 38b é similar em alguns aspectos às sondas 38 e 38a, e as diferenças são, portanto, descritas principalmente aqui. Nesta modalidade, a sonda 38b compreende: um alojamento 14b que define uma câmara 18b e uma saída de onda de choque 20b; um líquido (54) disposto na câmara 18b; uma pluralidade de eletrodos (por exemplo, na cabeça ou módulo de centelhamento 22d) configurados para serem dispostos na câmara para definir uma ou mais aberturas de centelhamento; e é configurada para ser acoplada a um sistema de geração de pulsos 26 configurado para aplicar pulsos de tensão aos eletrodos em uma taxa entre 10 Hz e 5 MHz.
[0108]Na modalidade mostrada, a cabeça de centelhamento 22d inclui uma parede lateral ou corpo 120d e uma pluralidade de eletrodos 100g que definem uma
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55/73 abertura de centelhamento. Nesta modalidade, a sonda 38b é configurada para permitir que o líquido seja circulado através da câmara 18b via conectores ou portas de líquido 112b e 116b, um dos quais é acoplado à cabeça de centelhamento 22d e o outro dos quais é acoplado ao alojamento 14b, como mostrado. Nesta modalidade, o alojamento 14b é configurado para receber a cabeça de centelhamento 22d, como mostrado, de modo que o alojamento 14b e o alojamento 120d cooperam para definir a câmara 18b (por exemplo, de modo que a cabeça de centelhamento 22d e o alojamento 14b incluem superfícies parabólicas complementares que cooperam para definir a câmara). Nesta modalidade, o alojamento 14b e a cabeça de centelhamento 22d incluem revestimentos acusticamente reflexivos 700, 704 que cobrem as suas respectivas superfícies que cooperam para definir a câmara 18b. Nesta modalidade, o alojamento 120d da cabeça de centelhamento 22d inclui um canal 188b (por exemplo, ao longo de um eixo longitudinal central da cabeça de centelhamento 22d) que se estende entre o conector para líquido 112b e a câmara 18b e alinhado com a abertura de centelhamento entre os eletrodos 100 g tal que a água circulante fluirá em íntima proximidade e/ou através da abertura de centelhamento. Na modalidade mostrada, o alojamento 14b inclui um canal 192b que se estende entre a conexão 116b e a câmara 18b. Nesta modalidade, o alojamento 120d inclui uma ranhura 708 configurada para receber uma gaxeta resiliente ou anel em O 140a para vedar a interface entre a cabeça de centelhamento 22d e o alojamento 14b, e o alojamento 14b inclui uma ranhura 712 configurada para receber uma gaxeta resiliente ou anel em O 140b para selar a interface entre o alojamento 14b e o elemento de tampa 136b quando o elemento de tampa 136b é fixado ao alojamento 14b pelo anel 716 e aro de retenção 144b.
[0109]Na modalidade mostrada, cada um dos eletrodos 100 g inclui uma parte de barra plana 724 e uma parte cilíndrica perpendicular 728 (por exemplo, compreendendo tungstênio para durabilidade), em comunicação elétrica (por
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56/73 exemplo, unitária com) a parte de barra 724 de modo que a parte cilíndrica 728 pode se estender através de uma abertura correspondente 732 na cabeça de centelhamento 22d para a câmara 18b, como mostrado. Em algumas modalidades, uma parte dos lados da parte cilíndrica 728 pode ser coberta com um material resiliente e/ou eletricamente isolante (por exemplo, revestimento retrátil) tal como, por exemplo, para selar a interface entre a parte 728 e o alojamento 120b. Nesta modalidade, o alojamento 120b também inclui ranhuras longitudinais 732 configuradas para receber partes de barras 724 de eletrodos 100g. Na modalidade mostrada, o alojamento 38g também inclui parafusos de ajuste 736 posicionados alinhados com as partes cilíndricas 732 de eletrodos 100g quando a cabeça de centelhamento 22d é disposta no alojamento 38g, de modo a que os parafusos de ajuste 736 podem ser apertados para pressionar as partes cilíndricas 736 para dentro para ajustar a abertura de centelhamento entre as partes cilíndricas de eletrodos 100g. Em algumas modalidades, a cabeça de centelhamento 22d é permanentemente aderida ao alojamento 38b; entretanto, em outras modalidades, a cabeça de centelhamento 22d pode ser removível do alojamento 38b tal como, por exemplo, para permitir a substituição dos eletrodos 100g individualmente ou como parte de uma nova cabeça ou cabeça de centelhamento de substituição 22d.
[0110]A Figura 14 representa um diagrama esquemático de uma segunda modalidade de um circuito elétrico de um sistema de geração de pulsos protótipo. O circuito da Figura 14 é substancialmente similar ao circuito da Figura 9, com a exceção principal de que o circuito da Figura 14 inclui um arranjo de aberturas de centelhamento disparadas em vez de comutadores de ionização, e inclui certos componentes com propriedades diferentes dos componentes correspondentes no circuito da Figura 9 (por exemplo, resistores de 200 kQem vez de 100 ΚΩ). No circuito da Figura 14, o bloco “1” corresponde a um controlador principal (por exemplo, processador) e bloco “2” corresponde a um controlador temporizador de
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57/73 tensão (por exemplo, oscilador), ambos os quais podem ser combinados em uma única unidade em algumas modalidades.
[0111]Em testes in vitro adicionais em macacos, a sonda 38b das Figuras 11-13C foi colocado sobre as tatuagens dos respectivos sujeitos e foi alimentada pelo circuito da Figura 14. Nos testes em macacos, pulsos de tensão foram aplicados a eletrodos 100g em frequências variadas (30-60 Hz) por durações variadas de um minuto a dez minutos. Na maior potência, ondas de choque foram geradas em uma tensão de aproximadamente 0,5 kV (entre um máximo de aproximadamente + 0,4 kV e um mínimo de aproximadamente - 0,1 kV) e uma corrente de aproximadamente 2300 A (entre um máximo de aproximadamente 1300 A e um mínimo de aproximadamente -1000 A), o que resultou em uma potência total de aproximadamente 500 kW por pulso e entregou energia de aproximadamente 420 mJ por pulso, e as ondas de choque foram entregues a uma taxa de aproximadamente 30 Hz. Como com os testes in vitro anteriores, um histopatologista relatou um rompimento observado de membranas celulares e uma dispersão das partículas de tatuagem para macrófagos contendo pigmento de tatuagem no tecido tratado. Alterações ao tecido adjacente - tais como danos térmicos, ruptura de células basais ou formação de vacúolos - não foram observadas. Os espécimes que mostram o rompimento mais óbvio foram aqueles com potência e duração do tempo de exposição às ondas de choque mais altas. Esses resultados sugeriram que o aumento de potência e aumento do número de choques (resultando em um aumento geral na potência entregue) causou um aumento no rompimento de pigmentos, que foi consistente com os testes anteriores in vitro.
[0112]Nos testes in vivo, a sonda 38b das Figuras 11-13C foi colocada sobre as tatuagens dos respectivos sujeitos e foi alimentada pelo circuito da Figura 14. Nos testes em macacos, pulsos de tensão foram aplicados aos eletrodos 100g em potência máxima por uma duração de dois minutos e repetidos uma vez por semana
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58/73 durante seis semanas. As ondas de choque foram geradas em uma tensão de aproximadamente 0,5 kV (entre um máximo de aproximadamente + 0,4 kV e um mínimo de aproximadamente - 0,1 kV) e uma corrente de aproximadamente 2300 A (entre um máximo de aproximadamente 1300 A e um mínimo de aproximadamente 1000 A), o que resultou em uma potência total de aproximadamente 500 kW por pulso e energia entregue de aproximadamente 420 mJ por pulso, e as ondas de choque foram entregues em uma taxa de aproximadamente 30 Hz. Os testes in vivo em suínos foram similares, exceto que as ondas de choque foram aplicadas pela duração de quatro minutos em cada aplicação. Uma semana após a sexta aplicação de ondas de choque, biópsias foram realizadas a partir de cada tatuagem. Todos os espécimes foram colocados em formalina para exame histopatológico. Um histopatologista relatou um rompimento observado de membranas celulares e uma dispersão das partículas de tatuagem para macrófagos contendo pigmento de tatuagem no tecido tratado, com uma dispersão relativamente maior para os espécimes que foram submetidos a tratamentos de 4 minutos do que aqueles que foram submetidos a tratamentos de 2 minutos. Alterações ao tecido adjacente - tais como danos térmicos, ruptura de células basais ou formação de vacúolos - não foram observadas. Esses resultados foram consistentes com os observados para os testes in vitro em macacos. Em geral, esses estudos sugeriram que o aumento da potência e o aumento do número de choques (resultando em um aumento geral na potência entregue -por exemplo, devido ao aumento da duração do tratamento).
Métodos [0113]Exemplos de doenças e/ou condições que envolvem partículas aglomeradas em estruturas celulares incluem câncer, micropartículas cristalinas no sistema musculoesquelético, ou remoção de tatuagens. Essas são condições exemplificadas meramente não limitantes que podem ser tratadas ou abordadas por ruptura ou destruição de células contendo aglomerados de partículas. Em algumas
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59/73 modalidades, a destruição das células contendo aglomeração de partículas pode ser causada por degradação da membrana celular não térmica das células específicas secundárias a processos não lineares acompanhando a propagação de ondas de choque de alta frequência, como discutido acima.
[0114]Algumas modalidades gerais dos presentes métodos compreendem: entregar uma pluralidade de ondas de choque geradas de forma eletro-hidráulica (por exemplo, via um ou mais dos presentes aparelhos) para ao menos uma estrutura celular compreendendo ao menos uma região de heterogeneidade até que ao menos uma estrutura celular se rompe. Em algumas modalidades, as ondas de choque são entregues por não mais do que 30 minutos em um período de 24 horas. Em algumas modalidades, as ondas de choque são entregues por não mais do que 20 minutos em um período de 24 horas. Em algumas modalidades, entre 200 e 5000 ondas de choque são entregues entre 30 segundos e 20 minutos em cada uma de uma pluralidade de posições de uma saída de onda de choque.
A. Tatuagens [0115]As tatuagens estão essencialmente fagocitando células, tais como células de fibroblastos, macrófagos, e similares, que contêm aglomerados de partículas de tinta. Como as partículas de tinta capturadas são mais densas do que as estruturas biológicas das células, as tatuagens ou células contendo partículas de tinta têm uma grande diferença em elasticidade na sua estrutura. Quando sujeitas a ondas de choque, as células contendo partículas de tinta são submetidas a uma maior tensão mecânica em comparação a outras células que não contêm partículas densas. As ondas de choque podem ser configuradas para serem entregues em uma frequência e amplitude óptimas para acelerar as partículas de tinta suficientemente para romper as células particulares, enquanto deixando intactas as células de fibroblasto que não têm a diferença de elasticidade particular. Os detalhes de tatuagens e o processo biológico de remoção de liberados das células são discutidos mais adiante.
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60/73 [0116]As tintas e corantes de tatuagem foram historicamente derivados de substâncias encontradas na natureza e geralmente incluem uma suspensão heterogênea de partículas de pigmento e outras impurezas. Um exemplo é a tinta da índia, que inclui uma suspensão de partículas de carbono em um líquido tal como água. As tatuagens são geralmente produzidas aplicando-se tinta de tatuagem na derme, onde a tinta geralmente permanece substancialmente permanentemente. Essa técnica introduz a suspensão de pigmento através da pele por uma ação de pressão-sucção alternada causada pela elasticidade da pele em combinação com o movimento para cima e para baixo de uma agulha de tatuagem. Água e outros carreadores para o pigmento introduzido na pele se difundem através dos tecidos e são absorvidos. Para a maior parte, 20% a 50% do pigmento é disseminado no corpo. No entanto, a parte restante das partículas de pigmento insolúveis é depositada na derme onde colocada. Na pele tatuada, as partículas de pigmento geralmente são fagocitadas por células resultando em aglomerados de pigmentos no citoplasma das células (ou seja, nas estruturas ligadas à membrana conhecidas como lisossomas secundários). Os aglomerados de pigmentos resultantes (“aglomerados de partículas”) podem variar até alguns micrometros de diâmetro. Uma vez que a pele tenha cicatrizado, as partículas de pigmento permanecem no espaço intersticial do tecido da pele dentro das células. As tintas de tatuagem geralmente resistem à eliminação devido à imobilidade das células devido à quantidade relativamente grande de partículas de pigmentos insolúveis nas células. Uma tatuagem pode descolorir ao longo do tempo, mas geralmente permanecerá durante toda a vida da pessoa tatuada.
[0117]As tintas de tatuagem compreendem tipicamente alumínio (87% dos pigmentos), oxigênio (73% dos pigmentos), titânio (67% dos pigmentos), e carbono (67% dos pigmentos). As contribuições relativas de elementos para as composições de tinta de tatuagem foram altamente variáveis entre os diferentes compostos. Ao
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61/73 menos um estudo determinou o tamanho de partícula para três tintas de tatuagem comerciais como mostrado na Tabela 1:
| Tabela 1: Tamanho de partícula de pigmento d | e tatuagem | |
| Cor | Diâmetro médio | Desvio padrão |
| Viper Red | 341 nm | 189 nm |
| Agent Orange | 228 nm | 108 nm |
| Hello yellow | 287 nm | 153 nm |
Remoção de tatuagem B.
[0118]Em tatuagem convencional (decorativa, cosmética, e reconstrutiva), uma vez que o pigmento ou corante foi administrado na derme para formar uma tatuagem, o pigmento ou corante geralmente permanece permanentemente no local, como discutido acima.
[0119]Apesar da permanência geral das tatuagens, os indivíduos podem desejar mudar ou remover tatuagens por uma variedade de razões. Por exemplo, ao longo do tempo as pessoas podem ter uma mudança de coração (ou mente), e pode desejar remover ou alterar o design de uma tatuagem decorativa. A título de outro exemplo, um indivíduo com tatuagem cosmética, tal como coloração de delineadores, sobrancelhas, lábios, pode desejar mudar a cor ou a área tatuada à medida que a moda muda. Infelizmente, não há atualmente nenhuma maneira simples e bem-sucedida para remover tatuagens. Atualmente, os métodos de remover tatuagens tradicionais (por exemplo, pele contendo pigmento) podem incluir salabrasão, criocirurgia, excisão cirúrgica, e laser de CO2. Esses métodos podem exigir procedimentos invasivos associados com potenciais complicações, tais como infecções, e geralmente resulta na formação de cicatrizes visíveis. Mais recentemente, 0 uso de lasers Q-switched ganhou grande aceitação para a remoção de tatuagens. Ao restringir a duração do pulso, as partículas de tinta geralmente atingem temperaturas muito elevadas resultando na destruição das células contendo pigmento de tinta de tatuagem com danos relativamente mínimos à pele normal adjacente. Isso diminui significativamente a cicatriz que resulta frequentemente após
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62/73 métodos de remoção de tatuagem não seletivos, tal como a dermoabrasão ou tratamento com laser de dióxido de carbono. Os mecanismos de remoção de tatuagem por radiação de laser Q-switch podem ainda ser mal compreendidos. Sabe-se que o laser Q-switch permite a remoção mais específica de tatuagens pelos mecanismos de fototermólise seletiva e seletividade termocinética. Especificamente, sabe-se que as partículas de pigmento em células são capazes de absorver a luz laser provocando o aquecimento das partículas resultando na destruição térmica das células contendo as ditas partículas. A destruição dessas células resulta na liberação de partículas que podem ser então removidas do tecido através de processos normais de absorção.
[0120]Enquanto o laser Q-switch pode ser melhor do que algumas alternativas para a remoção de tatuagens, ele não é perfeito. Algumas tatuagens são resistentes a todas as terapias a laser, apesar das temperaturas de partículas elevadas previstas alcançadas através de fototermólise seletiva. As razões citadas para falha de apagar algumas tatuagens incluem o espectro de absorção do pigmento, a profundidade de pigmento, e as propriedades estruturais de algumas tintas. Os efeitos adversos após o tratamento de tatuagens a laser com o laser de rubi Qswitched podem incluir mudanças texturais, cicatrizes, e/ou alteração pigmentar. A hipopigmentação transitória e alterações texturais foram relatadas em até 50 e 12%, respectivamente, dos pacientes tratados com laser de alexandrita Q-switched. A hiperpigmentação e mudanças texturais são efeitos adversos pouco frequentes do laser de Nd:YAG Q-switched e a incidência de alterações hipopigmentares é geralmente mais baixa do que com o laser de rubi. O desenvolvimento de reações alérgicas localizadas e generalizadas também é complicação impossível (mesmo que rara) de remoção de tatuagem com laseres de rubi e Nd:YAG Q-switched. Adicionalmente, o tratamento a laser pode ser doloroso, de modo que a utilização de uma injeção local com lidocaína ou creme de anestesia tópico tipicamente é usada
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63/73 antes do tratamento a laser. Finalmente, a remoção a laser geralmente exige várias sessões de tratamento (por exemplo, 5 a 20) e pode exigir equipamentos dispendiosos para eliminação máxima. Tipicamente, uma vez que são necessários muitos comprimentos de onda para tratar tatuagens coloridas, não somente um sistema a laser pode ser utilizado sozinho para remover todas as tintas e combinação de tintas disponíveis. Mesmo com vários tratamentos, a terapia com laser pode apenas ser capaz de eliminar 50 a 70% do pigmento de tatuagem, resultando em uma mancha residual.
[0121]Algumas modalidades dos presentes métodos compreendem: dirigir as ondas de choque geradas de forma eletro-hidráulica (por exemplo, a partir de uma modalidade dos presentes aparelhos) para as células de um paciente; onde as ondas de choque são configuradas para fazer com que as partículas rompam uma ou mais das células. Algumas modalidades compreendem: fornecer uma modalidade dos presentes aparelhos; acionar o aparelho para as primeiras ondas de choque configuradas para fazer com que as partículas dentro de um paciente rompam uma ou mais células do paciente; e dirigir as ondas de choque para células de um paciente de modo que as ondas de choque façam com que as partículas rompam uma ou mais das células (por exemplo, tal como por degradação da parede ou membrana celular). Em algumas modalidades, uma ou mais ondas de choque são configuradas para não ter substancialmente qualquer efeito duradouro nas células na ausência de partículas (por exemplo, configuradas para não causar substancialmente nenhum dano permanente ou duradouro às células que não estão suficientemente perto das partículas a serem danificadas pelas partículas na presença das ondas de choque).
[0122]Algumas modalidades dos presentes métodos compreendem focar uma ou mais ondas de choque em uma região específica de tecido que compreende as células. Em algumas modalidades, a região de tecido na qual as uma ou mais ondas
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64/73 de choque focam é uma profundidade debaixo da pele do paciente. As ondas de choque podem ser focadas por qualquer um de uma variedade de mecanismos. Por exemplo, uma superfície dos presentes aparelhos que é configurada para contatar um paciente durante o uso (por exemplo, do elemento de saída 70a) pode ser moldada (por exemplo, convexa) para focar ou formada (por exemplo, convexa) para dispersar as ondas de choque, tais como, por exemplo, para estreitar a área para a qual as ondas de choque são dirigidas ou expandir a área para a qual as ondas de choque são dirigidas. Focar as ondas de choque pode resultar em pressões mais elevadas em células alvo, tais como, por exemplo, pressões de 10 MPa, 15 a 25 MPa, ou maior. Em algumas modalidades, a forma externa convexa é configurada para tencionar uma parte da pele do paciente à medida que o elemento de saída é pressionado contra a pele.
[0123]Algumas modalidades dos presentes métodos compreendem ainda: identificar células alvo do paciente a serem rompidas (por exemplo, antes de dirigir uma ou mais ondas de choque para as células alvo). Em várias modalidades, as células alvo podem compreender qualquer uma de uma variedade de células alvo, tais como, por exemplo, células alvo compreendendo uma condição ou enfermidade envolvendo aglomerados de partículas celulares. Por exemplo, as células alvo podem compreender: uma tatuagem, células musculoesqueléticas compreendendo micropartículas cristalinas, folículos pilosos que contêm proteína queratina, folículos dentais que contêm esmalte, células cancerígenas, e/ou similares. A título de outro exemplo, as células alvo podem compreender uma ou mais doenças de pele selecionadas a partir do grupo que consiste de: cravos, cistos, pústulas, pápulas e espinhas.
[0124]Em algumas modalidades, as partículas podem compreender partículas não naturais. Um exemplo de partículas não naturais inclui partículas de pigmento de tatuagem, tais como são normalmente dispostas na derme humana para criar uma
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65/73 tatuagem. Em algumas modalidades, os pigmentos podem compreender um elemento com número anatômico menor que 82. Em algumas modalidades, as partículas podem compreender qualquer um ou uma combinação de: ouro, dióxido de titânio, óxido de ferro, carbono, e/ou ouro. Em algumas modalidades, as partículas têm um diâmetro médio de menos de 1000 nm, (por exemplo, menos de 500 nm e/ou menos de 100 nm).
[0125]A Figura 10 ilustra uma modalidade de um método 700 de usar o aparelho 10 para direcionar ondas de choque para o tecido alvo. Na modalidade mostrada, o método 700 compreende uma etapa 704 na qual as células alvo 708 de tecido de um paciente 712 são identificadas para tratamento. Por exemplo, o tecido 712 pode compreender tecido de pele, e/ou as células alvo 708 podem compreender células contendo pigmento de tatuagem dentro ou próximo do tecido de pele. Na modalidade mostrada, o método 700 compreende também uma etapa 716 na qual uma sonda ou peça de mão 38 é disposta adjacente ao tecido 712 e/ou tecido 716, de modo que as ondas de choque originárias na sonda 38 podem ser dirigidas para as células alvo 708. Na modalidade mostrada, o método 700 compreende também uma etapa 720 na qual um sistema de geração de pulsos 26 é acoplado à sonda 38. Na modalidade mostrada, o método 700 compreende também uma etapa 724 na qual o sistema de geração de pulsos 26 é ativado para gerar centelhas através dos eletrodos dentro de uma sonda 38 para gerar ondas de choque na sonda 38 para entrega às células alvo 708, como mostrado. Na modalidade mostrada, o método 700 compreende também uma etapa opcional 728 na qual o sistema de geração de pulsos 26 é desacoplado da sonda 38, e a sonda 38 é removida ou movida em relação ao tecido 712. Na modalidade mostrada, as células alvo 708 são omitidas da etapa 728, representando sua destruição. Outras modalidades dos presentes métodos podem compreender algumas ou todas as etapas ilustradas na Figura 10.
C. Métodos para remover marcas nos tecidos
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66/73 [0126]Em algumas modalidades dos presentes métodos de diminuir marcas de tecido (por exemplo, tatuagens) causadas por pigmentos no tecido derme envolvem o uso de um dos presentes aparelhos. Em tais métodos, as ondas de choque de alta frequência são transmitidas para a pele de um paciente, de modo que quando as ondas de choque geradas a partir do aparelho da presente descrição atingem as células dérmicas e vibram ou aceleram as partículas intradérmicas, essas partículas experimentam movimento em relação às membranas celulares que pode levar à degradação por fadiga e ruptura das células, liberando assim as partículas de pigmento. As partículas liberadas podem então ser removidas do tecido circundante através de processos normais de absorção do corpo do paciente. Em algumas modalidades, um dos presentes aparelhos pode ser disposto adjacente, e/ou de modo que as ondas de choque a partir do aparelho são dirigidas para o sítio do tecido que tem a tatuagem, outras marcas no tecido, ou outras estruturas celulares contendo aglomerados de partículas. Para causar a alteração de partículas (por exemplo, a degradação de células suficiente para liberar partículas para a absorção), as ondas de choque podem ser entregues a uma área específica durante um período de tempo longo o suficiente para romper as células contendo e/ou adjacentes às partículas de pigmento de modo que as partículas de pigmento são liberadas. Em algumas modalidades, os presentes aparelhos têm um foco ou área efetiva que pode ser relativamente menor do que uma tatuagem, de modo que o aparelho pode ser periodicamente e sequencialmente focado e dirigido para diferentes áreas de uma tatuagem para causar uma redução nos pigmentos perceptíveis sobre a área inteira da tatuagem. Por exemplo, os parâmetros das modalidades do aparelho descrito aqui podem ser modificados para alcançar o número desejado de choques entregues a um sítio particular em uma quantidade de tempo desejada. Por exemplo, em uma modalidade, as ondas de choque são produzidas a partir de ondas acústicas com frequência de ao menos 1 MHz de
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67/73 acordo com aspectos da presente invenção e expostas a um sítio de tratamento particular pelo período de tempo apropriado para entregar ao menos aproximadamente 100, 200, 300, 400, 500, ou 1000 ondas de choque para o sítio de tratamento. As ondas de choque podem ser entregues todas de uma só vez ou através de intervalos (por exemplo, rajadas) de ondas de choque (tal como, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, etc. ondas de choque por vez). O intervalo e o tempo apropriados entre o intervalo podem ser modificados e/ou determinados para atingir o efeito desejado no sítio de tratamento, por exemplo, a ruptura das estruturas celulares segmentadas. Entende-se que, se as ondas acústicas com frequência mais alta são usadas, tais como 2 MHz, 3 MHz, 4 MHz, ou 5 MHz, o tempo de tratamento pode ser ajustado, provavelmente um tempo de exposição menor, para atingir a quantidade desejada de ondas de choque entregues à área de tratamento.
[0127]Como será apreciado pelos versados na técnica, em modalidades dos presentes métodos para remover tatuagens, as partículas afetadas pelas ondas de choque podem compreender pigmento de tatuagem (partículas), tal como podem, por exemplo, ser ao menos parcialmente dispostas entre e/ou dentro das células da pele do paciente. Essas partículas de pigmento podem, por exemplo, incluir ao menos um ou uma combinação de qualquer um dos seguintes: titânio, alumínio, silica, cobre, cromo, ferro, carbono, ou oxigênio.
[0128]O uso de ondas de choque de alta frequência para remover ou reduzir marcas na pele tem muitas vantagens sobre o uso de laseres. Por exemplo, os tratamentos a laser para a remoção de tatuagem podem ser muito dolorosos. Em contraste, as ondas de choque de alta frequência (por exemplo, ondas de choque de ultrassom) podem ser configuradas e/ou aplicadas de modo que as tatuagens ou outras marcas na pele podem ser removidas ou reduzidas com pouca ou nenhuma dor para o paciente, em especial, por exemplo, onde as ondas de choque são direcionadas ou de outra forma configuradas de modo a degradar apenas as células
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68/73 que contêm pigmentos de tatuagem. A título de outro exemplo, a luz laser dirigida para o tecido revelou causar danos ou destruição de tecidos circundantes; onde as ondas de choque de alta frequência podem ser aplicadas de modo a causar pouco dano ou destruição dos tecidos circundantes (por exemplo, porque os tecidos não tatuados circundantes geralmente não têm pigmento de tatuagem ou outras partículas que podem de outro modo interagir com as células vizinhas para provocar a degradação celular). Finalmente, a remoção de tatuagens a laser exige frequentemente várias sessões de tratamento (por exemplo, 5 a 20 sessões) para a eliminação máxima da tatuagem, e/ou, exige frequentemente o uso de equipamento dispendioso. Adicionalmente, como muitos comprimentos de onda de uma luz laser podem ser necessários para remover tatuagens multicoloridas, vários sistemas de laser podem ser necessários para remover a variedade de tintas e/ou combinações de tintas disponíveis. Como um resultado, o custo geral da remoção de tatuagem a laser pode ser proibitivamente dispendioso. Mesmo com vários tratamentos, a terapia com laser pode ser limitada a eliminar apenas 50 a 70% do pigmento de tatuagem, e pode deixar uma “mancha” residual. Em contraste, as ondas de choque de alta frequência não são dependentes da cor dos pigmentos de tatuagem de modo que a aplicação terapêutica de ondas de choque de alta frequência não exige diferentes aparelhos para diferentes cores de pigmento, e de modo que as ondas de choque de alta frequência podem ser aplicadas a uma área relativamente grande (por exemplo, a área inteira de uma tatuagem), reduzindo assim o número de sessões de tratamento necessárias para alcançar um nível de remoção de tatuagem ou de redução que é aceitável para o paciente (por exemplo, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95 por cento ou mais de redução no pigmento perceptível na pele do paciente).
[0129]Em algumas modalidades, os presentes métodos incluem a aplicação de ondas de choque de alta frequência (por exemplo, com um ou mais dos presentes aparelhos) e a aplicação de luz laser. Por exemplo, algumas modalidades dos
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69/73 presentes métodos compreendem ainda direcionar um feixe de luz a partir de um laser Q-switched nas células alvo (por exemplo, pele tatuada). Em algumas modalidades, dirigir uma ou mais ondas de choque e dirigir o feixe de luz são efetuados em sequência alternada.
[0130]Em algumas modalidades, os presentes métodos incluem entregar um ou mais agentes químicos ou biológicos (por exemplo, configurados para ajudar na remoção de marcas de tecido, tais como tatuagens) para uma posição em ou próxima das células alvo, antes, depois, e/ou simultaneamente com o direcionamento de uma ou mais ondas de choque para as células alvo. Por exemplo, algumas modalidades dos presentes métodos compreendem ainda a aplicar um agente químico ou biológico à pele (por exemplo, antes, depois e/ou simultaneamente com o direcionamento de uma ou mais ondas de choque e/ou um feixe de luz laser na pele). Exemplos de agentes químicos ou biológicos incluem: agentes quelantes (por exemplo, ácido etilenodiaminotetra-acético (EDTA)); moduladores imunes (por exemplo, Imiquimod [5]); as suas combinações; e/ou outro agente químico ou biológico adequado. Em várias modalidades, agentes químicos ou biológicos a serem entregues de forma transdérmica e/ou sistemicamente (por exemplo, a injeção) para as células alvo (por exemplo, podem ser aplicados topicamente à pele tatuada).
[0131]Algumas modalidades dos presentes métodos de remoção de tatuagem incluem múltiplas aplicações de ondas de choque ao tecido de pele tatuada (por exemplo, por uma duração de ao menos 1 segundo (por exemplo, 10 segundos ou mais), uma vez por semana durante 6 semanas ou mais).
D. Método para tratar doenças e condições adicionais [0132]Em adição à remoção de tatuagem, as modalidades dos presentes métodos podem incluir a aplicação de ondas de choque de alta frequência para tratar uma variedade de doenças sob condições causadas por e/ou incluindo sintomas de
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70/73 aglomerados de partículas celulares e/ou partículas dispostas em espaços intracelulares e/ou espaços intersticiais. Por exemplo, tais doenças e/ou condições podem incluir: doença de deposição de cristais nas juntas, ligamento, tendão e músculos, e/ou doenças dermatológicas envolvendo aglomerados de partículas incluindo acne, manchas da idade, etc. Adicionalmente, as modalidades dos presentes métodos podem incluir a aplicação de ondas de choque de alta frequência após a entrega de nanopartículas a uma região do paciente que inclui as células alvo. Por exemplo, em algumas modalidades, as nanopartículas (por exemplo, nanopartículas de ouro) são entregues à corrente sanguínea de um paciente de forma intravenosa e permitidas a viajar para uma região do paciente que inclui as células alvo (por exemplo, um tumor canceroso), de modo que as ondas de choque de alta frequência podem ser dirigidas para a região alvo para fazer com que as nanopartículas interajam com e rompam as células alvo.
[0133]Ademais, as modalidades dos presentes aparelhos (por exemplo, o aparelho 10) podem ser usadas para a redução de rugas. Por exemplo, algumas modalidades dos presentes métodos de gerar ondas de choque terapêuticas compreendem: fornecer qualquer um dos presentes aparelhos (por exemplo, o aparelho 10); e acionar o aparelho para gerar uma ou mais ondas de choque. Algumas modalidades ainda compreendem: dispor o aparelho (por exemplo, a extremidade de saída 34 do alojamento 18) adjacente ao tecido de um paciente de modo que ao menos uma onda de choque entre no tecido. Em algumas modalidades, o tecido compreende tecido da pele na face do paciente.
[0134]Em modalidades dos presentes métodos que incluem dirigir as partículas (por exemplo, micropartículas e/ou nanopartículas) para uma posição em ou próxima das células alvo (antes de dirigir as ondas de choque para as células), as partículas podem compreender: seda, fibra de seda, nanotubos de carbono, lipossomas e/ou nanoinvólucros de ouro. Por exemplo, em algumas modalidades, dirigir as partículas
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71/73 pode compreender injetar no paciente uma suspensão fluida que inclui as partículas. Incluir a suspensão pode, por exemplo, compreender solução salina e/ou ácido hialurônico.
[0135]A deposição de cristais e outros cristais miscelâneos em tecidos articulares e tecidos particulares pode resultar em um certo número de estados de doença. Por exemplo, a deposição de urato monossódico mono-hidratado (MSUM) em uma junta pode resultar em gota. Como outro exemplo, pirofosfato de cálcio desidratado (CPPD) nos tecidos e fluidos de juntas pode resultar em um certo número de condições de doença, tais como, por exemplo, condrocalcinose (isto é, a presença de cristais contendo cálcio detectados como radiodensidades na cartilagem articular). A título de exemplo adicional, a deposição de cristais de hidróxiapatita (HA) pode resultar em tendinite calcificada e perartrite. Em algumas modalidades dos presentes métodos, as partículas podem compreender partículas naturais (por exemplo, partículas que ocorrem naturalmente dentro do corpo), tal como, por exemplo, micropartículas cristalinas tal como pode ser a forma e/ou tornam-se dispostas no sistema musculoesquelético de um paciente. Outros exemplos de partículas naturais que podem ser tratadas e/ou aplicadas nos presentes métodos incluem: cristais de urato, cristais contendo cálcio, e/ou cristais de hidróxiapatita.
[0136]Em modalidades dos presentes métodos para o tratamento de acne ou outras condições da pele, as partículas podem compreender sujidades e/ou detritos que estão dispostos em um ou mais poros da pele do paciente, e/ou podem compreender proteína queratina disposta da pele do paciente. Em modalidades dos presentes métodos de tratar condições (por exemplo, patológicas) associadas com o osso e ambientes musculoesqueléticos e tecidos moles através da aplicação de ondas de choque pode induzir trauma localizado e apoptose celular (incluindo microfraturas), ou pode induzir respostas osteoblásticas tais como o recrutamento celular, estimular a formação de osso molecular, cartilagem, tendão, fáscia e
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Ί2Π3 morfógenos de tecidos moles e os fatores de crescimento, e/ou pode induzir a neoangiogênese vascular.
[0137]Algumas modalidades dos presentes métodos de tratar tumores ou outras doenças incluem várias aplicações de ondas de choque ao tecido alvo (por exemplo, um tumor, uma área da pele com acne ou outras condições, etc.), tais como, por exemplo, por uma duração de ao menos (por exemplo, 10 segundos ou mais), uma vez por semana durante 6 semanas ou mais.
[0138]A especificação acima e os exemplos fornecem uma descrição da estrutura e uso de modalidades exemplificadas. Embora certas modalidades tenham sido descritas acima, com um certo grau de particularidade, ou com referência a uma ou mais modalidades individuais, os versados na técnica poderíam fazer várias alterações às modalidades descritas sem abandonar o escopo desta invenção. Como tal, as várias modalidades ilustrativas dos presentes dispositivos não se destinam a ser limitadas às formas particulares descritas. De preferência, elas incluem todas as modificações e alternativas que caem dentro do escopo das reivindicações, e modalidades que não a mostrada podem incluir algumas ou todas as características da modalidade representada. Por exemplo, os componentes podem ser combinados como uma estrutura unitária. Ademais, quando apropriado, os aspectos de qualquer um dos exemplos descritos acima podem ser combinados com os aspectos de qualquer um dos outros exemplos descritos para formar exemplos adicionais tendo propriedades comparáveis ou diferentes e abordando os mesmos problemas ou problemas diferentes. Similarmente, dever-se-ia entender que os benefícios e vantagens descritos acima podem se referir a uma modalidade ou podem se referir a várias modalidades.
[0139]As reivindicações não são destinadas a incluir, e não deveríam ser interpretadas para incluir, limitações de dispositivo mais função ou etapa mais função, a menos que tal limitação seja explicitamente citada em uma dada
Petição 870180062119, de 19/07/2018, pág. 83/89
73/73 reivindicação usando a frase(s) “dispositivo para” ou “etapa para”, respectivamente.
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Claims (10)
- REIVINDICAÇÕES1. Sistema, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um módulo de centelhamento configurado para ser acoplado de forma removível à uma sonda, o módulo de centelhamento compreendendo uma ou mais paredes definindo uma câmara associada com uma saída de onda de choque, a câmara configurada para ser preenchida com líquido, um primeiro conector acoplado a uma ou mais paredes e configurado para ser eletricamente acoplado à sonda através do segundo conector da sonda, e uma pluralidade de eletrodos disposto na câmara para definir uma ou mais aberturas de centelhamento, pelo menos um eletrodo da pluralidade de eletrodos eletricamente acoplados ao conector da sonda, em que o módulo de centelhamento é removível da sonda como uma unidade única que inclui uma ou mais paredes, o conector da sonda e a pluralidade de eletrodos, e em que quando a câmara é preenchida com um líquido e o módulo de centelhamento é acoplado ao sistema de geração de pulsos através da sonda, a pluralidade de elétrodos é configurada para receber pulsos de tensão do sistema de geração de pulsos através dos primeiro e segundo conectores de modo que porções do líquido são vaporizadas para gerar ondas de choque terapêuticas que propagam através do líquido e da saída de onda de choque.
- 2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o módulo de centelhamento compreende adicionalmente uma dobradiça eletricamente acoplada ao primeiro eletrodo, a dobradiça configurada para permitir uma mudança na posição física do primeiro eletrodo em relação ao segundo eletrodo.
- 3. Sistema, de acordo com uma das reivindicações 1 a 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o módulo de centelhamento compreendePetição 870180062119, de 19/07/2018, pág. 85/892/4 adicionalmente uma tampa acusticamente permeável configurada para ser acoplada de forma removível à uma ou mais paredes, em que a pluralidade de eletrodos é disposta de forma removível na câmara.
- 4. Sistema, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o módulo de centelhamento compreende adicionalmente uma janela translúcida ou transparente incorporada no alojamento e posicionada de modo que uma porção da câmara é intermediária a janela translúcida ou transparente e a saída de onda de choque, em que a janela translúcida ou transparente é configurada para permitir um usuário do aparelho olhar através da janela translúcida ou transparente para a câmara do alojamento, para vizualizar, através da câmara e da saída das ondas de choque, uma região de um paciente compreendendo células alvo, e em que a pluralidade de eletrodos é posicionada dentro da câmara, de modo que a pluralidade de eletrodos não é visível para o usuário visualiza a região através da janela translúcida ou transparente.
- 5. Sistema, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente a sonda acoplada ao módulo de centelhamento, a sonda compreendendo: uma porção de pega, um conector de alta tensão posicionado em uma primeira extremidade da porção de pega e acoplado ao sistema de geração de pulso, o segundo conector posicionado em uma segunda extremidade da pega oposta da primeira extremidade, uma pluralidade de conectores elétricos acoplados ao conector de alta tensão e ao segundo conector,Petição 870180062119, de 19/07/2018, pág. 86/893/4 um comutador operado manualmente para a porção de pega e configurado para ser acoplado eletricamente ao sistema de geração de pulso.
- 6. Sistema, de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o módulo de centelhamento compreende adicionalmente uma ou mais paredes do módulo de centelhamento compreendem pelo menos um de pinos, ranhuras ou roscas, e duas conexões líquidas em comunicação fluídica com a câmara, e a sonda compreendendo adicionalmente pelo menos uma de ranhuras, pinos e roscas correspondentes para acoplar de forma liberável o módulo de centelhamento à sonda, e dois conduítes que se extendem da primeira extremidade da pega para a segunda extremidade da pega e acoplado às duas conexões de líquido do módulo de centelhamento, os dois conduítes configurados para permitir a circulação do líquido.
- 7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente um reservatório de líquido acoplado ao módulo de centelhamento através de um ou mais conectores para liquido, e uma bomba configurada para circular pelo menos uma porção do líquido do reservatório para a câmara através de um ou mais conectores para liquido.
- 8. Sistema, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente o sistema de geração de pulso acoplado à sonda, o sistema de geração de pulso compreendendo um primeiro circuito de bobina capacitiva/indutiva compreendendo uma bobina de indução configurada para serPetição 870180062119, de 19/07/2018, pág. 87/894/4 descarregada para aplicar pelo menos alguns dos pulsos de tensão, um comutador, e um capacitor, em que o capacitor e o comutador são acoplados em paralelo entre a bobina de indução e uma fonte de corrente.
- 9. Método, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de posicionar o módulo de centelhamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, adjacente a uma região de um paciente compreendendo células alvo, e gerar de forma eletro-hidráulica uma primeira pluralidade de ondas de choque utilizando o módulo de centelhamento de modo que a primeira pluralidade de ondas de choque propague através do líquido para as células alvo.
- 10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente, após ativar o sistema de geração de pulso para propagar a pluralidade de ondas de choque através do fluido, mudar uma posição física do primeiro eletrodo em relação ao segundo eletrodo, após mudar a posição física do primeiro eletrodo em relação ao segundo eletrodo, desacoplar o módulo de centelhamento da sonda, acoplar o segundo módulo de centelhamento na sonda, e após acoplar o segundo módulo de centelhamento na sonda, gerar de forma eletro-hidráulica uma segunda pluralidade de ondas de choque utilizando o segundo módulo de centelhamento.
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