BR112018008292B1

BR112018008292B1 - Sistema a laser para o tratamento seletivo da acne

Info

Publication number: BR112018008292B1
Application number: BR112018008292-9A
Authority: BR
Inventors: Marco Tagliaferri; Fabio Cannone
Original assignee: Quanta System S.P.A.
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2022-10-18
Also published as: RU2693673C1; US10543378B2; KR20180077263A; DK3370824T3; CN108348764A; IL258889A; PL3370824T3; CA3003228A1; HUE047903T2; CN108348764B; HK1258836A1; MX2018005441A; PT3370824T; US20180236260A1; CA3003228C; JP2018534110A; ITUB20155092A1; ES2774123T3; EP3370824B1; JP6793740B2

Abstract

SISTEMA A LASER PARA O TRATAMENTO SELETIVO DA ACNE. Um sistema a laser para o tratamento seletivo da acne que compreende: pelo menos duas fontes a laser (10) tendo comprimento de onda variando de 1690 a 1750 nm que suprem um primeiro e um segundo feixes de laser respectivamente; uma primeira fibra ótica de múltiplos modos (18) tendo um comprimento igual ou maior do que 5 m recebendo o dito primeiro feixe do laser; uma segunda fibra ótica de múltiplos modos (18) tendo um comprimento igual ou maior do que 5 m recebendo o dito segundo feixe do laser; um combinador ótico (20) recebendo as ditas primeira e segunda fibras óticas (18) e suprindo um terceiro feixe do laser para uma terceira fibra ótica (21); a dita terceira fibra ótica (21) tendo um comprimento igual ou maior do que 5 m; a dita terceira fibra ótica (21) recebe o dito terceiro feixe do laser e supre, na sua saída, um quarto feixe do laser; uma quarta fibra ótica (24) que recebe o dito quarto feixe do laser; uma peça manual (27) associada com a dita quarta fibra ótica (24); o dito quarto feixe do laser tendo uma variância de intensidade da distribuição menor do que ou igual a 15% com relação ao valor nominal médio, um diâmetro (...).

Description

DESCRIÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um sistema a laser para o tratamento seletivo da acne e método relativo.

[002] A acne é um dos problemas dermatológicos mais comuns. Ela tende a afetar homens e mulheres na adolescência, ocasionalmente persistindo na fase adulta. A acne ocorre principalmente na face na forma de pústulas que às vezes deixam cicatrizes permanentes com efeitos psicológicos evidentes no indivíduo. Em termos fisiológicos, a acne é, para os devidos efeitos, uma doença de pele crônica com evolução benigna, caracterizada por um processo inflamatório do folículo capilar e da glândula sebácea anexa. A glândula sebácea é rica em material lipídico e fica localizada no derma em uma profundidade variando de 0,5 mm a 4 mm da superfície da pele. Os tratamentos farmacológicos mais comuns acarretam o uso de peróxido de benzoíla, um agente poderoso antibacteriano e ceratolítico (isto é, capaz de remover as camadas de superfície da pele), disponível na forma de gel em concentrações variadas que, entretanto, podem causar dermatite. O ácido azelaico tem uma ação antibacteriana e é menos invasivo do que o peróxido de benzoíla, porém ele tem tempos de reação longos, variando de 1 a 4 meses. Nos casos de acne séria, a tretinoína é prescrita (por exemplo, creme Airol) ou isotretinoína (gel Isotrex) e/ou adapaleno (gel Differin), que são derivados sintéticos da vitamina A. Isso pode causar rubor e secura da pele, coceira e ardência e além do mais aumenta a sensibilidade à radiação solar.

[003] Para evitar os efeitos colaterais dos fármacos usados no tratamento da acne, durante a última década, o uso de radiação eletromagnética emitida por dispositivos de luz apropriados e/ou fontes a laser foi desenvolvido. O laser pulsado variando de 585 nm a 595 nm (Alster T S, McMeekin T O. Improvement of facial acne scars by the 585 nm flashlamp-pumped pulsed dye laser. J Am Acad Dermatol. 1996; 35:79-81), diodo a laser em 1450 nm, Erbium Glass Laser em 1540 nm (Laser Treatment of Acne Semin Plast Surg. Agosto 2007; 21(3): 167174. Light/laser therapy in the treatment of acne vulgaris J Cosmet Dermatol. Dez 2005;4(4):318-20).

[004] As fontes de laser ou os dispositivos de luz propostos nas referências prévias operam em um comprimento de onda incorreto para o tratamento seletivo da acne, isto é, eles emitem em um comprimento de onda no qual o coeficiente de absorção dos lipídios, encontrados em abundância na glândula sebácea, é mais baixo do que o coeficiente de absorção da água. Isso faz surgir um efeito indesejado de aquecimento térmico do tecido que circunda a glândula sebácea com um alto risco de danificá-lo. Em alguns casos, um “pré-esfriamento” do tecido que circunda a glândula sebácea com pulverização criogênica ou mais geralmente com líquidos frios foi proposto (“Acne treatment with a 1.450 wavelength laser and cryogen spray cooling, Lasers in Surgery and Medicine 31:106-114 2002). Embora estudos acadêmicos tenham demonstrado a validade desse tratamento, a presença da dita pulverização complica consideravelmente a operação e o controle do dispositivo além de aumentar o seu custo. É conhecido (US6605080 B1) que a melhor condição para reduzir o dano térmico nos tecidos que circundam a glândula sebácea é que a razão entre o coeficiente de absorção dos lipídios e o coeficiente de absorção da água seja ~0,5. Essa condição ocorre na região espectral variando de 1690 nm a 1750 nm. Em particular, em 1726 nm, o coeficiente de absorção dos lipídios é 10 cmM enquanto o coeficiente de absorção da água é 5 cmM.

[005] Somente dois estudos são conhecidos nos quais sistemas capazes de produzir a radiação a laser na faixa do comprimento de onda acima mencionada são descritos. Em 2006, o grupo do professor Rox R. Anderson executou testes preliminares com um “laser de elétron livre” tendo um comprimento de onda em 1720 nm chegando a conclusão que a faixa seletiva de absorção do lipídio em 1720 nm poderia ser de interesse para o tratamento seletivo de alvos da superfície (isto é, máximo de 2 mm) como as glândulas sebáceas da superfície (Selective Photothermolysis of Lipid-Rich Tissues: A Free Electron Laser Study Lasers in Surgery and Medicine 38:913-919 2006).

[006] Em 2011, uma fonte de fibra ótica foi desenvolvida com base na dispersão de Raman capaz de emitir radiação de laser em um comprimento de onda de 1708 nm (Photothermolysis of sebaceous glands in human skin ex vivo with a 1,708 micron Raman fiber laser and contact cooling Lasers in Surgery and Medicine 43:470-480 2011), mas, pelas razões discutidas acima, ela não foi ótima para o tratamento de acne. Atualmente as fontes comerciais de laser de fibra Raman são capazes de produzir no máximo 30 W, geralmente insuficiente, individualmente, para garantir o tratamento das glândulas sebáceas. Devido ao fenômeno da fototermólise seletiva (Selective Photothermolysis: Precise Microsurgery by Selective Absorption of Pulsed Radiation, Science, 220:524-527 1983), a glândula sebácea precisa ser alcançada por uma dose de energia (fluência) por um tempo que não exceda o tempo de difusão do calor, 0,1 s, e de tal modo a induzir um aumento de temperatura suficiente para destruí-la sem causar danos aos tecidos circundantes. É conhecido (US6605080B1 e US7060061B2) que o valor de fluência ótimo para o tratamento da acne fique na faixa de 1 a 50 J/cm2.

[007] O objetivo da presente invenção é apresentar um sistema a laser para o tratamento seletivo da acne tendo um comprimento de emissão particularmente adequado para o tratamento da acne.

[008] Um objetivo adicional é apresentar um sistema a laser com uma distribuição de intensidade de pico nivelado.

[009] Um objetivo adicional é apresentar um sistema a laser que tenha uma fluência suficiente para o tratamento da acne.

[0010] Um objetivo adicional é apresentar um sistema a laser que tenha uma fluência extremamente estável na emissão.

[0011] Um objetivo adicional é apresentar um sistema a laser que tenha uma saída do feixe de laser tendo um diâmetro suficientemente grande, de modo a garantir penetração suficiente no tecido.

[0012] De acordo com a presente invenção, os ditos objetivos e outros são atingidos por um sistema a laser para o tratamento seletivo da acne e um método relativo de acordo com as reivindicações anexas.

[0013] Essa solução oferece várias vantagens comparada com as soluções da técnica conhecida.

[0014] De acordo com a presente invenção, foi proposta uma solução que permite a produção de uma radiação a laser: • no comprimento de onda de 1726 nm, em geral dentro da faixa do comprimento de onda de 1690 nm a 1780 nm, assim reduzindo os efeitos do aquecimento devido à absorção da água nos tecidos que circundam a glândula sebácea, • com potência > 30 W, assim garantindo uma fluência apropriada para o processo, • tendo um feixe com uma distribuição de intensidade de pico nivelado (^ < 15%), isto é, adequada para o tratamento seletivo da glândula sebácea que não induz danos aos tecidos circundantes e com um diâmetro > 3,0 mm, • com fluência extremamente estável na emissão (flutuações < 3 %) assim não alterando a profundidade do processo com o tempo, • sem o uso de qualquer gás criogênico que possa criar choques térmicos na pele humana.

[0015] As características e vantagens da presente invenção serão evidentes com a descrição detalhada seguinte de uma modalidade prática sua, ilustrada por meio de exemplo não limitador nos desenhos acompanhantes, nos quais:

[0016] A figura 1 mostra esquematicamente um sistema a laser para o tratamento seletivo da acne, de acordo com a presente invenção,

[0017] A figura 2 mostra a propagação do feixe, pico nivelado à direita e gaussiano à esquerda, no tecido biológico com uma fluência (50 J/cm2) e diâmetro de 3,5 mm, onde o eixo geométrico X mostra a profundidade em cm e o eixo geométrico Y a dimensão em cm do feixe,

[0018] A figura 3 mostra o aumento de temperatura induzido no tecido: com A feixe gaussiano de 3,5 mm, com B feixe de pico nivelado de 3,5 mm, com C feixe gaussiano de 1 mm, com D feixe de pico nivelado de 1 mm, onde a caixa E evidencia a posição da glândula sebácea, o eixo geométrico X mostra a profundidade em cm e o eixo geométrico Y o °C,

[0019] A figura 4 mostra a evolução da distribuição de intensidade no leiaute proposto na figura 1 como mais bem especificado abaixo, onde o eixo geométrico X e o eixo geométrico Y mostram as dimensões do feixe (μm).

[0020] A requerente verificou que 50 J/cm2 podem ser atingidos com um laser de pontos de 4,0 mm de diâmetro, com aproximadamente 63 W de potência do laser, portanto, mais do que duas fontes de “laser de fibra Raman”. Seria suficiente reduzir a dimensão do laser de pontos para obter a fluência necessária para o processo com uma menor potência e, portanto, operar com um número menor de fontes de laser de fibra ótica. Por meio de exemplo, um ponto de 3,5 mm alcança 50J/cm2 com aproximadamente 50 W de potência do laser, portanto, mais do que uma fonte, e é possível obter a fluência de 50 J/cm2 com aproximadamente 16 W, isto é, uma única fonte de “laser de fibra Raman”, com um ponto tendo um diâmetro de 2,0 mm. Porém, como é evidente pelas simulações de Monte Carlo, a redução da dimensão do diâmetro do laser de pontos tem o efeito indesejado de reduzir o grau de penetração da radiação do laser no tecido biológico devido ao fenômeno de dispersão, assim reduzindo a efetividade do tratamento da acne. Consequentemente, considerando que as glândulas sebáceas estão em uma profundidade variando de 0,6 mm a 4 mm, é desejável ter lasers de pontos com diâmetro maior do que 2, 5 mm, de modo a garantir um tratamento efetivo da acne. Na técnica conhecida (WO2008008971A1) para garantir um determinado nível de penetração da radiação na pele, numerosas relações são introduzidas entre os comprimentos de onda da radiação a laser e o grau de penetração da radiação na pele. Consequentemente, seria necessário combinar uma pluralidade de fontes de laser em comprimentos de onda diferentes operando independentemente para evitar quaisquer efeitos indesejados nos tecidos não submetidos ao tratamento. Consequentemente, o uso de fontes de laser no comprimento de onda mais seletivo com um feixe de laser de diâmetro apropriado tendo uma distribuição de intensidade como reivindicado nesse documento aparenta ser uma solução ótima para resolver os problemas de penetração da radiação do laser no tecido. Consequentemente, tal grau de seletividade é alcançado no processo de tratamento da acne de modo a consideravelmente reduzir a ocorrência dos efeitos indesejados tais como: eritema, hipopigmentação, hiperpigmentação e edema. Uma consideração a mais é adicionada. A permissão do espaçamento do feixe do laser na pele, que é necessário como será evidente abaixo, induz perdas na cadeia ótica quantificável em aproximadamente 25% (4 lentes (2%) + 1 fibra (8%) + janela de safira (15%)). Portanto, para alcançar uma fluência de 50 J/cm2 com um laser de pontos de 4,0 mm, uma potência inicial do laser de aproximadamente 85 W é necessária, isto é, mais do que duas fontes, que se torna 65 W no caso de um ponto de 3,5 mm. A conclusão é que de modo a garantir simultaneamente a fluência necessária para o tratamento e a profundidade do processo (diâmetro do laser de pontos > 2,5 mm), pelo menos dois “lasers de fibra Raman” precisam ser usados. Outro fator que induz uma variação no nível de penetração da radiação no tecido é a instabilidade da potência do laser. De fato, devido ao processo de dispersão dos fótons na pele, flutuações na potência do laser induzem variações no nível de penetração da radiação no tecido biológico. Também é sabido que as fontes de fibra ótica com base no fenômeno da dispersão de Raman emitem um feixe tendo uma distribuição de intensidade gaussiana.

[0021] A requerente observou, por meio das simulações de Monte Carlo, que um feixe a laser no comprimento de onda de 1726 nm ou mais geralmente na faixa do comprimento de onda de 880nm a 935nm, 1150nm a 1230nm, 1690nm a 1780nm e 2250nm a 2350nm e tendo um perfil de intensidade gaussiana batendo em um tecido biológico como a pele humana, produz uma transferência forte de energia para dentro das camadas imediatamente adjacentes à superfície da pele, induzindo o seu aquecimento considerável (figura 2), assim anulando qualquer efeito de otimização do comprimento de onda. O gradiente de temperatura que forma (figura 3) é tal de modo a determinar um efeito terapêutico na glândula sebácea, posicionada em aproximadamente 0,6 mm da superfície da pele, mas, simultaneamente, leva ao dano biológico, isto é, necrose dos tecidos localizados entre a superfície da pele e a própria glândula. Além do que, experimentalmente, nos estudos nos quais um feixe foi aplicado com perfil de intensidade gaussiana, dano foi observado abaixo da glândula sebácea devido ao pico de intensidade típico do perfil do gradiente (gaussiano) usado (Photothermolysis of sebaceous glands in human skin ex vivo with a 1708 nm Raman fiber laser and contact cooling Lasers in Surgery and Medicine 43:470-480 2011). As mesmas simulações de Monte Carlo da requerente evidenciaram que um feixe de pico nivelado, isto é, um feixe de laser tendo uma uniformidade de distribuição de alta intensidade (variância da intensidade < 15% com relação ao valor nominal médio), é indubitavelmente a melhor solução para o tratamento seletivo das glândulas sebáceas. De fato, as simulações de Monte Carlo evidenciam que o aquecimento térmico induzido nas camadas mais próximas da superfície da pele por um feixe tendo um perfil de intensidade de pico nivelado é menor do que o aquecimento térmico induzido por um feixe tendo um perfil gaussiano (figura 2 e figura 3). Além do que, as mesmas simulações de Monte Carlo indicam que o grau de penetração no tecido por um feixe tendo distribuição de pico nivelado é aproximadamente 20% maior do que esse obtido com um perfil gaussiano. Aqui, é estabelecido que a distribuição de intensidade é de pico nivelado quando a razão (^) entre o desvio padrão da intensidade (δI) com relação ao valor médio da mesma intensidade (<|>) é menor do que um valor preestabelecido, por exemplo, < 15%.

[0022] O uso de um feixe de “pico nivelado” é preferido em várias aplicações (EP2407807A2, US5658275, US2008267814) e existem numerosas técnicas para obter o dito perfil do feixe começando de uma distribuição de intensidade de uma fonte de múltiplos modos. Em particular, em US6532244B1, um feixe de “pico nivelado” é obtido injetando um feixe de laser de múltiplos modos (número V > 2,405) em duas fibras de múltiplos modos e, na segunda fibra, chamada fibra de espaçamento, a fibra é curvada com um raio de curvatura apropriado (conhecido como técnica de curvatura). Soluções são também conhecidas (WO2011070306A1) nas quais um feixe de laser tendo perfil de intensidade gaussiana é convertido por meio de materiais não lineares em um feixe tendo uma distribuição de intensidade. Pode ser concluído que embora a solução do laser de fibra de Raman com emissão em 1726 nm aparente interessante para o tratamento seletivo das glândulas sebáceas, o limite tecnológico em termos de potência, por um lado, e a emissão de um perfil de intensidade gaussiana (modo único), por outro lado, a tornou, até agora, não aplicável para o tratamento de acne. Além do que, as soluções propostas na técnica conhecida para transformar um feixe com distribuição gaussiana em um feixe com distribuição de “pico nivelado” não são particularmente recomendadas. Em detalhes, a aplicação com a introdução do raio de curvatura, de modo a obter um feixe com uma distribuição de intensidade uniforme, em uma fibra não é aconselhável devido aos problemas de perda de potência induzida pela curvatura (D. Marcuse, “Curvature loss formula for optical fibers”, J. Opt. Soc. Am. 66 (3), 216 (1976)) e devido à probabilidade de criar microfraturas nas fibras submetidas à curvatura. Finalmente, as soluções que acarretam o uso de ótica discreta, tal como microlentes ou materiais não lineares induzem perdas de potência consideráveis na passagem da radiação a laser através dos materiais não lineares.

[0023] Portanto, embora as vantagens do uso de uma fonte de fibra ótica “Raman” (comprimento de onda e estabilidade na emissão) sejam evidentes, os limites (baixa potência e emissão de um perfil de intensidade gaussiana) comprometem a sua aplicação no tratamento da acne e as soluções presentes na literatura (curvatura) não são de modo a garantir a superação dos limites acima mencionados e a obtenção de um nível apropriado de uniformidade de distribuição de intensidade funcional para o tratamento seletivo da acne.

[0024] Um sistema a laser para o tratamento seletivo da acne, de acordo com a presente invenção, compreende uma ou mais fontes a laser de fibra ótica com base no efeito Raman; as figuras mostram três fontes. Por meio de exemplo, uma fonte de laser de fibra ótica 10 com base no efeito Raman é capaz de emitir radiação em 1726 nm, com uma potência na faixa de 30 W a 35 W.

[0025] De preferência, dentro da fonte 10, um laser vermelho é inserido ou um laser com qualquer outro comprimento de onda visível, com baixa potência (< 100 mW) em um comprimento de onda visível para o olho humano que age como um ponteiro na superfície da pele.

[0026] A fonte 10, sendo uma fonte Raman de fibra ótica, termina em uma fibra de modo único 11 tendo o número V < 2,405 com um comprimento tipicamente de 3 metros no qual um colimador ótico 12 pode ser conectado.

[0027] A radiação que emerge do colimador ótico 12 é colimada e tem um diâmetro na faixa de 3 mm a 5 mm. Desde que a fibra 11 é uma fibra de modo único, o perfil de intensidade da radiação que emerge do colimador 12 tem uma forma gaussiana (ver figura 4A). O colimador 12 é alinhado oticamente por meio de uma interface opto-mecânica 13 com uma das fibras de entrada 18 de um combinador de potência 20 em fibra ótica do tipo de fibra fundida.

[0028] A interface opto-mecânica 13 termina em um conector SMA 15 e a fibra de entrada 18 começa com um terminal do SMA 16.

[0029] A interface opto-mecânica 13 aloja dentro dela uma lente biconvexa 14, raio de curvatura R7 e comprimento focal efetivo f7, escolhida para maximizar a eficiência do acoplamento da radiação que emerge do colimador 12 dentro da fibra 18. A interface opto-mecânica 13 tem numerosos graus de liberdade tanto lineares quanto angulares. A fibra de entrada 18 forma parte do combinador de fibra ótica 20.

[0030] Como é conhecido (US20090016681 e US7272956), uma fibra ótica (“combinador de bomba”) é um dispositivo de fibra ótica passivo que permite que a dita fibra de saída 21 mais as fibras de entrada 18 sejam combinadas em uma única fibra. Na solução proposta nessa patente, o combinador de fibra ótica 20 é usado para combinar na fibra de saída 21 a potência de cada uma das m fontes 10. Sua configuração é m x n onde m é o número das fibras de entrada 18 enquanto n é o número das fibras de saída 21, que neste caso é um. Matematicamente, o dito dispositivo pode ser descrito por meio da equação:

onde Φa e Φb são o diâmetro das fibras de entrada e da fibra de saída respectivamente e NAa e NAb são a abertura numérica das fibras de entrada e da fibra de saída respectivamente. É conhecido que um combinador de fibra ótica opera para combinar a potência emitida por várias fontes a laser conectadas nele. Na técnica conhecida, não existe evidência do fato que o combinador é usado para transformar um feixe de perfil gaussiano em um feixe de perfil de “pico nivelado”, isto é, que ele age como um homogeneizador de perfil de intensidade. Na invenção apresentada nessa patente, a introdução do combinador de fibra junto com as especificações das suas fibras de entrada e de sua fibra de saída é funcional para obter esse resultado. A fibra de entrada é uma fibra de múltiplos modos com um número V: 2,405 < número V < 40 e tem um comprimento de > 5 metros. A fibra de saída é também uma fibra de múltiplos modos com um número V: 2,405 < número V < 75 e tem um comprimento de > 5 metros. Ela também termina com um conector SMA de posição livre 22. No leiaute proposto, as duas fibras óticas são enroladas com um raio de curvatura que é funcional somente para alojamento no dispositivo. Os enrolamentos da fibra ótica têm dois efeitos, que são desejáveis de evitar aqui. O primeiro é a perda de potência devido à curvatura (fenômeno das “perdas por curvatura”), o segundo é a ocorrência de microfraturas dentro da fibra curvada. O raio de enrolamento usado no leiaute proposto é maior do que 3 cm. A evidência experimental mostrou que o dito raio de curvatura não induz o fenômeno acima mencionado de “perdas por curvatura”. Em conclusão, o combinador de fibra ótica 20 que forma um único elemento com as fibras, ele é composto de 18 e 21, pode ser considerado um “operador ótico” que permite que um feixe com uma distribuição de intensidade de perfil gaussiano (figura 4A) seja transformado em um feixe com uma distribuição de intensidade uniforme adequada (figura 4C) e, como é conhecido, combine a potência de várias fontes de fibra ótica. Foi verificada evidência experimental que uma solução que usa somente as fibras 18 e 21, sem a presença do combinador 20, proporciona uma maior variância de distribuição de intensidade com o mesmo comprimento das fibras 18 e 21. Isto é, se ao invés do combinador de fibra fundida 20, os feixes do laser que emergem das fibras 18, tendo um comprimento igual ou maior do que 5 metros fossem acoplados na fibra 21, tendo um comprimento igual ou maior do que 5 metros, por meio da colimação e ótica de focalização, como na técnica conhecida, um feixe a laser tendo uma variância de distribuição de intensidade apropriada para o tratamento seletivo da acne não seria obtido depois da fibra 24. A técnica conhecida relata o uso de um “fardo de fibras” (US5394492) para combinar várias fibras óticas em uma única. É evidente para um versado na técnica que o método de interação dos modos de um feixe de laser em uma estrutura de fardo é completamente diferente desse que ocorre em um componente de fibra fundida, tal como um combinador ótico 20. Portanto, a dita solução não é aplicável para esta finalidade, desde que ela não garante a transformação de um feixe gaussiano em um feixe de “pico nivelado” independentemente do grau de variância da distribuição de intensidade exigida. A introdução do combinador de fibra ótica 20 também tem a vantagem de ter uma perda de intensidade de radiação do laser baixa, que não ocorre quando duas fibras são combinadas por meio de componentes óticos, tal como lentes e não exige alinhamento. Em conclusão, a solução proposta é baseada na concepção inteiramente original da presença de um combinador de fibras óticas, do tipo fundido, que, além do fato que suas fibras têm número V e parâmetros de comprimento específicos, age como um operador ótico capaz de gerar um feixe de “pico nivelado” com uma uniformidade de distribuição de intensidade apropriada sem ter que usar técnicas possivelmente invasivas na fibra ótica conhecida para um versado na técnica, tal como a curvatura (EP 2407807 A2).

[0031] O conector SMA 22 da fibra de saída 21 é conectado em um conector SMA adicional 23 que termina em um lado com uma fibra ótica de espaçamento 24. A fibra de espaçamento 24 é uma fibra de múltiplos modos tendo um número V igual ou perto do número V da fibra de saída 21. Seu núcleo pode ter um perfil circular, quadrado ou retangular. O seu comprimento não é um parâmetro de distinção da solução proposta. Ele é coberto em um revestimento protetor, de modo que ele não é danificado. Ele tem a única função de transportar o feixe do laser sobre o tecido biológico e se necessário estabelecer a forma bidimensional do perfil do feixe (circular, quadrada, etc.). O fato que ele é conectado na fibra de saída 21 e na peça manual 27 por meio de dois conectores SMA o torna um elemento facilmente substituível, isto é, ele é extremamente útil no campo de aplicação na eventualidade de falha ou dano. A conexão ótica entre a fibra de saída 21 e a fibra de espaçamento 24 é fornecida no meio de uma ou duas lentes. Em uma configuração possível, o feixe que emerge da fibra 21 é colimado com uma lente 8, com um comprimento focal f e depois focalizado pela lente 9, com um comprimento focal f, na fibra 24. A fibra 24 é mecanicamente conectada, por exemplo, por meio de um conector SMA de posição livre 25, em um conector SMA 26 de uma peça manual 27. A peça manual 27, que é colocada em contato com o tecido biológico durante o tratamento, permite que o feixe do laser que emerge da fibra 24 seja ampliado mais. A peça manual 27 consiste em um sistema ótico adaptado para produzir na janela de safira 32, que está posicionada no plano da imagem do dito sistema, uma imagem da superfície de saída da fibra 24 garantindo a mesma distribuição de intensidade e uma ampliação das dimensões do feixe do laser (comparar o painel c e o painel d da figura 4). No exemplo característico, o sistema ótico contém duas lentes 30 e 31, cuja razão entre os comprimentos focais determina o fator de ampliação M. A dita razão de ampliação é variável, assim obtendo aumentos diferentes da dimensão do ponto. Essa configuração ótica não varia uniformemente a distribuição da intensidade do feixe do laser. Para reduzir a temperatura das primeiras camadas da pele, um sistema “esfriador da pele” pode ser usado possivelmente posicionado na ponta da peça manual 27, que por meio de uma célula Peltier pode diminuir a temperatura da janela de safira 32 posicionada depois da lente 31. O dito sistema “esfriador da pele” permite que a temperatura seja regulada em uma faixa de 4°C a 10°C. A janela de safira 32 mais em geral é uma janela ótica escolhida por seu valor de condutividade térmica alta e transparência para a radiação de interesse que em qualquer caso não altera a forma do perfil de intensidade do feixe de laser.

[0032] Em um exemplo de modalidade do sistema a laser para o tratamento seletivo da acne de acordo com a presente invenção, o diâmetro do feixe do laser, tendo a distribuição de intensidade gaussiana, de 4,5 mm (1/e2) foi obtido na saída do colimador 12 com uma potência de aproximadamente 31 W em 1726 nm. O feixe bate na lente biconvexa 14 que tem a função de focalizar apropriadamente o feixe dentro da fibra 18. A fibra 18 é uma fibra de múltiplos modos tendo um diâmetro de núcleo Φa = 105 microns e abertura numérica NAa = 0,22. A fibra 18 na entrada do combinador de fibra ótica 20 tem um comprimento de 11 m. No exemplo proposto, três (m = 3) fontes a laser de fibra ótica 10, cada uma com uma potência emitida de 30 W no comprimento de onda de 1726 nm são combinadas juntas. Portanto, o combinador 20 tem uma configuração 3x1 e considerando que ele tem uma eficiência de transmissão maior do que 96%, a potência depois da saída 21 é maior do que 86 W. A fibra 21 é uma fibra de múltiplos modos tendo um diâmetro de Φb = 200 microns com uma abertura numérica de NAb =0,22 e comprimento de 11 m.

[0033] A lente 8 é uma lente asférica com comprimento focal de 8,18 mm, abertura numérica 0,49 e diâmetro de 10 mm. O feixe propaga para a lente 8 com uma divergência mínima (~0,073°) e é focalizado na fibra 24 pela lente asférica 9. A lente 9 tem um comprimento focal de 11,29 mm e diâmetro de 7,2 mm.

[0034] A fibra 24 é uma fibra de múltiplos modos tendo um diâmetro de núcleo de 200 mícrons, abertura numérica 0,22 e comprimento igual a 2 m. A eficiência do acoplamento da radiação que emerge da fibra 21 na fibra 24 é maior do que 96%. A radiação que emerge da fibra 24 com um diâmetro de 200 mícrons e abertura numérica 0,22 com um perfil de “pico nivelado” alcança a lente 30. A lente 30 é uma lente biconvexa tendo comprimento focal de 9 mm, enquanto a lente 31 é uma lente plana convexa tendo comprimento focal de 160 mm. Dessa maneira, um ponto é obtido no tecido biológico tendo diâmetro de aproximadamente 3,5 mm. Portanto, a fluência máxima disponível é 50J/cm2. Essa é a fluência de um ponto a laser no comprimento de onda de 1726 nm tendo um perfil de intensidade uniforme ^ ~ 5%, com relação ao valor nominal médio, isto é, de pico nivelado.

[0035] Para as finalidades propostas, um ponto do laser de pico nivelado é exigido, tendo diâmetro maior do que 2,5 mm, mais preferivelmente maior do que 3,0 mm, uma fluência disponível máxima maior do que 30 J/cm2, de preferência maior do que 40 J/cm2 e perfil de intensidade uniforme menor do que 15%, preferivelmente menor do que 10%, mais preferivelmente menor do que 5%. Para obter os ditos valores, é suficiente que o comprimento das fibras 18 e 21 seja maior do que 5 m, mais preferivelmente maior do que 10 m.

[0036] A evolução do perfil de intensidade na cadeia ótica acima descrita é mostrada na figura 4.

[0037] A figura 4A mostra o perfil de distribuição de intensidade do feixe a laser que emerge do colimador 12 da fonte de fibra ótica 10.

[0038] A figura 4B da figura mostra o perfil de distribuição de intensidade do feixe de laser na extremidade da fibra 18. A distribuição da intensidade não é uniforme (^ = 14%), de fato pontos quentes podem ser observados.

[0039] A figura 4C da figura mostra o perfil de distribuição da intensidade na extremidade da fibra 21. A distribuição da intensidade é uniforme (^ = 5%), isto é, o feixe é de “pico nivelado”.

[0040] A figura 4D da figura mostra o perfil da distribuição de intensidade depois da peça manual 27, isto é, depois da fibra 24. A distribuição da intensidade é idêntica àquela depois da fibra 21.

[0041] O sistema descrito apresenta a combinação de potência e modifica a distribuição da intensidade de gaussiano para pico nivelado, de três fontes tendo o mesmo comprimento de onda, em particular 1726 nm. O mesmo princípio pode ser aplicado também a um sistema que combina m fontes tendo comprimentos de onda diferentes. Esse caso é particularmente interessante para aplicações cirúrgicas que exigem o uso, combinado ou alternado no tempo, de um comprimento de onda a ser usado para produzir o efeito da vaporização ou resseção de um tecido, combinado com um comprimento de onda que apresenta um efeito de coagulação (isto é, 1920 a 2010 nm para vaporização e 1470 a 1560 nm para coagulação). Um terceiro comprimento de onda, no espectro visível, poderia ser usado como radiação ponteira, em particular no espectro vermelho (635 a 655 nm) ou no espectro verde (532 nm). Além do que, a dita solução pode ser estendida em geral a todas as faixas de comprimento de onda, nas quais o coeficiente de absorção dos lipídios é maior do que o coeficiente de absorção da água, em particular: 880nm a 935nm, 1150nm a 1230nm, 1690nm a 1780nm e 2250nm a 2350nm.

Claims

1. Sistema a laser para o tratamento seletivo da acne, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos duas fontes a laser (10) tendo um comprimento de onda variando de 1690 a 1750 nm que são adaptadas para suprir um primeiro e um segundo feixes de laser respectivamente tendo forma gaussiana, para uma fibra ótica de modo único respectiva (11); uma primeira fibra ótica de múltiplos modos (18) tendo um comprimento igual ou maior do que 5 m adaptada para receber o dito primeiro feixe do laser; uma segunda fibra ótica de múltiplos modos (18) tendo um comprimento igual ou maior do que 5 m adaptada para receber o dito segundo feixe do laser; um combinador ótico de fibra fundida (20) conectado nas ditas primeira e segunda fibras óticas (18) e adaptado para suprir um terceiro feixe do laser para uma terceira fibra ótica (21); a dita terceira fibra ótica (21) tendo um comprimento igual ou maior do que 5 m; a dita terceira fibra ótica (21) é conectada em uma saída do dito combinador ótico de fibra fundida (20) e é adaptada para receber o dito terceiro feixe do laser e para prover, na sua saída, um quarto feixe do laser; uma quarta fibra ótica (24) que é adaptada para receber o dito quarto feixe do laser; uma peça manual (27), compreendendo duas lentes (30, 31), a razão de cujos comprimentos focais determinando um fator de ampliação, a dita peça manual sendo associada com a dita quarta fibra ótica (24); tal que a saída do feixe do laser do sistema a laser tem uma variância de intensidade da distribuição menor do que ou igual a 15% do valor nominal médio, um diâmetro maior do que 2,5 mm e uma fluência disponível máxima maior do que 30 J/cm2.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas primeira e segunda fibras óticas (18) têm um parâmetro V variando de 2,405 a 40.

3. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita terceira fibra ótica (21) tem um parâmetro V maior do que ou igual ao parâmetro V da dita primeira fibra ótica (18).

4. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita quarta fibra ótica (24) tem um parâmetro V maior do que ou perto do parâmetro V da dita terceira fibra ótica (21).

5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita primeira fibra ótica (18) tem um diâmetro de 105 mícrons e abertura numérica de 0,22.

6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita terceira fibra ótica (21) tem um diâmetro de 200 mícrons e abertura numérica maior do que ou igual a 0,22.

7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita peça manual (27) compreende recurso (30, 31) para amplificar o dito quarto feixe do laser e uma janela de safira (32) posicionada no plano da imagem do sistema ótico composta do recurso (30) e (31).