BR112020026163A2 - detecção de realimentação para um dispositivo de tratamento - Google Patents

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Abstract

Um sistema inclui uma óptica de foco configurada para convergir um feixe de radiação eletromagnética (EMR) para uma região focal localizada ao longo de um eixo ótico. O sistema inclui também um detector configurado para detectar uma radiação de sinal emanando de uma localização predeterminada ao longo do eixo ótico. O sistema inclui adicionalmente um controlador configurado para ajustar um parâmetro do feixe de EMR com base em parte na radiação de sinal detectada pelo detector. O sistema inclui também uma janela localizada em uma profundidade predeterminada longe da região focal, entre a região focal e a óptica de foco ao longo do eixo ótico, em que a janela é configurada para fazer contato com uma superfície de um tecido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DETEC- ÇÃO DE REALIMENTAÇÃO PARA UM DISPOSITIVO DE TRATA- MENTO". Referência Cruzada Para Pedidos Relacionados
[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. No. 62/688.940, intitulado "Pigment Detection for a Therapeutic Devi- ce", depositado em 22 de junho de 2018, do pedido Provisório U.S. No. 62/688.913, intitulado "Diffractive Optics for EMR-Based Tissue Treatment", depositado em 22 de junho de 2018, e do Pedido Provisó- rio U.S. No. 62/688.855, intitulado "Selective Plasma Generation for Tissue Treatment", depositado em 22 de junho de 2018. A totalidade de cada uma destes pedidos está incorporada pela referência. Antecedentes
[002] Melasma ou chloasma faciei (a máscara de gravidez) é uma condição de pele comum caracterizada por máculas e manchas irregulares e bem demarcadas de marrom claro a marrom escuro acin- zentado na face. Acredita-se que as máculas sejam por causa de su- perprodução de melanina, a qual é absorvida pelos queratinócitos (me- lanose epidérmica) ou depositada na derme (melanose dérmica, mela- nófagos). A aparência pigmentada do melasma pode ser agravada por certas condições tais como gravidez, exposição ao sol, certas medica- ções (por exemplo, anticoncepcionais orais), genética e níveis hormo- nais. A condição pode ser classificada como epidérmica, dérmica, ou mista dependendo da localização do excesso de melanina. Sintomas exemplares de melasma incluem principalmente as manchas ou mácu- las escuras formadas irregularmente, as quais são encontradas co- mumente na parte superior da face, nariz, lábio superior e testa. Estes manchas frequentemente se desenvolvem gradualmente ao longo do tempo.
[003] Melasma pode causar constrangimento e sofrimento consi-
deráveis. É especialmente problemático para mulheres e tons de pele mais escuros, impactando até 30% das mulheres do sudeste asiático, assim como muitas mulheres latino-americanas. Somente 1 em 4 a 1 em 20 indivíduos afetados são do sexo masculino, dependendo do es- tudo populacional. Aproximadamente 6 milhões de mulheres nos EUA lidam com melasma, de acordo com a Academia Americana de Der- matologia. Em todo o mundo, o número de pessoas com melasma é estimado em 157 milhões de pessoas na Ásia/Pacífico, 58 milhões na América Latina e 3 milhões na Europa. Melasma de uma maneira geral aparece entre as idades de 20-40. Como não existe cura para o me- lasma, pacientes norte-americanos em tratamento para melasma cor- rentemente experimentam muitos tipos diferentes de tratamento. 79% de medicações tópicas dos pacientes nos EUA; enquanto que 37% usam tratamento oral; e 25% usam um laser.
[004] Ao contrário de outras estruturas pigmentadas que tipica- mente estão presentes na região epidérmica da pele (isto é, na super- fície de tecido ou perto dela), melasma dérmico (ou profundo) frequen- temente é caracterizado por presença generalizada de melanina e me- lanófagos em partes da derme subjacente. Portanto, tratamento de melasma dérmico (por exemplo, clareamento da aparência de regiões pigmentadas escurecidas) pode ser particularmente desafiador por causa da maior dificuldade em acessar e afetar tais células e estrutu- ras pigmentadas localizadas mais profundas dentro da pele. Portanto, tratamentos de rejuvenescimento de pele convencionais tais como descascamentos faciais (laser ou produto químico), dermoabrasão, agentes tópicos e outros mais, os quais afetam principalmente a epi- derme sobrejacente (e frequentemente são o primeiro curso de trata- mento para melasma), podem não ser efetivos no tratamento de me- lasma dérmico.
[005] Adicionalmente, até 50% dos pacientes com melasma tam-
bém experimentam outros problemas de hiperpigmentação. Dentre todos os distúrbios pigmentares, melasma é aquele para o qual a mai- or proporção de pacientes provavelmente consultará um dermatologis- ta. O tratamento deste distúrbio permanece desafiador dado o enten- dimento incompleto da patogênese, sua cronicidade e taxas de reinci- dência. Após tratamento, o melasma pode reaparecer, frequentemente pior do que antes do tratamento. E tratamentos tópicos que podem funcionar no tratamento de melasma epidérmico falham em tratar efe- tivamente melasma dérmico ou misto. Sumário
[006] Tem sido observado que aplicação de luz ou energia óptica de certos comprimentos de onda pode ser fortemente absorvida por células pigmentadas, danificando-as desse modo. Entretanto, um tra- tamento efetivo de melasma dérmico usando energia óptica introduz vários obstáculos. Por exemplo, células pigmentadas na derme devem ser visadas com energia óptica suficiente de comprimento(s) de onda apropriado(s) para rompê-las ou danificá-las, o que pode liberar ou destruir parte da pigmentação e reduzir a aparência pigmentada. En- tretanto, tal energia pode ser absorvida por pigmento (por exemplo, melanina) no tecido de pele sobrejacente, tal como a epiderme e der- me superior. Esta absorção próxima à superfície pode resultar em da- no excessivo da parte externa da pele, e entrega insuficiente de ener- gia para a derme mais profunda para afetar as células pigmentadas na mesma. Além disso, dano térmico moderado aos melanócitos conten- do melanina, localizados na camada basal da epiderme, pode desen- cadear um aumento na produção de melanina (por exemplo, hiperpig- mentação) e dano térmico grave aos melanócitos pode desencadear uma diminuição na produção de melanina (por exemplo, hipopigmen- tação).
[007] A Pigmentary Disorders Academy (PDA) avaliou a eficácia clínica de tipos diferentes de tratamento de melasma em uma tentativa para obter uma opinião de consenso sobre o tratamento. Seus esfor- ços foram divulgados em um artigo intitulado "Treatment of Melasma" por M. Rendon e outros, publicado no Jornal da Academia Americana de Dermatologia em maio de 2006. Rendon e outros analisaram litera- tura relacionada com tratamento de melasma nos 20 anos anteriores e fizeram determinações com base em sua análise. Rendon e outros de- terminaram que "O consenso do grupo foi que terapia de primeira linha para melasma deveria consistir de terapias tópicas efetivas, principal- mente combinações triplas fixas". E que "lasers devem ser usados ra- ramente no tratamento de melasma e, se aplicados, tipo de pele deve ser levado em conta".
[008] Uma crítica ao relatório abrangente de Rendon e outros so- bre tratamento de melasma pode ser que ele é antiquado, tendo sido publicado em 2006. Um artigo mais recente de M. Sadeghpour e ou- tros publicado em 2018 em Advances in Cosmetic Surgery intitulado "Advances in the Treatment of Melasma" tenta analisar tratamento cor- rente de modalidades de melasma. Sadeghpour e outros concluem igualmente que "Terapia tópica permanece o padrão de ouro para te- rapia de primeira linha para melasma usando filtros solares de espec- tro amplo e creme de hidroquinona de 4%, tretinoína ou cremes de combinação tripla". Sadeghpour e outros notaram que melasma dérmi- co é mais difícil de tratar "porque destruição destes melanossomas frequentemente é acompanhada por inflamação significativa que por sua vez também estimula melanogênese".
[009] Portanto, existe uma grande necessidade não atendida pa- ra um tratamento mais eficaz e seguro para melasma e outros distúr- bios pigmentares difíceis de tratar.
[0010] Abordagens têm sido desenvolvidas que envolvem aplica- ção de energia óptica em localizações de tratamento pequenas e dis-
tintas na pele que são separadas por tecido saudável para facilitar ci- catrização. Visar precisamente as localizações de tratamento (por exemplo, localizadas em camada dérmica) com especificidade desejá- vel enquanto que evitando danos ao tecido saudável ao redor da loca- lização de tratamento (por exemplo, na camada epidérmica) pode ser desafiador. Isto exige, por exemplo, um sistema ótico com abertura numérica (NA) alta para focalizar um feixe de laser em uma localiza- ção de tratamento. O sistema ótico de NA alta entrega uma fluência em foco suficientemente alta (isto é, densidade de energia) para a derme, enquanto mantendo uma fluência fora de foco suficientemente baixa na epiderme. A Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2016/0199132, intitulada "Method and Apparatus for Treating Dermal Melasma" tem mostrado esta técnica como sendo vantajosa para tra- tamento de pigmentação dérmica incluindo melasma em ambientes de pesquisa.
[0011] Entretanto, esta técnica exige que uma região focal forma- da pelo sistema ótico de NA alta seja localizada precisamente (por exemplo, dentro de uma tolerância de cerca de +/- 25 μm) em uma profundidade dentro de um tecido alvo. Por exemplo, melanócitos tipi- camente estão localizados dentro de uma camada basal da epiderme em uma profundidade de cerca de 100 μm. Melanófagos dérmicos responsáveis por melasma profundo podem estar presentes na derme superior exatamente debaixo da camada basal da epiderme (por exemplo, 50 μm abaixo). Portanto, uma diferença em profundidade de região focal de umas poucas dezenas de micrômetros pode se tornar a diferença entre tratar efetivamente pigmentação dérmica e danificar de modo involuntário melanócitos e potencialmente causar resultados cosméticos debilitantes (por exemplo, hipopigmentação). Em parte por este motivo, um sistema baseado em EMR que trate efetivamente pigmentação dérmica ainda não se tornou disponível comercialmente.
[0012] Portanto, é desejável desenvolver um sistema de tratamen- to baseado em EMR que localize com segurança uma região focal em uma profundidade prescrevida dentro de uma tolerância de dezenas de micrômetros (por exemplo, de cerca de ±100 μm, de cerca de ±10 μm, de cerca de ±1 μm, etc.) Adicionalmente, pode ser desejável que o sistema de tratamento baseado em EMR alcance este desempenho em parte por meio de calibração, por exemplo, ao colocar periodica- mente a região focal em uma referência tendo uma profundidade co- nhecida. Além disso, pode ser desejável que a referência usada duran- te calibração seja usada durante tratamento. Por exemplo, a referência pode incluir uma interface que estabelece um contato robusto com a região de tratamento e estabiliza a região de tratamento.
[0013] Algumas abordagens desenvolvidas para tratamento de pigmento dérmico, como aquelas delineadas por Anderson e outros, podem empregar geração seletiva de plasma termiônico como um meio de tratamento. Nestes casos, fluência de laser em uma região focal dentro da derme está acima de um limiar de plasma termiônico (por exemplo, de 109 W/cm2), mas abaixo de um limiar de ruptura ópti- ca (por exemplo, de 1012 W/cm2). Isto causa formação de plasma sele- tivamente quando a região focal está localizada em um tecido pigmen- tado (por exemplo, melanina) dentro da derme sem gerar um plasma em tecido não pigmentado na derme ou tecido epidérmico pigmentado acima da região focal. O plasma termiônico formado seletivamente rompe ou danifica o pigmento e tecido circundante. Este rompimento no final resulta em clareamento do pigmento dérmico. Portanto, pre- sença de plasma durante tratamento dentro de um tecido sendo trata- do pode ser indicativa de tratamento eficaz em algumas modalidades. Como a seleção de parâmetros para tratamentos de pele baseados em laser frequentemente depende do tipo de pele e, portanto, é de- pendente de cada paciente individual, a presença de plasma pode ser usada como uma indicação de que parâmetros de tratamento corretos foram alcançados. Esta realimentação, portanto, é desejável para tra- tamento bem-sucedido de uma condição, tal como melasma, em popu- lações que de uma maneira geral são mal atendidas por tratamento baseado em laser (por exemplo, aquelas com tipos de peles mais es- curas).
[0014] Alternativamente, em alguns casos, propriedades de um plasma detectado podem indicar que o tratamento está tendo um efei- to adverso. Por exemplo, em algumas modalidades uma janela trans- missora é colocada em uma pele sendo tratada para tomar como refe- rência a pele e impedi-la de deslocar durante tratamento. É possível que o tratamento falhe quando o feixe de laser incide na janela. Corro- são da janela impede transmissão mais eficiente do laser para o tecido e frequentemente coincide com formação de plasma muito claro na janela propriamente dita. Se o tratamento continuar com uma janela corroída é provável que acúmulo de calor dentro da janela cause da- nos à epiderme da pele (por exemplo, queimação e bolhas). Portanto, é vantajoso empregar realimentação para detectar formação de plas- ma dentro da janela e interromper o tratamento quando ela ocorre.
[0015] A partir do exposto, pode ser entendido que formação de plasma durante tratamento pode ser tanto vantajosa quanto prejudicial para o tratamento. Assim, sistemas e métodos que fornecem detecção de plasma podem detectar propriedades do plasma e distinguir entre plasma benéfico ao tratamento de tecido e plasma prejudicial ao tra- tamento de tecido continuamente em tempo real.
[0016] Pode ser desejável em algumas modalidades imagear o tecido sendo tratado a partir da perspectiva do dispositivo de tratamen- to e projetar esta vista em uma tela para visualização pelo médico. Em um aspecto, colocação de um dispositivo de tratamento tipicamente obstrui a visão de um médico para o tecido sendo tratado. Assim, ima-
geamento de tecido pode facilitar colocação precisa do dispositivo de tratamento para visar o tecido afetado. Adicionalmente, como o objeti- vo de tratamento de muitas doenças pigmentares é estético (por exemplo, melhorar a aparência da pele), as imagens da pele podem ser adquiridas de modo consistente em condições de imageamento repetíveis (por exemplo, iluminação e distância) durante imageamento de maneira que resultados de tratamento possam ser verificados.
[0017] Tem sido longa a espera das pessoas que sofrem com do- enças pigmentares, tal como melasma, para que um tratamento base- ado em EMR para sua doença seja amplamente disponibilizado. Por- tanto, tal como discutido com mais detalhes a seguir, um sistema de tratamento baseado em EMR é fornecido que fornece posicionamento de profundidade repetível da região focal dentro de um tecido alvo. Os sistemas e métodos revelados também podem detectar e registrar eventos de plasma a fim de documentar e rastrear segurança e efetivi- dade de tratamento e imagear o tecido tratado para entregar precisa- mente EMR para a região de tratamento. Estas capacidades abordam vários problemas técnicos impedindo correntemente tratamento bem- sucedido difundido de pigmentação dérmica e de outras doenças de pele difíceis de tratar com sistemas baseados em EMR.
[0018] Em uma modalidade, um sistema é fornecido. O sistema pode incluir uma óptica de foco, um detector, um controlador e uma janela. A óptica de foco pode ser configurada para convergir um feixe de radiação eletromagnética (EMR) para uma região focal localizada ao longo de um eixo ótico. O detector pode ser configurado para de- tectar uma radiação de sinal emanando de uma localização predeter- minada ao longo do eixo ótico. O controlador pode ser configurado pa- ra ajustar um parâmetro do feixe de EMR com base em parte na radia- ção de sinal detectada pelo detector. A janela pode ser localizada a uma profundidade predeterminada distante da região focal, entre a re-
gião focal e a óptica de foco ao longo do eixo ótico. A janela pode ser configurada para fazer contato com uma superfície de um tecido.
[0019] Em uma outra modalidade, o feixe de EMR pode ser confi- gurado para gerar um plasma na localização predeterminada ao longo do eixo ótico. A radiação de sinal pode emanar do plasma.
[0020] Em uma outra modalidade, a radiação de sinal pode ema- nar de uma interação entre o feixe de EMR e a janela.
[0021] Em uma outra modalidade, a óptica de foco pode ser confi- gurada adicionalmente para imagear a radiação de sinal detectada pe- lo detector.
[0022] Em uma outra modalidade, o sistema pode incluir adicio- nalmente um scanner configurado para varrer a região focal de uma primeira região dentro do tecido para uma segunda região dentro do tecido.
[0023] Em uma outra modalidade, o feixe de EMR pode ser confi- gurado adicionalmente para gerar um plasma termiônico na região fo- cal.
[0024] Em uma outra modalidade, a janela pode ser configurada adicionalmente para transmitir o feixe de EMR.
[0025] Em uma outra modalidade, a óptica de foco pode ser confi- gurada adicionalmente para convergir o feixe de EMR em uma abertu- ra numérica (NA) de pelo menos 0,3.
[0026] Em uma outra modalidade, o parâmetro do feixe de EMR pode incluir pelo menos um de: uma energia de pulso, uma taxa de repetição, uma duração de pulso, uma localização de região focal, um tamanho de região focal, um comprimento de onda ou uma potência.
[0027] Em uma outra modalidade, a radiação de sinal pode incluir pelo menos um de: uma luz visível, uma luz infravermelha, um sinal acústico, um sinal ultrassônico, um sinal de rádio ou uma temperatura.
[0028] Em uma modalidade, um método é fornecido. O método pode incluir contactar, usando uma janela, uma superfície de um teci- do. O método também pode incluir convergir, usando uma óptica de foco, um feixe de radiação eletromagnética (EMR) para uma região focal localizada ao longo de um eixo ótico. O método pode incluir adi- cionalmente detectar, usando um detector, uma radiação de sinal emanando de uma localização ao longo do eixo ótico. O método pode incluir adicionalmente ajustar, usando um controlador, um parâmetro do feixe de EMR com base em parte na radiação de sinal detectada. O método também pode incluir posicionar a região focal dentro do tecido a uma distância predeterminada da superfície do tecido.
[0029] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio- nalmente gerar, usando o feixe de EMR, um plasma na localização ao longo do eixo ótico. A radiação de sinal pode emanar do plasma.
[0030] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio- nalmente direcionar o feixe de EMR convergente incidente na janela. A radiação de sinal pode emanar de uma interação entre o feixe de EMR e a janela.
[0031] Em uma outra modalidade, o método inclui adicionalmente imagear, usando a óptica de foco, a radiação de sinal incidente no de- tector.
[0032] Em uma outra modalidade, o método inclui adicionalmente varrer, usando um scanner, a região focal de uma primeira região den- tro do tecido para uma segunda região dentro do tecido.
[0033] Em uma outra modalidade, o método inclui adicionalmente gerar, usando o feixe de EMR, um plasma termiônico na região focal.
[0034] Em uma outra modalidade, o método inclui adicionalmente transmitir o feixe de EMR através da janela.
[0035] Em uma outra modalidade, a óptica de foco é configurada adicionalmente para convergir o feixe de EMR em uma abertura numé- rica (NA) de pelo menos 0,3.
[0036] Em uma outra modalidade, o parâmetro do feixe de EMR pode incluir pelo menos um de: uma energia de pulso, uma taxa de repetição, uma duração de pulso, uma localização de região focal, um tamanho de região focal, um comprimento de onda ou uma potência.
[0037] Em uma outra modalidade, a radiação de sinal inclui pelo menos um de: uma luz visível, uma luz infravermelha, um sinal acústi- co, um sinal ultrassônico, um sinal de rádio ou uma temperatura.
[0038] Em uma modalidade, um sistema é fornecido. O sistema pode incluir uma óptica de foco, uma janela, um detector ótico, um controlador e um estágio. A óptica de foco pode ser configurada para focalizar um feixe de radiação eletromagnética (EMR) em uma região focal localizada ao longo de um eixo ótico. A janela pode cruzar o eixo ótico e pode ser configurada para contactar uma superfície de um teci- do. O detector ótico pode ser configurado para detectar uma radiação de sinal emanando de uma interação do feixe de EMR com a janela. O controlador pode ser configurado para determinar uma posição de re- ferência onde uma parte da região focal é substancialmente coinciden- te com uma superfície da janela. O estágio pode ser configurado para transladar a região focal para uma posição de tratamento que está lo- calizada a uma distância predeterminada da posição de referência.
[0039] Em uma outra modalidade, a óptica de foco e o estágio po- dem ser configurados para situar a posição de tratamento dentro de um tecido.
[0040] Em uma outra modalidade, a posição de tratamento pode ficar localizada dentro de um tecido dérmico.
[0041] Em uma outra modalidade, o feixe de EMR pode ser confi- gurado para gerar um plasma termiônico na região focal.
[0042] Em uma outra modalidade, o feixe de EMR pode incluir um pulso tendo uma duração de pulso de pelo menos 1 picossegundo.
[0043] Em uma outra modalidade, a óptica de foco pode ser confi-
gurada adicionalmente para imagear a radiação de sinal incidente no detector.
[0044] Em uma outra modalidade, o controlador pode ser configu- rado adicionalmente para determinar a posição de referência ao de- terminar uma largura transversal do feixe de EMR incidente na super- fície da janela, com base na radiação de sinal, e transladar a região focal até que a largura transversal tenha um valor mínimo.
[0045] Em uma outra modalidade, o detector pode ser configurado adicionalmente para detectar uma intensidade da radiação de sinal, e o controlador pode ser configurado adicionalmente para determinar a posição de referência ao transladar a região focal até que a intensida- de da radiação de sinal tenha um valor máximo.
[0046] Em uma outra modalidade, a óptica de foco pode ser confi- gurada adicionalmente para convergir um segundo feixe de EMR para uma segunda região focal. O segundo feixe de EMR pode ter pelo me- nos um de: um comprimento de onda que é idêntico a um comprimen- to de onda do feixe de EMR ou um comprimento de onda que é dife- rente do comprimento de onda do feixe de EMR. O segundo feixe de EMR pode ser configurado para efetuar uma mudança desejada no tecido.
[0047] Em uma outra modalidade, o estágio pode ser configurado para transladar a região focal ao transladar pelo menos um de: a ópti- ca de foco, um ou mais elementos óticos e a janela.
[0048] Em uma modalidade um método é fornecido que inclui con- vergir, usando uma óptica de foco, um feixe de radiação eletromagné- tica (EMR) para uma região focal localizada ao longo de um eixo ótico. O método também pode incluir detectar, usando um detector, uma ra- diação de sinal emanando de uma interação do feixe de EMR e uma janela cruzando o eixo ótico. O método pode incluir adicionalmente determinar, usando um controlador, uma posição de referência ao lon-
go do eixo ótico com base na radiação de sinal detectada. Na posição de referência, uma parte da região focal pode ser substancialmente coincidente com uma superfície da janela. O método pode incluir adi- cionalmente transladar a região focal para uma posição de tratamento localizada a uma distância predeterminada da posição de referência.
[0049] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio- nalmente contactar, usando a janela, uma superfície de um tecido, de tal maneira que a posição de tratamento pode ser localizada dentro do tecido.
[0050] Em uma outra modalidade, a distância predeterminada po- de ser configurada para localizar a posição de tratamento dentro de um tecido dérmico.
[0051] Em uma outra modalidade, o feixe de EMR pode ser confi- gurado para gerar um plasma termiônico na região focal.
[0052] Em uma outra modalidade, o feixe de EMR pode incluir um pulso tendo uma duração de pulso de pelo menos 1 picossegundo.
[0053] Em uma outra modalidade, detectar a radiação de sinal po- de incluir adicionalmente imagear, usando a óptica de foco, a radiação de sinal incidente no detector.
[0054] Em uma outra modalidade, determinar a posição de refe- rência pode incluir adicionalmente determinar, usando o controlador, uma largura transversal do feixe de EMR incidente na superfície da janela, com base na radiação de sinal, e transladar a região focal ao longo do eixo ótico até que a largura transversal tenha um valor míni- mo.
[0055] Em uma outra modalidade, determinar a posição de refe- rência pode incluir adicionalmente detectar, usando o detector, uma intensidade da radiação de sinal, e transladar a região focal até que a intensidade da radiação de sinal tenha um valor máximo.
[0056] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio-
nalmente convergir, usando a óptica de foco, um segundo feixe de EMR para uma segunda região focal. O segundo feixe de EMR pode ter pelo menos um de: um comprimento de onda que é idêntico a um comprimento de onda do feixe de EMR ou um comprimento de onda que é diferente do comprimento de onda do feixe de EMR. O segundo feixe de EMR pode ser configurado para efetuar uma mudança dese- jada no tecido.
[0057] Em uma outra modalidade, transladar a região focal pode incluir adicionalmente transladar pelo menos um de a óptica de foco, um ou mais elementos óticos e a janela.
[0058] Em uma modalidade, um sistema é fornecido e pode incluir uma fonte de radiação, uma janela, uma óptica de foco, um scanner, um detector e um controlador. A fonte de radiação pode ser configura- da para gerar uma radiação de tratamento configurada para efetuar uma mudança desejada em um tecido. A janela pode ser configurada para contactar uma superfície do tecido. A óptica de foco pode ser configurada para focalizar a radiação de tratamento em uma região focal configurada para gerar um plasma na região focal. O scanner pode ser configurado para varrer a região focal. O detector pode ser configurado para detectar uma radiação de sinal emanando do plas- ma. O controlador pode ser configurado para determinar se o plasma está pelo menos parcialmente localizado dentro da janela, com base na radiação de sinal detectada, e para controlar um ou mais parâme- tros da radiação de tratamento com base na determinação.
[0059] Em uma outra modalidade, o controlador pode ser configu- rado adicionalmente para determinar uma ou mais propriedades do plasma.
[0060] Em uma outra modalidade, a uma ou mais propriedades do plasma podem incluir pelo menos um de a presença de um plasma, uma intensidade de um plasma, um conteúdo espectral de um plasma e uma posição de um plasma.
[0061] Em uma outra modalidade, o controlador pode ser configu- rado adicionalmente para terminar a radiação de tratamento com base na determinação.
[0062] Em uma outra modalidade, o um ou mais parâmetros da radiação de tratamento podem incluir pelo menos um de uma energia por pulso, uma taxa de repetição, uma posição de uma região focal e um tamanho de uma região focal.
[0063] Em uma outra modalidade, a mudança desejada no tecido pode incluir geração de plasma termiônico seletivo na presença de um cromóforo.
[0064] Em uma outra modalidade, o controlador pode ser configu- rado adicionalmente para registrar uma propriedade da radiação de sinal.
[0065] Em uma outra modalidade, o controlador pode ser configu- rado adicionalmente para registrar uma primeira propriedade de uma primeira radiação de sinal emanando de um primeiro plasma em uma primeira localização, mapear a primeira propriedade para uma coorde- nada para a primeira localização, registrar uma segunda propriedade de uma segunda radiação de sinal emanando de um segundo plasma em uma segunda localização, e mapear a segunda propriedade para uma coordenada para a segunda localização.
[0066] Em uma outra modalidade, o controlador pode ser configu- rado adicionalmente para determinar se o plasma está pelo menos parcialmente localizado dentro da janela com base em uma intensida- de da radiação de sinal.
[0067] Em uma outra modalidade, o controlador pode ser configu- rado adicionalmente para determinar se o plasma está pelo menos parcialmente localizado dentro da janela com base em um componen- te espectral da radiação de sinal.
[0068] Em uma modalidade, um método é fornecido. O método pode incluir gerar, com uma fonte de radiação, uma radiação de trata- mento configurada para efetuar uma mudança desejada em um tecido. O método também pode incluir contactar, usando uma janela, uma su- perfície do tecido. O método pode incluir adicionalmente focalizar, com uma óptica de foco, a radiação de tratamento em uma região focal. O método pode incluir adicionalmente varrer, com um scanner, a região focal. O método pode incluir adicionalmente gerar, com a radiação de tratamento, um plasma na região focal. O método também pode incluir detectar, com um detector, uma radiação de sinal emanando do plas- ma. O método pode incluir adicionalmente determinar, usando um con- trolador, se o plasma está pelo menos parcialmente localizado dentro da janela, com base na radiação de sinal detectada. O método pode incluir adicionalmente controlar, usando o controlador, um ou mais pa- râmetros da radiação de tratamento com base na determinação.
[0069] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio- nalmente determinar, com o controlador, uma ou mais propriedades do plasma.
[0070] Em uma outra modalidade, a uma ou mais propriedades do plasma podem incluir pelo menos um de a presença de um plasma, uma intensidade de um plasma, um conteúdo espectral de um plasma e uma posição de um plasma.
[0071] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio- nalmente terminar, usando o controlador, a radiação de tratamento com base na determinação.
[0072] Em uma outra modalidade, o um ou mais parâmetros da radiação de tratamento podem incluir pelo menos um de uma energia por pulso, uma taxa de repetição, uma posição de uma região focal e um tamanho de uma região focal.
[0073] Em uma outra modalidade, a mudança desejada no tecido pode ser uma geração de um plasma termiônico seletivo na presença de um cromóforo.
[0074] Em uma outra modalidade, o método pode incluir registrar, usando o controlador, uma propriedade da radiação de sinal.
[0075] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio- nalmente registrar, usando o controlador, uma primeira propriedade de uma primeira radiação de sinal emanando de um primeiro plasma em uma primeira localização, mapear a primeira propriedade para uma coordenada para a primeira localização, registrar, usando um disposi- tivo de aquisição de dados, uma segunda propriedade de uma segun- da radiação de sinal emanando de um segundo plasma em uma se- gunda localização, e, mapear a segunda propriedade para uma coor- denada para a segunda localização.
[0076] Em uma outra modalidade, determinar se o plasma está pelo menos parcialmente localizado dentro da janela pode ser com ba- se em uma intensidade da radiação de sinal.
[0077] Em uma outra modalidade, determinar se o plasma está pelo menos parcialmente localizado dentro da janela pode ser com ba- se em um componente espectral da radiação de sinal.
[0078] Em uma modalidade, um sistema é fornecido e pode incluir uma fonte de radiação, uma óptica de foco, um detector e uma radia- ção de tratamento. A fonte de radiação pode ser configurada para ilu- minar um tecido com uma radiação de imageamento. A óptica de foco pode ser configurada para imagear uma vista do tecido. O detector pode ser configurado para detectar uma imagem da vista do tecido. A radiação de tratamento pode ser configurada para ser focalizada, usando a óptica de foco, em uma região focal dentro de uma região de tratamento alvo designada com base em parte na imagem.
[0079] O sistema pode incluir adicionalmente um scanner configu- rado para varrer a vista para uma segunda região do tecido. A óptica de foco pode ser configurada adicionalmente para imagear uma se- gunda imagem da vista da segunda região do tecido. O detector pode ser configurado adicionalmente para detectar a segunda imagem.
[0080] Em uma outra modalidade, o scanner pode ser configurado adicionalmente para varrer a região focal dentro da região de trata- mento alvo.
[0081] Em uma outra modalidade, o sistema pode incluir adicio- nalmente um controlador configurado para costurar a imagem e a se- gunda imagem em um mapa. O mapa pode ser configurado para ser usado na determinação de pelo menos um de: um diagnóstico, um plano de tratamento e um tratamento parâmetro para a radiação de tratamento.
[0082] Em uma outra modalidade, o sistema pode incluir adicio- nalmente uma janela configurada para contactar uma superfície do te- cido, de tal maneira que a região focal fica localizada a uma profundi- dade predeterminada da superfície do tecido.
[0083] Em uma outra modalidade, o sistema pode incluir adicio- nalmente um controlador configurado para registrar a imagem.
[0084] Em uma outra modalidade, o sistema pode incluir adicio- nalmente um controlador configurado para controlar um parâmetro da radiação de tratamento com base em parte na imagem.
[0085] Em uma outra modalidade, a radiação de tratamento pode ser configurada para gerar seletivamente um plasma em um cromóforo proximal à região focal.
[0086] Em uma outra modalidade, a óptica de foco pode ser confi- gurada adicionalmente para imagear a primeira imagem usando pelo menos um de: imageamento microscópico, imageamento de campo de visão amplo e imageamento confocal de refletância.
[0087] Em uma outra modalidade, o sistema pode incluir adicio- nalmente um mostrador configurado para exibir a imagem.
[0088] Em uma modalidade, um método é fornecido. O método pode incluir iluminar, usando uma fonte de radiação, um tecido com uma radiação de imageamento. O método também pode incluir image- ar, usando uma óptica de foco, uma imagem de uma vista do tecido. O método pode incluir adicionalmente detectar, usando um detector, a imagem. O método também pode incluir designar uma região de tra- tamento alvo do tecido com base em parte na imagem. O método pode incluir adicionalmente convergir, usando a óptica de foco, uma radia- ção de tratamento para uma região focal dentro da região de tratamen- to alvo.
[0089] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio- nalmente varrer, usando um scanner, a vista para uma segunda região do tecido, imagear, usando a óptica de foco, uma segunda imagem da vista da segunda região do tecido, e detectar, usando o detector, a se- gunda imagem.
[0090] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio- nalmente varrer, usando o scanner, a região focal dentro da região de tratamento alvo.
[0091] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio- nalmente costurar a imagem e a segunda imagem conjuntamente em um mapa.
[0092] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio- nalmente determinar a partir do mapa pelo menos um de: um diagnós- tico, um plano de tratamento e um parâmetro de tratamento para a ra- diação de tratamento.
[0093] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio- nalmente contactar, usando uma janela, uma superfície de um tecido, de tal maneira que a região focal fica localizada a uma profundidade predeterminada da superfície do tecido.
[0094] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio-
nalmente registrar, usando um controlador, a imagem.
[0095] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio- nalmente controlar, usando o controlador, um parâmetro da radiação de tratamento com base em parte na imagem.
[0096] Em uma outra modalidade, a radiação de tratamento pode ser configurada para gerar seletivamente um plasma em um cromóforo proximal à região focal.
[0097] Em uma outra modalidade, imageamento da primeira ima- gem pode incluir pelo menos um de: imageamento microscópico, ima- geamento de campo de visão amplo ou imageamento confocal de re- fletância.
[0098] Em uma outra modalidade, o método pode incluir adicio- nalmente exibir, usando um mostrador, a imagem. Descrição Resumida dos Desenhos
[0099] Modalidades da revelação serão entendidas mais comple- tamente a partir da descrição detalhada a seguir considerada junto com os desenhos anexos, nos quais:
[00100] A figura 1 ilustra uma modalidade exemplar de um sistema de tratamento, de acordo com algumas modalidades;
[00101] A figura 2 é uma ilustração esquemática de um feixe de ra- diação eletromagnética (EMR) focalizado em uma região pigmentada de uma camada dérmica na pele;
[00102] A figura 3A é um gráfico de espectro de absorbância exem- plar para melanina;
[00103] A figura 3B é um gráfico de espectro de absorbância exem- plar para hemoglobina;
[00104] A figura 4 ilustra um gráfico dos coeficientes de absorção de melanina e sangue venoso e de coeficientes de espalhamento de luz na pele versus comprimento de onda;
[00105] A figura 5 é uma ilustração esquemática de um sistema de tratamento, de acordo com algumas modalidades;
[00106] A figura 6 é uma ilustração esquemática de um sistema óti- co, de acordo com algumas modalidades;
[00107] A figura 7 é uma ilustração esquemática de um sistema óti- co tendo um acessório de microscópio, de acordo com algumas moda- lidades;
[00108] A figura 8 é uma ilustração esquemática de um sistema óti- co tendo uma fixação de acoplador de fibra, de acordo com algumas modalidades;
[00109] A figura 9 ilustra um fluxograma para um método de detec- ção de plasma, de acordo com algumas modalidades;
[00110] A figura 10 ilustra um esquema de um sistema de detecção de plasma, de acordo com algumas modalidades;
[00111] A figura 11A é uma ilustração esquemática de um sistema ótico de tratamento, de acordo com algumas modalidades;
[00112] A figura 11B ilustra a histologia de uma seção de uma amostra de pele tendo tatuagem de melanina;
[00113] A figura 12 ilustra espectros associados com radiação de plasma gerado em tatuagem de melanina e radiação de não plasma gerado em pele nua, de acordo com algumas modalidades;
[00114] A figura 13 ilustra espectros associados com radiação de plasma gerado em tatuagem de carbono e radiação de não plasma gerado em pele nua, de acordo com algumas modalidades;
[00115] A figura 14 ilustra espectros de radiação gerada por plasma em uma amostra de pele, de acordo com algumas modalidades;
[00116] A figura 15 ilustra os espectros de radiação de um plasma formado usando uma janela de safira, de acordo com algumas modali- dades;
[00117] A figura 16A ilustra uma vista frontal de uma versão exem- plar de um sistema de detecção de plasma, de acordo com algumas modalidades;
[00118] A figura 16B ilustra uma vista seccional transversal de uma versão exemplar de um sistema de detecção de plasma, de acordo com algumas modalidades;
[00119] A figura 16C ilustra uma vista de detalhe de uma versão exemplar de um sistema de detecção de plasma, de acordo com al- gumas modalidades;
[00120] A figura 17 ilustra um fluxograma para referenciamento de janela, de acordo com algumas modalidades;
[00121] A figura 18A ilustra esquemas de um sistema de referenci- amento de janela, de acordo com algumas modalidades;
[00122] A figura 18B ilustra desempenho de um sistema de referen- ciamento de janela, de acordo com algumas modalidades;
[00123] A figura 19 ilustra um protótipo de bancada exemplar para imageamento confocal, de acordo com algumas modalidades;
[00124] A figura 20 ilustra uma medição de intensidade de radiação máxima, de acordo com algumas modalidades;
[00125] A figura 21A ilustra uma vista frontal de uma versão exem- plar de um sistema de tratamento sem um sistema de referenciamento de janela removível fixado, de acordo com algumas modalidades;
[00126] A figura 21B ilustra uma vista frontal de uma versão exem- plar de um sistema de tratamento com um sistema de referenciamento de janela removível fixado, de acordo com algumas modalidades;
[00127] A figura 21C ilustra uma vista seccional transversal de uma versão exemplar de um sistema de tratamento com um sistema de re- ferenciamento de janela removível fixado, de acordo com algumas modalidades;
[00128] A figura 22A ilustra uma vista frontal de uma versão exem- plar de um sistema de tratamento sem estar fixado um sistema de re- ferenciamento de janela, de acordo com algumas modalidades;
[00129] A figura 22B ilustra uma vista frontal de uma versão exem- plar de um sistema de tratamento com um sistema de referenciamento de janela fixado, de acordo com algumas modalidades;
[00130] A figura 22C ilustra uma vista seccional transversal de uma versão exemplar de um sistema de tratamento com um sistema de re- ferenciamento de janela fixado, de acordo com algumas modalidades;
[00131] A figura 23 ilustra um fluxograma para um método de ima- geamento e tratamento baseado em radiação, de acordo com algumas modalidades;
[00132] A figura 24 ilustra um esquema de um sistema de imagea- mento e tratamento baseado em radiação, de acordo com algumas modalidades;
[00133] A figura 25 ilustra esquematicamente uma imagem costura- da, de acordo com algumas modalidades;
[00134] A figura 26A ilustra uma vista frontal de uma versão exem- plar de um sistema de imageamento e tratamento baseado em radia- ção, de acordo com algumas modalidades;
[00135] A figura 26B ilustra uma versão exemplar de um sistema de imageamento e tratamento baseado em radiação, de acordo com al- gumas modalidades;
[00136] A figura 27A mostra uma imagem em preto e branco obtida usando uma versão exemplar de um sistema de imageamento e tra- tamento baseado em radiação, de acordo com algumas modalidades; e,
[00137] A figura 27B mostra uma imagem em preto e branco costu- rada incluindo múltiplas imagens obtidas usando uma versão exemplar de um sistema de imageamento e tratamento baseado em radiação, de acordo com algumas modalidades.
[00138] É notado que os desenhos não estão necessariamente em escala. Os desenhos são apresentados somente para mostrar aspec-
tos típicos da matéria em questão revelada neste documento, e por esta razão não devem ser considerados como limitando o escopo da revelação. Os sistemas, dispositivos e métodos descritos especifica- mente neste documento e ilustrados nos desenhos anexos são moda- lidades exemplares não limitativas. Descrição Detalhada
[00139] Certas modalidades exemplares serão descritas agora para fornecer um entendimento completo dos princípios da estrutura, fun- ção, fabricação e uso dos dispositivos e métodos revelados neste do- cumento. Um ou mais exemplos destas modalidades estão ilustrados nos desenhos anexos. Os versados na técnica entenderão que os dis- positivos e métodos descritos especificamente neste documento e ilus- trados nos desenhos anexos são modalidades exemplares não limita- tivas e que o escopo da presente invenção é definido unicamente pe- las reivindicações. Os recursos ilustrados ou descritos em conexão com uma modalidade exemplar podem ser combinados com os recur- sos de outras modalidades. Tais modificações e variações são consi- deradas como estando incluídas no escopo da presente invenção.
[00140] Modalidades da revelação são discutidas detalhadamente a seguir em relação ao tratamento de doenças pigmentares da pele, tal como melasma, para melhorar a aparência de uma doença pigmentar como esta. Entretanto, as modalidades reveladas podem ser empre- gadas para tratamento de outras doenças pigmentares e não pigmen- tares e outros alvos de tecidos e não tecidos sem limite. Exemplos de doenças pigmentares podem incluir, mas não estão limitados a isto, hiperpigmentação pós-inflamatória (PIH), pele escura ao redor dos olhos, olhos escuros, manchas café com leite, nevo de Becker, nevo de Ota, nevo melanocítico congênito, efélides (sardas) e lentigo. Exemplos adicionais de tecidos e estruturas pigmentados que podem ser tratados incluem, mas não estão limitados a isto, estruturas ricas em hemossiderina, cálculos biliares pigmentados, tecidos contendo tatuagens, e luteína, zeaxantina, rodopsina, carotenoide, biliverdina, bilirrubina e estruturas ricas em hemoglobina. Exemplos de alvos para o tratamento de estruturas, tecidos e doenças não pigmentadas po- dem incluir, mas não estão limitados a isto, folículos capilares, hastes de cabelo, lesões vasculares, doenças infecciosas, glândulas sebá- ceas, acne e outros mais.
[00141] Métodos de tratar várias doenças de pele, como para pro- pósitos cosméticos, podem ser executados usando os sistemas descri- tos neste documento. É entendido que, embora tais métodos possam ser conduzidos por um médico, não médicos, tais como esteticistas e outras pessoas treinadas adequadamente, podem usar os sistemas descritos neste documento para tratar várias doenças de pele com e sem a supervisão de um médico.
[00142] Adicionalmente, na presente revelação, componentes com nomes semelhantes nas modalidades de uma maneira geral têm ca- racterísticas similares, e assim dentro de uma modalidade particular cada característica de cada componente com nome semelhante não é necessariamente elaborada de forma total. Adicionalmente, para a ex- tensão em que dimensões lineares ou circulares são usadas na des- crição dos sistemas, dispositivos e métodos revelados, tais dimensões não pretendem limitar os tipos de formas que podem ser usadas em combinação com tais sistemas, dispositivos e métodos. Uma pessoa versada na técnica reconhecerá que um equivalente a tais dimensões lineares e circulares pode ser determinado facilmente para qualquer forma geométrica. Tamanhos e formas dos sistemas e dispositivos, e dos componentes dos mesmos, podem depender pelo menos da ana- tomia do paciente no qual os sistemas e dispositivos serão usados, do tamanho e forma de componentes com os quais os sistemas e disposi- tivos serão usados, e dos métodos e procedimentos nos quais os sis-
temas e dispositivos serão usados.
[00143] De uma maneira geral, sistemas óticos de tratamento de abertura numérica (NA) alta são descritos que podem focalizar radia- ção eletromagnética (EMR) (por exemplo, um feixe de laser) em uma região de tratamento em um tecido. A não ser que enfatizado de outro modo, os termos EMR, feixe de EMR e feixe de laser são empregados de modo permutável neste documento. O feixe de laser focalizado po- de entregar energia óptica para a região de tratamento sem prejudicar o tecido circundante. A energia óptica entregue, por exemplo, pode romper cromóforos e/ou alvos pigmentado em uma região de trata- mento da camada dérmica da pele, sem afetar as regiões circundantes (por exemplo, camada epidérmica sobrejacente, outras partes da ca- mada dérmica e outros mais). Em outras implementações, a energia óptica entregue pode causar remoção ou alteração de tatuagem, ou tratamento relacionado com hemoglobina.
[00144] Métodos e dispositivos exemplares para tratar doenças de pele com luz ou energia óptica são revelados na Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2016/0199132, intitulado "Method and Apparatus for Treating Dermal Melasma", e no Pedido Provisório U.S. No. 62/438.818, intitulado "Method and Apparatus for Selective Treatment of Dermal Melasma", cada um dos quais está incorporado a este do- cumento pela referência na sua totalidade.
[00145] De uma maneira geral, sistemas e métodos corresponden- tes são fornecidos para tratamento de doenças pigmentares em teci- dos. Tal como discutido com mais detalhes a seguir, os sistemas e métodos revelados empregam radiação eletromagnética (EMR), tal como feixes de laser, para entregar quantidades predeterminadas de energia para um tecido alvo. A EMR pode ser focalizada em uma regi- ão focal e a região focal pode ser transladada ou girada em qualquer direção em relação ao tecido alvo. A quantidade predeterminada de radiação pode ser configurada para romper termicamente ou danificar de outro modo partes do tecido exibindo a doença pigmentar. Neste modo, a quantidade predeterminada de energia pode ser entregue pa- ra qualquer posição dentro do tecido alvo para tratamento da doença pigmentar tal como para melhorar a aparência do mesmo.
[00146] A figura 1 ilustra uma modalidade exemplar de um sistema de tratamento 10. Tal como mostrado, o sistema de tratamento 10 in- clui uma plataforma de montagem 12, o emissor 14 e um controlador
16. A plataforma de montagem 12 pode incluir um ou mais manipula- dores ou braços 20. Os braços 20 podem ser acoplados ao emissor 14 para realizar vários tratamentos em um tecido alvo 22 de um paciente
24. Operação da plataforma de montagem 12 e do emissor 14 pode ser direcionada por um usuário, manualmente ou usando o controlador 16 (por exemplo, por meio de uma interface de usuário). Em certas modalidades (não mostradas), o emissor pode ter um fator de forma portátil e a plataforma de montagem 12 pode ser omitida.
[00147] O emissor 14 e o controlador 16 (e opcionalmente a plata- forma de montagem 12) podem ficar em comunicação um com o outro por meio de um enlace de comunicações 26, o qual pode ser qualquer tipo adequado de enlace de comunicações com fio e/ou sem fio carre- gando qualquer tipo adequado de sinal (por exemplo, elétrico, ótico, infravermelho, etc.) de acordo com qualquer protocolo de comunica- ções adequado.
[00148] Modalidades do controlador 16 podem ser configuradas pa- ra controlar operação do emissor 14. Em um aspecto, o controlador 16 pode controlar movimento da EMR 30. Tal como discutido detalhada- mente a seguir, o emissor 14 pode incluir uma fonte 32 para emissão da EMR 30 e um sistema de varredura 34 para manipulação da EMR
30. Como um exemplo, o sistema de varredura 34 pode ser configura- do para focalizar a EMR 30 em uma região focal e transladar e/ou girar esta região focal no espaço. O controlador 16 pode enviar sinais para a fonte 32, por meio do enlace de comunicações 26, para comandar a fonte 32 para emitir a EMR 30 tendo uma ou mais propriedades sele- cionadas, tais como comprimento de onda, potência, taxa de repeti- ção, duração de pulso, energia de pulso, propriedades de focalização (por exemplo, volume focal, comprimento de Raleigh, etc.). Em um ou- tro aspecto, o controlador 16 pode enviar sinais para o sistema de var- redura 34, por meio do enlace de comunicações 26, para comandar o sistema de varredura 34 para deslocar a região focal da EMR 30 em relação ao tecido alvo 22 em uma ou mais operações de translação e/ou de rotação.
[00149] Modalidades do sistema de tratamento 10 e métodos são discutidos neste documento no contexto de alvos dentro de tecido de pele, tal como uma camada dérmica. Entretanto, as modalidades reve- ladas podem ser empregadas para tratamento de qualquer tecido em qualquer localização em um paciente, sem limite. Exemplos de tecidos não de pele podem incluir, mas não estão limitados a isto, regiões de superfície e de subsuperfície de tecidos mucosos, tecidos genitais, te- cidos de órgãos internos e tecidos do trato gastrointestinal.
[00150] A figura 2 é uma vista esquemática de uma ilustração de um feixe de laser focalizado em uma região pigmentada de uma ca- mada dérmica em um tecido de pele. O tecido de pele inclui uma su- perfície de pele 100 e uma camada epidérmica superior 110, ou epi- derme, a qual pode ser, por exemplo, de cerca de 30-120 μm de es- pessura na região facial. A epiderme 110 pode ser ligeiramente mais grossa em outras partes do corpo. Por exemplo, de uma maneira geral a espessura da epiderme pode variar de cerca de 30 μm (por exemplo, nas pálpebras) a cerca de 1.500 μm (por exemplo, na palma da mão ou nas solas dos pés). Tal epiderme pode ser mais fina ou mais gros- sa do que os exemplos acima em certas condições da pele, por exem-
plo, psoríase. A camada dérmica subjacente 120, ou derme, se esten- de de abaixo da epiderme 110 para a camada de gordura subcutânea mais profunda (não mostrada). Pele exibindo melasma profundo ou dérmico pode incluir uma população de células ou regiões pigmenta- das 130 que contêm quantidades excessivas de melanina. A radiação eletromagnética (EMR) 150 (por exemplo, um feixe de laser) pode ser focalizada em uma ou mais regiões focais 160 que podem estar locali- zadas dentro da derme 120 ou da epiderme 110. A EMR 150 pode ser fornecida em um ou mais comprimentos de onda apropriados que po- dem ser absorvidos por melanina. Comprimento(s) de onda de EMR pode(m) ser selecionado(s) com base em um ou mais critérios descri- tos a seguir. Propriedades de Radiação de Tratamento
[00151] Determinação de comprimento de onda desejável para tra- tamento de certas doenças de pele, como doenças pigmentares e do- enças não pigmentares, pode depender, por exemplo, do coeficiente de absorção dependente do comprimento de onda dos vários cromófo- ros concorrentes (por exemplo, cromóforo, hemoglobina, tinta de tatu- agem, etc.) presentes na pele. A figura 3A é um gráfico de espectro de absorbância exemplar para melanina. É observado que a absorção de EMR por melanina alcança um valor de pico em um comprimento de onda de cerca de 350 nm, e então diminui com aumento de compri- mento de onda. Embora absorção da EMR pela melanina facilite aquecimento e/ou rompimento das regiões contendo melanina 130, uma absorbância de melanina muito alta pode resultar em absorção alta por pigmento na epiderme 110 e penetração reduzida da EMR na derme 120 ou na epiderme 110. Tal como ilustrado na figura 3A, ab- sorção de melanina é relativamente alta em comprimentos de onda de EMR que são menores que cerca de 500 nm. Portanto, comprimentos de onda menores que cerca de 500 nm podem não ser adequados pa-
ra penetrar suficientemente na derme 120 para aquecer e danificar ou romper as regiões pigmentadas 130 na mesma. Tal absorção intensifi- cada em comprimentos de onda menores pode resultar em danos não desejados para a epiderme 110 e parte (superficial) superior da derme 120, com relativamente pouca EMR não absorvida atravessando o te- cido para as partes mais profundas da derme 120.
[00152] A figura 3B é um gráfico de espectro de absorbância exem- plar para hemoglobina oxigenada ou desoxigenada. Hemoglobina está presente em vasos sanguíneos de tecido de pele, e pode ser oxigena- da (HbO2) ou desoxigenada (Hb). Cada forma de hemoglobina pode exibir propriedades de absorção de EMR ligeiramente diferentes. Tal como ilustrado na figura 3B, espectros de absorção exemplares para ambas de Hb e HbO2 indicam um coeficiente de absorção alto para ambas de Hb e HbO2 em comprimentos de onda de EMR menores que cerca de 600 nm, com a absorbância diminuindo significativamente em comprimentos de onda maiores. Absorção forte de EMR direcionada para dentro de tecido de pele por hemoglobina (Hb e/ou HbO2) pode resultar em aquecimento dos vasos sanguíneos contendo hemoglobi- na, resultando em danos indesejados para estas estruturas vasculares e menos EMR disponível para ser absorvida pela melanina quando o tratamento desejado é uma estrutura ou tecido rico em melanina.
[00153] A escolha de um comprimento de onda apropriado para EMR também pode depender de perfil de espalhamento dependente de comprimento de onda de tecidos interagindo com a EMR. A figura 4 ilustra um gráfico do coeficiente de absorção de melanina e de sangue venoso (desoxigenado) versus comprimento de onda. A figura 4 tam- bém ilustra um gráfico do coeficiente de espalhamento de luz em pele versus comprimento de onda. Absorção em melanina diminui monoto- nicamente com comprimento de onda. Se melanina for o alvo de um tratamento de doença pigmentar, um comprimento de onda tendo uma absorção alta em melanina é desejável. Isto sugere que quanto menor o comprimento de onda de luz tanto mais eficiente o tratamento. Entre- tanto, absorção por sangue aumenta em comprimentos de onda meno- res que 800 nm, aumentando desse modo o risco de visar de modo involuntário os vasos sanguíneos. Além disso, como os alvos preten- didos podem estar localizados abaixo da superfície de pele, a função de espalhamento por pele (por exemplo, camada dérmica) pode ser significativa. Espalhamento reduz a quantidade de luz que alcança o alvo pretendido. O coeficiente de espalhamento diminui monotonica- mente com aumento de comprimento de onda. Portanto, enquanto que um comprimento de onda menor pode favorecer absorção por melani- na, um comprimento de onda maior pode favorecer penetração mais profunda por causa de espalhamento reduzido. De modo similar, com- primentos de onda maiores são melhores para poupar vasos sanguí- neos por causa de uma absorção inferior por sangue em comprimen- tos de onda maiores.
[00154] Com as considerações acima em mente, comprimentos de onda podem variar de cerca de 400 nm a cerca de 4.000 nm, e mais particularmente de cerca de 500 nm a cerca de 2.500 nm, e podem ser usados para visar seletivamente certas estruturas (por exemplo, mela- nina) na derme. Em particular, comprimentos de onda de cerca de 800 nm e cerca de 1.064 nm podem ser úteis para tais tratamentos. O comprimento de onda de 800 nm pode ser atrativo porque diodos de laser neste comprimento de onda são mais baratos e prontamente dis- poníveis. Entretanto, 1.064 nm podem ser particularmente úteis para visar lesões mais profundas por causa de espalhamento menor neste comprimento de onda. Um comprimento de onda de 1.064 nm também pode ser mais adequado para tipos de peles mais escuras nos quais existe uma grande quantidade de melanina epidérmica. Em tais pes- soas a absorção maior de EMR de comprimento de onda menor (por exemplo, de cerca de 800 nm) por melanina na epiderme aumenta as chances de lesão térmica na pele. Consequentemente, 1.064 nm po- dem ser um comprimento de onda mais adequado da radiação de tra- tamento para certos tratamentos para algumas pessoas.
[00155] Várias fontes de laser podem ser usadas para a geração de EMR. Por exemplo, fontes de laser contendo neodímio (Nd) estão prontamente disponíveis que fornecem EMR de 1.064 nm. Estas fon- tes de laser podem operar em um modo pulsado com taxas de repeti- ção em uma faixa de cerca de 1 Hz a 100 kHz. Fontes de lasers de Nd Q-Switched podem fornecer pulsos de laser tendo uma duração de pulso de menos que um nanossegundo. Outras fontes de laser de Nd podem fornecer pulsos tendo durações de pulsos maiores que um mi- lissegundo. Uma fonte de laser exemplar fornecendo EMR de compri- mento de onda de 1.060 nm é um laser de fibra NuQ de 20 W da Nu- fern de East Granby, CT, EUA. O laser de fibra NuQ de 20 W fornece pulsos tendo uma duração de pulso de cerca de 100 ns em uma taxa de repetição na faixa entre cerca de 20 kHz e cerca de 100 kHz. Uma outra fonte de laser, é um Nd:YAG Q-smart 850 da Quantel de Les Ulis, França. O Q-smart 850 fornece pulsos tendo uma energia de pul- so de até cerca de 850 mJ e uma duração de pulso de cerca de 6 ns em uma taxa de repetição de até cerca de 10 Hz.
[00156] Os sistemas descritos neste documento podem ser configu- rados para focalizar a EMR em um feixe altamente convergente. Por exemplo, o sistema pode incluir um arranjo de lente de focalização ou de convergência tendo uma abertura numérica (NA) selecionada de cerca de 0,3 a 1 (por exemplo, entre cerca de 0,5 e cerca de 0,9). O ângulo de convergência grande correspondentemente da EMR pode fornecer uma fluência e intensidade altas na região focal da lente (que pode estar localizada dentro da derme) com uma fluência menor no tecido sobrejacente acima da região focal. Tal geometria focal pode ajudar a reduzir aquecimento não desejado e dano térmico no tecido sobrejacente acima das regiões dérmicas pigmentadas. O arranjo ótico exemplar pode incluir adicionalmente um arranjo de lente de colimação configurado para direcionar EMR do arranjo de emissão para o arranjo de lente de focalização.
[00157] Os sistemas óticos de tratamento exemplares podem ser configurados para focalizar a EMR em uma região focal tendo uma largura ou tamanho de ponto que é menor que cerca de 500 μm, por exemplo, menor que cerca de 100 μm, ou mesmo menor que cerca de 50 μm, por exemplo, tão pequeno quanto de cerca de 1 μm. Por exemplo, o tamanho de ponto pode ter faixas de cerca de 1 μm a cer- ca de 50 μm, de cerca de 50 μm a cerca de 100 μm, e de cerca de 100 μm a cerca de 500 μm. O tamanho de ponto da região focal pode ser determinado, por exemplo, no ar. Tal tamanho de ponto pode ser sele- cionado como um equilíbrio entre ser pequeno o suficiente para forne- cer uma fluência ou intensidade alta de EMR na região focal (para ir- radiar efetivamente estruturas pigmentadas na derme) e ser grande o suficiente para facilitar irradiação de regiões/volumes grandes do teci- do de pele em um tempo de tratamento razoável.
[00158] Um sistema ótico de NA alta entrega densidades de energia diferentes para profundidades diferentes ao longo de um eixo ótico. Por exemplo, sistema ótico tendo uma NA de cerca de 0,5 focaliza uma radiação em uma largura de região focal de cerca de 2 μm de di- âmetro (isto é, cintura) no foco. A região focal tem uma fluência (isto é, densidade de energia) no foco de cerca de 1 J/cm2. Por causa do sis- tema ótico de NA alta (isto é, rápido), a radiação em uma localização exatamente a 10 μm fora do foco tem uma densidade de energia de 0,03 J/cm2 ou 3% da densidade de energia no foco. A radiação a ape- nas 30 μm fora do foco tem uma densidade de energia que é somente 0,4% (0,004 J/cm2) da densidade de energia no foco. Esta mudança abrupta em densidade de energia ao longo do eixo ótico permite que tratamento de tecido seletivo em profundidade seja possível; mas ela também exige o posicionamento de profundidade preciso da região focal (por exemplo, dentro de dezenas de micrômetros) dentro do teci- do alvo.
[00159] O arranjo ótico exemplar também pode ser configurado pa- ra direcionar a região focal da EMR para uma localização dentro do tecido dérmico que está em uma profundidade abaixo da superfície de pele, tal como na faixa de cerca de 30 μm a cerca de 2.000 μm (por exemplo, entre cerca de 150 μm a cerca de 500 μm). Tais faixas de profundidades exemplares podem corresponder a profundidades ob- servadas típicas de regiões pigmentadas em pele que exibem melas- ma dérmico ou outros alvos de interesse. Esta profundidade focal pode corresponder a uma distância ao longo do eixo ótico entre uma super- fície inferior do aparelho configurada para contactar a superfície de pele e a localização da região focal. Adicionalmente, algumas modali- dades podem ser configuradas para tratar alvos dentro da epiderme. Por exemplo, um arranjo ótico pode ser configurado para direcionar uma região focal da EMR para uma localização dentro do tecido de epiderme (por exemplo, em cerca de 5 μm a cerca de 2.000 μm abaixo da superfície de pele). Outras modalidades ainda podem ser configu- radas para tratar um alvo profundo na derme. Por exemplo, um tatua- dor tipicamente calibra sua pistola de tatuagem para penetrar na pele em uma profundidade de cerca de 1 mm a cerca de 2 mm abaixo da superfície de pele. Portanto, em algumas modalidades um arranjo óti- co pode ser configurado para direcionar uma região focal da EMR para uma localização dentro do tecido de derme em uma faixa de cerca de 0,4 mm a 2 mm abaixo da superfície de pele.
[00160] Pode ser desejável que um sistema de tratamento para tra- tamento de tecidos seja capaz de identificar áreas de tratamento em um tecido alvo (por exemplo, ao imagear: pigmentos, interface entre camadas dérmica e epidérmica no tecido alvo, membranas de células, etc.). Também pode ser desejável monitorar/detectar a interação entre a EMR e o tecido alvo (por exemplo, geração de plasma em tecido). Adicionalmente, com base na detecção, o sistema de tratamento pode modificar o processo de tratamento (por exemplo, ao mudar intensida- de, tamanho/localização de região focal no tecido alvo, etc.). A seguir, várias modalidades de sistemas de tratamento são descritas.
[00161] A fim de resumir adicionalmente, uma tabela é apresentada a seguir que inclui faixas de parâmetros para algumas modalidades exemplares. Mínimo Nominal Máximo Abertura Numérica 0,01 0,5 >1 Profundidade de Região 0 250 5.000 Focal (µm) Comprimento de Onda (nm) 200 1.060 20.000 Taxa de Repetição (Hz) 10 10.000 200.000 Duração de Pulso (ns) 1x10-6 100 1x105 Energia de Pulso (mJ) 0,01 2 10.000 Potência Média (W) 0,001 20 1.000 M2 1 1,5 3 Operação de Laser Pulsado ou Onda Contínua (CW) Largura de Varredura (mm) 0,1 10 500 Taxa de Varredura (mm/S) 0,1 250 5.000 No. Camadas de Varredura 1 10 100 (-) Forma de Padrão de Varre- Rastreio, Bustrofedon, Zigue-Zague, dura Espiral, Aleatório, etc. onde profundidade de região focal é uma profundidade dentro do teci- do (por exemplo, profundidade de região focal = 0 pode ser aproxima- damente na superfície do tecido) e M2 é um parâmetro caracterizando uma qualidade do feixe de EMR.
Detecção de Realimentação e Tratamento Baseado em EMR
[00162] A figura 5 é uma ilustração esquemática de um sistema de tratamento 500. O sistema de tratamento 500 pode incluir um sistema ótico 502, um sistema de detecção de EMR 504 e um controlador 506. O sistema ótico 502 pode incluir elementos óticos (por exemplo, um ou mais de espelhos, divisores de feixe, objetivas, etc.) para direcionar a EMR 510 gerada por uma fonte (por exemplo, um laser) para uma re- gião focal 552 de um tecido alvo 550. A EMR 510 pode incluir uma ra- diação de imageamento para imagear uma camada dérmica e/ou epi- dérmica de um tecido alvo 550 (por exemplo, pele). A EMR 510 tam- bém pode incluir uma radiação de tratamento para tratamento de uma região no tecido alvo (por exemplo, a região 522 do tecido alvo 550). Em algumas implementações, a EMR 510 pode incluir somente uma de uma radiação de imageamento e uma radiação de tratamento em um determinado período de tempo. Por exemplo, a EMR 510 pode in- cluir a radiação de tratamento em uma primeira duração de tempo e a radiação de imageamento em uma segunda duração de tempo. Em outras implementações, a EMR 510 pode incluir simultaneamente am- bas de a radiação de imageamento e a de tratamento em um determi- nado período de tempo. De acordo com algumas modalidades, a radi- ação de imageamento é de um comprimento de onda de uma maneira geral igual àquele da radiação de tratamento; e a radiação de image- amento tem uma potência menor que a da radiação de tratamento. De acordo com uma outra modalidade, a radiação de imageamento é for- necida por uma fonte de radiação de imageamento a não ser a fonte que fornece a radiação de tratamento, e a radiação de imageamento tem um comprimento de onda diferente daquele da radiação de trata- mento.
[00163] O sistema de detecção de EMR 504 (por exemplo, fotodio- do, dispositivo acoplado com carga (CCD), espectrômetro, tubo multi-
plicador de fótons e outros mais) pode detectar a radiação de sinal 512 gerada pelo tecido alvo 550 por causa de sua interação com a EMR 510 e/ou uma parte da EMR 510 refletida pelo tecido alvo. Por exem- plo, a EMR 510 tendo uma intensidade acima de um valor limiar (por exemplo, radiação de tratamento) pode gerar um plasma no tecido al- vo. O plasma pode produzir a radiação de sinal 512, por exemplo, por causa de sua interação com a EMR 510. A radiação de sinal 512 pode ser representativa de propriedades do plasma (por exemplo, a presen- ça de plasma, a temperatura do plasma, o tamanho do plasma, com- ponentes do plasma, etc.).
[00164] Em algumas implementações, a EMR 510 tendo uma inten- sidade abaixo do valor limiar (por exemplo, radiação de imageamento) pode interagir com o tecido alvo sem perturbar significativamente o tecido alvo 550 (por exemplo, sem danificar o tecido alvo 550, gerar plasma no tecido alvo 550, etc.). A radiação de sinal 512 gerada a par- tir de uma interação como esta pode ser usada para imagear o tecido alvo 550 (por exemplo, parte do tecido alvo 550 na região focal da EMR 510). Esta radiação de sinal 512 pode ser usada para detectar pigmentos no tecido alvo 550 (por exemplo, pigmentos localizados na região focal do tecido alvo). De acordo com algumas modalidades, te- cidos não pigmentados são imageados. Por exemplo, à medida que a radiação de imageamento (por exemplo, a EMR 510) atravessa estru- turas celulares tendo índices diferentes de refração, a luz é refletida como a radiação de sinal 512.
[00165] O sistema ótico 502 e o sistema de detecção de EMR 504 podem ser acoplados comunicativamente ao controlador 506. O con- trolador 506 pode variar os parâmetros de operação do sistema de tra- tamento 500 (por exemplo, ao controlar a operação do sistema ótico 502). Por exemplo, o controlador 506 pode deslocar a região focal 552 da EMR 510 no tecido alvo 550. Tal como discutido com mais detalhes a seguir, isto pode ser feito, por exemplo, ao deslocar o sistema ótico 502 em relação ao tecido alvo 550, e/ou ao deslocar elementos óticos dentro do sistema ótico 502 (por exemplo, ao controlar acionadores acoplados aos elementos óticos) para variar a localização da região focal 552. O controlador 506 pode receber dados caracterizando de- tecção óptica da radiação de sinal 512 do sistema de detecção de EMR 504.
[00166] O controlador 506 pode controlar as propriedades da EMR
510. Por exemplo, o controlador 506 pode instruir a fonte da EMR 510 (por exemplo, uma fonte de laser) para mudar as propriedades (por exemplo, intensidade, taxa de repetição, energia por pulso, potência média, etc.) da EMR 510. Em algumas implementações, o controlador 506 pode variar as propriedades ópticas (por exemplo, localização de região focal, tamanho de feixe, etc.) da EMR 510 ao colocar/controlar um elemento ótico (por exemplo, objetiva, elemento ótico difrativo, etc.) no caminho da EMR. Por exemplo, o controlador 506 pode colo- car uma objetiva no caminho da EMR 510 e/ou deslocar a objetiva ao longo do caminho da EMR 510 para variar o tamanho da região focal da EMR 510.
[00167] O controlador 506 pode determinar várias características do tecido alvo 550 e/ou interação entre a EMR 510 e o tecido alvo 550 (por exemplo, geração de plasma no tecido alvo 550) com base na de- tecção da radiação de sinal 512 do sistema de detecção de EMR 504. Em uma implementação do sistema de tratamento 500, o controlador 506 pode determinar uma ou mais de uma distribuição de um pigmen- to, uma topografia de junção de camadas dérmica e epidérmica, etc., no tecido alvo 550. Além disso, o controlador 506 pode ser configurado para gerar um mapa indicativo da distribuição detectada de uma ou mais das propriedades mencionadas anteriormente do tecido alvo 550. Determinação das tais distribuições e/ou geração do mapa de distri-
buição pode ser referida neste documento como imageamento.
[00168] Em certas modalidades, o tecido alvo 550. Por exemplo, em um sistema de coordenadas cartesianas, o alvo pode ser varrido ao longo de um ou mais eixos (por exemplo, ao longo do eixo x, do eixo y, do eixo z, ou de combinações dos mesmos). Em modalidades alterna- tivas, varredura pode ser executada de acordo com outros sistemas de coordenadas (por exemplo, coordenadas cilíndricas, coordenadas es- féricas, etc.). A varredura pode ser executada usando o feixe de ima- geamento (por exemplo, a EMR 510 tendo uma intensidade abaixo de um valor limiar) e a radiação de sinal 512 correspondendo a várias re- giões no tecido alvo 550 no caminho do feixe de imageamento pode ser detectada pelo sistema de detecção de EMR 504. Características da radiação de sinal 512 (por exemplo, intensidade) podem variar com base nos pigmentos nas partes do tecido alvo 550 que interagem com o feixe de imageamento (por exemplo, pigmentos na região focal 552 do feixe de imageamento). O controlador 506 pode receber um sinal do sistema de detecção de EMR 504 que pode incluir dados caracteri- zando a característica detectada (por exemplo, intensidade) da radia- ção de sinal 512. O controlador 506 pode analisar os dados recebidos (por exemplo, comparar os dados recebidos com valores de caracte- rísticas predeterminados da radiação de sinal detectada 512 em uma base de dados) para determinar a presença/propriedades de pigmen- tos no tecido alvo 550.
[00169] Em algumas implementações, o controlador 506 pode de- terminar uma localização de uma parte do tecido alvo 550 a ser tratada ("região de tratamento alvo") com base na radiação de sinal 512. Por exemplo, pode ser desejável tratar uma camada em um tecido alvo 550 (por exemplo, camada dérmica em um tecido de pele) localizada em uma profundidade predeterminada a partir da superfície do tecido alvo 550. O sistema ótico 502 pode ser ajustado (por exemplo, ao po-
sicionar o sistema ótico 502 a uma distância desejável da superfície do tecido alvo 550) de tal maneira que a região focal 552 é incidente na superfície do tecido alvo 550. Isto pode ser feito, por exemplo, ao var- rer com o sistema ótico 502 ao longo da direção z até que a radiação de sinal 512 exiba características predeterminadas indicativas de inte- ração entre a EMR 510 e a superfície do tecido alvo 550. Por exemplo, um material de interface (por exemplo, uma placa óptica, um gel, etc.) pode ser colocado sobre a superfície do tecido alvo 550, e à medida que a região focal 552 muda do tecido alvo 550 para o material de in- terface a característica da radiação de sinal 512 pode mudar. Isto pode ser indicativo da localização da região focal 552 da EMR 510 na super- fície do tecido ou perto dela. Uma vez que o sistema ótico 502 esteja posicionado de tal maneira que a região focal 552 da EMR 510 fica na superfície do tecido alvo 550 ou perto dela, o sistema ótico 502 pode ser transladado (por exemplo, ao longo da direção z) de tal maneira que a região focal 552 fica na profundidade predeterminada abaixo da superfície do tecido alvo 550.
[00170] O controlador 506 pode variar os parâmetros de operação do sistema de tratamento 500 com base no sinal recebido do sistema de detecção de EMR 504 incluindo dados caracterizando a caracterís- tica detectada da radiação de sinal 512. Por exemplo, algumas moda- lidades do sistema de detecção de EMR 504 podem detectar uma pro- fundidade de uma junção derme-epiderme (DE) no tecido alvo 550, e o controlador 506 pode ajustar uma profundidade da região focal 552 em resposta à profundidade da junção DE. Neste modo, a junção DE pode ser empregada como uma referência para determinar a profundidade da região focal 552 dentro da derme. Adicionalmente, algumas moda- lidades do sistema de detecção de EMR 540 podem quantificar uma proporção de melanina presente em uma camada epidérmica de uma pele (por exemplo, por meio de uso de um espectrofotômetro). Com base na proporção de melanina, o controlador 506 pode sugerir uma ou mais mudanças em parâmetros de laser para um pessoal designa- do (por exemplo, um clínico). De acordo com algumas modalidades, mudanças em parâmetros de laser podem incluir pelo menos um de variar energia por pulso inversamente à proporção de melanina detec- tada, aumentar ângulo de focalização com um aumento na proporção de melanina, e modificar profundidade da região focal 552 com base na proporção de melanina.
[00171] Em algumas implementações, um sensor acústico 530 (por exemplo, sensor acústico) pode ser acoplado ao tecido alvo 550, e o sensor acústico 530 pode detectar características de interação entre a EMR 510 e o tecido alvo 550. Por exemplo, um sensor acústico pode detectar as ondas de pressão 552 geradas pela criação de plasma no tecido alvo 550 (por exemplo, plasma gerado na região focal 552). Exemplos do sensor acústico 530 podem incluir: transdutores piezoe- létricos, transdutores capacitivos, transdutores ultrassônicos, interfe- rômetro de Fabry-Perot e filmes piezoelétricos.
[00172] Em um aspecto, as ondas de pressão 532 podem ser on- das de choque, uma mudança acentuada em pressão se propagando através de um meio (por exemplo, ar) em uma velocidade maior que a velocidade do som nesse meio. Em um outro aspecto, as ondas de pressão 532 podem ser ondas acústicas que se propagam através do meio em uma velocidade aproximadamente igual à velocidade do som nesse meio.
[00173] Imageamento fotoacústico (imageamento otoacústico) é uma modalidade de imageamento biomédico baseada no efeito fotoa- cústico. Em imageamento fotoacústico, pulsos de laser não ionizantes são entregues para tecidos biológicos (quando pulsos de radiofre- quência são usados, a tecnologia é referida como imageamento ter- moacústico). Parte da energia entregue será absorvida e convertida em calor, resultando em expansão termoelástica transitória e assim em emissão ultrassônica de banda larga (isto é, MHz).
[00174] Dados de medição de sensor do sensor acústico 530 po- dem ser transmitidos para o controlador 506. O controlador 506 pode usar estes dados para validação de detecção de pigmento por meio da radiação de sinal 512. De acordo com algumas modalidades, trata- mento é confirmado por meio da detecção das ondas de choque 532. Presença e/ou intensidade das ondas de pressão 532 está correlacio- nada com um plasma sendo gerado e com um tratamento mediado por plasma sendo executado. Adicionalmente, ao mapear em quais regi- ões focais as ondas de pressão 532 são detectadas, um mapa abran- gente de tecido tratado pode ser criado e documentado.
[00175] A figura 6 é um diagrama ilustrando uma modalidade exemplar de um sistema ótico 600. O sistema ótico 600 pode guiar o feixe de EMR 602 de uma fonte de EMR 605 para um tecido alvo 650. A fonte de EMR 605 pode ser um laser (por exemplo, um laser Q- smart 450 da Quantel que tem uma energia de pulso de 450 mJ, uma duração de pulso de 6 nanossegundos [nS], e um comprimento de on- da de 1.064 nm ou harmônico de 1.064 nm). De acordo com algumas modalidades, um feixe de EMR 602 pode ser introduzido no sistema ótico 600 por meio de um adaptador 610. O adaptador pode ser confi- gurado para fixar uma fonte de EMR que gera o feixe de EMR 602 a um braço de articulação, por exemplo, o braço 20 da plataforma de montagem 12 da figura 1.
[00176] De acordo com algumas modalidades, um elemento ótico difrativo (DOE) 620 (por exemplo, divisores de feixe, óptica multifocal, etc.) pode ser colocado no caminho do feixe de EMR 602. O DOE 620 pode alterar as propriedades do feixe de EMR 602 e transmitir um se- gundo feixe de EMR 604. Por exemplo, o DOE 620 pode gerar múlti- plos subfeixes que são focalizados em regiões focais diferentes. Im-
plementações e uso de DOE para tratamento de tecido alvo são discu- tidos com mais detalhes no Pedido Provisório U.S. 62/656.639, intitu- lado "Diffractive Optics For EMR-Based Tissue Treatment", cuja totali- dade está incorporada a este documento pela referência. O segundo feixe de EMR 604 (por exemplo, os múltiplos subfeixes gerados pelo DOE 620) transmitido pelo DOE 620 pode ser direcionado para o teci- do alvo 650 por um divisor de feixe 640 (por exemplo, um divisor de feixe dicroico). Um exemplo de um divisor de feixe dicroico pode incluir um espelho dicroico de passagem curta / divisor de feixe que tem um comprimento de onda de corte de cerca de 950 nm, uma banda de transmissão entre cerca de 420 nm a cerca de 900 nm, e uma banda de reflexão entre cerca de 990 a cerca de 1.600 nm (Thorlabs PN DMSP950R). O segundo feixe de EMR 604 pode ser refletido pelo di- visor de feixe 640, e direcionado para uma objetiva 660. A objetiva 660 pode focalizar o feixe de EMR 604 em uma região focal 652 no tecido alvo 650 por meio da janela 645. Um exemplo da objetiva 660 é uma lente asférica Edmunds Optics PN 67-259 tendo um diâmetro de cerca de 25 milímetros (mm), uma abertura numérica (NA) de cerca de 0,83, um revestimento de infravermelho próximo (NIR) e um comprimento focal efetivo de cerca de 15 mm. A janela 645 pode ser usada para reter o tecido alvo 650 no lugar.
[00177] Em algumas implementações, os feixes de EMR 602, 604 podem ser expandidos por um expansor de feixe (não mostrado) colo- cado no caminho dos feixes de EMR 602, 604. Expansão de feixe po- de permitir um valor de NA desejável do sistema ótico 600. Por exem- plo, um feixe de laser gerado por um laser Q-smart 450 pode ter um diâmetro de feixe de cerca de 6,5 mm e pode exigir um expansor de feixe que pode expandir o feixe de laser para duas vezes o diâmetro. Os feixes de EMR expandidos 602, 604 podem ser focalizados usando uma lente EFL de aproximadamente 15 mm para focalizar os feixes de
EMR 602, 604 com uma NA suficientemente alta (por exemplo, maior que 0,3).
[00178] O sistema ótico 600 pode ser arranjado de tal maneira que a região focal 652 do feixe de EMR 604 fica localizada abaixo da epi- derme do tecido alvo 650. Isto pode ser feito, por exemplo, ao deslocar o sistema ótico 600 em relação ao tecido alvo 650 e/ou deslocar a ob- jetiva 660 ao longo do caminho de feixe da EMR 604. Em uma imple- mentação, uma posição do sistema ótico 600 / elementos óticos no sistema ótico 600 pode ser deslocada por um controlador (por exem- plo, pelo controlador 506). Colocar a região focal 652 abaixo da epi- derme (por exemplo, abaixo da junção derme-epiderme (DE)) pode reduzir ou inibir substancialmente geração de calor indesejável na epi- derme, o que pode resultar em hiperpigmentação ou hipopigmentação da epiderme. Isto também pode permitir visar regiões na derme para geração de calor e/ou de plasma.
[00179] Interação entre o segundo feixe de EMR 604 e o tecido alvo 650 pode resultar na geração da radiação de sinal 606. Tal como des- crito acima, a radiação de sinal 606 pode incluir radiação gerada por plasma no tecido alvo 650 ("radiação de tecido"). Radiação de tecido pode ter comprimentos de onda que se encontram na banda de trans- missão do divisor de feixe 640. Como um resultado, radiação de tecido pode ser transmitida amplamente pelo divisor de feixe 640. A radiação de sinal 606 também pode incluir radiação tendo um comprimento de onda similar àquele do segundo feixe de EMR 604 ("radiação de sis- tema"). O comprimento de onda da radiação de sistema pode se situar na banda de reflexão do divisor de feixe 640. Como um resultado, uma pequena parte (por exemplo, 10%) da radiação de sistema é transmiti- da pelo divisor de feixe 640.
[00180] A radiação de sinal 608 transmitida pelo divisor de feixe 640 pode incluir ambas de radiação de tecido e radiação de sistema (ou uma parte das mesmas). Partes da radiação de sinal 608 podem ser capturadas pelo detector de EMR 690. O detector de EMR 690 pode transmitir dados caracterizando a detecção da radiação de sinal 608 (ou de uma parte da mesma) para um controlador (por exemplo, para o controlador 506). O controlador, por exemplo, com base na detecção (por exemplo, na intensidade da radiação de sinal transmitida 608) po- de alterar a operação da fonte 605 (por exemplo, desligar a fonte 605).
[00181] Em uma implementação, o sistema ótico 600 pode ser usa- do como um microscópio confocal. Isto pode ser feito, por exemplo, ao colocar uma segunda objetiva (não mostrada) a montante da abertura
680. A abertura pode imagear novamente a radiação de sinal 606 ao focalizar em um plano focal que inclui a abertura 680. A abertura 680 pode filtrar (por exemplo, bloquear) frequências espaciais indesejáveis da radiação de sinal 608. Esta configuração pode permitir filtragem de radiação de sinal associada com regiões diferentes no tecido alvo 650 (por exemplo, regiões de tecido alvo em profundidades diferentes em relação à superfície de tecido 654). Ao mudar a distância entre a aber- tura de imageamento 680 e o tecido alvo 650 (por exemplo, ao deslo- car a abertura de imageamento 680 ao longo do caminho da radiação de sinal 608), profundidades diferentes do tecido alvo podem ser ima- geadas. Em algumas implementações, um controlador (por exemplo, o controlador 506) pode deslocar a abertura de imageamento 680 ao transmitir comandos para um acionador. O controlador 506 pode anali- sar os dados de detecção e determinar a presença de plasma no teci- do alvo 650, distribuição de pigmentos no tecido alvo e outros mais. O sistema ótico 600 pode ser usado para detectar danos na janela 645. Os danos na janela 645 podem ser causados por interação entre o se- gundo feixe de EMR 604 e a janela 645 (por exemplo, quando a inten- sidade do feixe de EMR é alta, interação prolongada com o feixe de EMR 604, etc.). Detecção de danos na janela 645 pode ser implemen-
tada ao determinar uma mudança em intensidade na radiação de sinal resultante de danos na janela 645. Isto pode ser feito, por exemplo, ao posicionar a região focal 652 incidente na janela 645 (por exemplo, perto da superfície da janela 645, na superfície da janela 645, dentro da janela 645) e detectar uma intensidade da radiação de sinal 606 (por exemplo, ao usar um fotodetector como o detector de EMR 690). Esta intensidade pode ser comparada com uma intensidade medida anteriormente quando a região focal 652 está localizada em localiza- ção comparável de uma janela não danificada 645. Com base nesta comparação os danos na janela 645 podem ser determinados.
[00182] A figura 7 é uma ilustração de uma modalidade de um sis- tema ótico 700. O sistema ótico 700 pode incluir um acessório de mi- croscópio 770 tendo uma ocular 790. O acessório de microscópio 770 pode capturar a radiação de sinal 608 (ou uma parte da mesma) transmitida pelo divisor de feixe 640. A radiação de sinal 608 pode ser imageada novamente por uma lente de tubo 750 (por exemplo, lentes acromáticas asferizadas EFL Edmunds Optics PN 49-665 25 mm de diâmetro x 50 mm). A lente de tubo 750 pode imagear novamente a radiação de sinal 608 para um plano de pupila 720 da ocular 790 (por exemplo, da ocular Edmunds Optics PN 35-689 10X DIN).
[00183] Tal como descrito acima, a radiação de sinal 608 pode in- cluir ambas de radiação de tecido e radiação de sistema. Por causa de diferença em seus comprimentos de onda, imagens da radiação de tecido e da radiação de sistema são geradas em localizações diferen- tes (por exemplo, em planos diferentes). Como um resultado, se a ocu- lar 790 estiver posicionada para capturar a imagem gerada por radia- ção de sistema, ela pode não ser capaz de capturar precisamente a imagem associada com radiação de tecido. Entretanto, a ocular 790 pode ser calibrada para capturar radiação de sinal tendo um compri- mento de onda diferente daquele da radiação de sistema na região focal da radiação de sistema. Um modo de calibrar é usar um material tendo um índice de refração similar àquele do tecido alvo 650 como um fantoma (por exemplo, acrílico). Calibrar a ocular 790 pode incluir focalizar o segundo feixe de EMR 604 no fantoma (por exemplo, por meio da objetiva 660) e induzir uma ruptura (por exemplo, ruptura ópti- ca induzida por laser) na região focal do segundo feixe de EMR 604. Isto pode ser seguido por colidir a segunda radiação EMR tendo um comprimento de onda predeterminado no fantoma (por exemplo, em um ângulo oblíquo) e medir a intensidade da radiação EMR tendo o comprimento de onda predeterminado na ocular 790. A localização axial da ocular 790 pode ser ajustada (por exemplo, ao longo do eixo z) para maximizar a intensidade de radiação detectada da segunda fonte de EMR. Em certas modalidades, um sensor pode ser usado em vez de a ocular 790. Exemplos de sensores podem incluir imageado- res CMOS e CCD. O sensor gera uma imagem digital em resposta à radiação em um plano de sensor. A imagem digital representa uma imagem da região focal 652.
[00184] A figura 8 é uma ilustração de uma modalidade de um sis- tema ótico 800 tendo um acessório de acoplador de fibra 802. O aces- sório de acoplador de fibra 802 inclui um tubo de lente 810 que pode imagear luz da objetiva 660 e do divisor de feixe 640 tal como descrito acima. O tubo de lente 810 pode focalizar a radiação de sinal 608 em um plano de pupila 815 (por exemplo, plano paralelo ao eixo x-y e in- cluindo a lente de colimação 820). A radiação de sinal focalizada 608 pode ser colimada para um tamanho desejável usando a lente de co- limação 820, e pode ser direcionada para uma lente de acoplamento
830. A lente de acoplamento 830 pode focalizar a radiação de sinal 608 em uma NA que é desejável para acoplamento a uma fibra ligada a um conector de fibra 840. A fibra pode ser conectada oticamente a um ou mais detectores de EMR (por exemplo, o detector 504). De acordo com algumas modalidades, o acessório de acoplador 802 pode incluir adicionalmente uma abertura de imageamento 850 localizada no plano de pupila 815. A abertura pode filtrar partes da radiação de sinal 608 que não estão emanando da região focal 652. De acordo com algumas modalidades, um instrumento de detecção (por exemplo, fotodiodo, espectrômetro, etc.) pode ser colocado diretamente após a abertura de imageamento 850 sem uma fibra óptica ou óptica relacio- nada. Calibração da abertura de imageamento 850 relativa ao tubo de lente 810 pode ser alcançada em um processo similar àquele descrito acima com referência para calibração da ocular 790.
[00185] Detecção de realimentação pode ser usada em combinação com tratamento baseado em EMR em muitos modos. Aplicações exemplares são descritas a seguir para demonstrar alguns modos nos quais o tratamento com EMR informado por realimentação pode ser praticado. Falando de uma maneira geral, os exemplos descritos a se- guir podem ser categorizados em três tipos de tratamento com EMR informado por realimentação. Estes três tipos abrangem exemplos que
1.) detectam plasma; 2.) referenciam uma região focal posição; e 3.) criam imagens de um tecido. Estas três categorias de uso não preten- dem ser uma lista exaustiva (ou mutuamente exclusiva) de aplicações para tratamento baseado em EMR informado por realimentação. Exemplos de Realimentação de Plasma
[00186] Alguns tratamentos incluem a formação de um plasma du- rante tratamento (por exemplo, plasma termiônico ou ruptura óptica). Em algumas modalidades, propriedades de um plasma detectado são indicativas de potencial efetividade de tratamento. Por exemplo, ao tratar uma doença de pigmento dérmico uma região focal é localizada em profundidade dentro da pele, de maneira que ela coincidirá com pigmento dérmico à medida que ela é varrida durante tratamento. À medida que a região focal é varrida sobre a pele, uma fonte de laser entrega um laser pulsado, de tal maneira que onde a região focal e pigmento dérmico coincidem plasma termiônico é formado. A formação do plasma termiônico é indicativa de que 1.) um pigmento está presen- te dentro da pele, 2.) o pigmento em um momento de formação de plasma é colocado junto com a região focal (por exemplo, coordena- das X-Y, assim como profundidade), e 3.) o pigmento nesta localiza- ção foi tratado (por exemplo, o pigmento foi rompido).
[00187] Em outras circunstâncias, formação de plasma pode indicar uma necessidade de manutenção de sistema. Por exemplo, alguns sistemas incluem uma janela que é colocada em contato com um teci- do sendo submetido a tratamento. A janela pode servir para muitas funções incluindo: resfriamento de contato, estabilização do tecido, fornecimento de uma referência de profundidade para o tecido e eva- cuação de sangue ou de outros fluidos do tecido por meio de pressão. Radiação (por exemplo, feixe de laser) também atravessa a janela pa- ra tratamento de uma região de tratamento abaixo. Em alguns casos, a radiação pode causar ruptura dentro da janela ou em uma superfície da janela, resultando em geração de plasma e corrosão de janela. Se o sistema continuar a entregar radiação após geração de plasma na janela, frequentemente ocorrerá queimadura ou dano térmico do tecido diretamente em contato com a janela.
[00188] A figura 9 ilustra um fluxograma para um método de detec- ção de plasma 900 durante tratamento de tecido baseado em radia- ção, de acordo com algumas modalidades. Primeiro, uma superfície de um tecido é contactada usando uma janela em 906. A janela contacta uma superfície externa do tecido. A janela é configurada para transmi- tir uma radiação de tratamento. Tipicamente, a janela fornece uma su- perfície de referência, de tal maneira que colocar a superfície do tecido em contato com a janela efetivamente faz referência à superfície ex- terna do tecido. De acordo com algumas modalidades, a janela forne-
ce funções adicionais incluindo, mas não limitado a isto, impedimento de movimento do tecido durante tratamento, resfriamento de contato do tecido sendo tratado e evacuação de sangue (ou de outros cromó- foros concorrentes) dentro do tecido por meio de compressão.
[00189] Uma radiação de tratamento é então gerada em 908. A ra- diação de tratamento tipicamente é gerada por uma fonte de radiação. A radiação de tratamento é configurada para produzir um efeito no te- cido, o qual pode resultar em uma mudança aperfeiçoada ou desejada na aparência. Em certas modalidades, efeitos em tecido podem ser cosméticos. Em outras modalidades, efeitos em tecido podem ser te- rapêuticos. De acordo com algumas modalidades, o efeito em tecido inclui geração de plasma termiônico seletivo na presença de um cro- móforo. Seleção de parâmetros para uma radiação de tratamento é dependente do tratamento sendo executado assim como do tipo de tecido e do paciente individual. Detalhes relacionados com a geração de radiação de tratamento 900 e seleção de parâmetros relevantes para produzir um efeito em tecido (por exemplo, um efeito cosmético) estão descritos detalhadamente acima.
[00190] A radiação de tratamento é focalizada em uma região focal em 910. Tipicamente, a radiação de tratamento é focalizada em 910 por meio de uma óptica de foco. De acordo com algumas modalida- des, a região focal tem uma largura que é menor que cerca de 1 mm, cerca de 0,1 mm, cerca de 0,01 mm, ou cerca de 0,001 mm. A região focal pode ser posicionada em uma primeira região. Em algumas mo- dalidades, a primeira região fica localizada dentro do tecido, especifi- camente em uma localização a ser tratada. Em alguns casos, a primei- ra região pode ficar localizada intencionalmente ou de modo não in- tencional fora do tecido, por exemplo, dentro da janela que está em contato com o tecido.
[00191] A região focal é varrida em 912, tipicamente por um sistema de varredura (por exemplo, scanner). Exemplos de varredura incluem: virar/inclinar a região focal, girar a região focal e transladar a região focal. Descrição adicional de dispositivo de varredura pertinente é da- da no Pedido de Patente U.S. No. 16/219.809 "Electromagnetic Radia- tion Beam Scanning System and Method", para Dresser e outros, in- corporado a este documento pela referência na sua totalidade. De acordo com algumas modalidades, a radiação de tratamento é pulsa- da, de tal maneira que aproximadamente nenhuma radiação de trata- mento é entregue à medida que a região focal é varrida (por exemplo, deslocada da primeira região para uma segunda região). A região focal também pode ser varrida continuamente. Neste caso, sincronismo de pulsos de radiação de tratamento e parâmetros de varredura contro- lam as localizações para a primeira região e a segunda região.
[00192] Um plasma é gerado pela radiação de tratamento em 914. O plasma tipicamente é gerado dentro da região focal ou perto dela, porque fluência está em um máximo dentro da região focal. De acordo com algumas modalidades, plasma é gerado em 914 seletivamente em uma região pigmentada por meio de geração de plasma termiôni- co. Alternativamente, o plasma pode ser gerado em 914 por meio de ruptura óptica induzida por laser não seletivo.
[00193] O plasma é então detectado em 916. Um detector tipica- mente detecta uma radiação de sinal emanando do plasma em 916. Exemplos de detecção de radiação de sinal incluem: detecção óptica, detecção acústica, detecção espectroscópica de ruptura induzida por laser (por exemplo, espectroscopia de ruptura induzida por laser), de- tecção de ondas de choque geradas por plasma (PGSW), detecção de luminescência de plasma, detecção de blindagem de plasma (pluma) e fotografia de plasma. Em algumas modalidades, propriedades do plasma são determinadas com base na detecção do plasma em 916. Exemplos de propriedades do plasma incluem: presença de plasma,
intensidade de plasma, conteúdo espectral de plasma e posição de plasma. De acordo com algumas modalidades, uma propriedade da radiação de sinal é registrada e armazenada, por exemplo, pelo con- trolador.
[00194] Em algumas modalidades, é determinado em 918 se o plasma está localizado pelo menos parcialmente dentro da janela, com base no plasma detectado. Por exemplo, em algumas modalidades uma radiação de sinal ótico incluindo um componente espectral co- nhecido como sendo representativo de um material na janela e não no tecido pode ser detectada indicando que o plasma está parcialmente dentro da janela. Em uma outra versão, intensidade de uma radiação de sinal ótico pode ultrapassar um limiar conhecido, indicando que o plasma está pelo menos parcialmente dentro da janela.
[00195] Parâmetros relacionados com a radiação de tratamento são controlados em 920 com base em parte no plasma detectado (por exemplo, na determinação em 918 de que o plasma está ou não parci- almente localizado na janela). Exemplos de parâmetros relacionados com a radiação de tratamento podem incluir, mas não estão limitados a isto, uma energia por pulso, uma taxa de repetição, uma posição da região focal ou um tamanho da região focal. Estes parâmetros de radi- ação de tratamento podem ser empregados sozinhos ou em combina- ção uns com os outros ou com outros parâmetros de radiação de tra- tamento sem limite. Por exemplo, a determinação de que o plasma es- tá localizado parcialmente na janela pode ser usada como um evento de ativação para cessar a radiação de tratamento.
[00196] Em algumas modalidades, um mapa é gerado que pode incluir uma matriz de propriedades mapeadas para localização, por exemplo, pelo controlador. Como um exemplo, o mapa pode incluir: uma primeira propriedade de uma primeira radiação de sinal emanan- do de um primeiro plasma em uma primeira localização pode ser ma-
peada para uma coordenada para a primeira localização, e uma se- gunda propriedade de uma segunda radiação de sinal emanando de um segundo plasma em segunda localização mapeada para uma co- ordenada para a segunda localização. Um mapa exemplar pode incluir uma matriz quadridimensional tendo três eixos ortogonais relacionados com a posição da região focal, e um quarto eixo relacionado com uma ou mais propriedades do plasma. Em algumas versões, o mapa pode ser usado como uma indicação de efetividade de tratamento individual. Um sistema adequado para executar o método de detecção de plasma descrito acima é descrito detalhadamente a seguir.
[00197] Referindo-se à figura 10, são mostrados esquemas para um sistema de detecção e tratamento de plasma 1000, de acordo com al- gumas modalidades. Em algumas modalidades, uma janela 1006 é configurada para contactar uma superfície de um tecido 1008, por exemplo, uma superfície externa do tecido 1008. A janela 1006 inclui um material ótico configurado para transmitir o feixe de EMR, por exemplo: vidro, um polímero transparente (por exemplo, policarbona- to), quartzo, safira, diamante, seleneto de zinco ou sulfeto de zinco.
[00198] O sistema de imageamento e tratamento 1000 inclui uma óptica de foco 1010. A óptica de foco 1010 (por exemplo, objetiva) é configurada para focalizar um feixe de radiação eletromagnética (EMR) 1011 e gerar um plasma 1012 dentro do tecido 1008. O plasma pode ser gerado seletivamente em um cromóforo dentro do tecido 1008 por meio de geração termiônica. Em outras modalidades, o plasma 1012 é gerado não seletivamente por meio de ruptura óptica. O feixe de EMR 1011 pode ser gerado usando uma fonte de radiação (não mostrada). O feixe de EMR 1011 pode incluir qualquer uma de luz colimada ou não colimada e luz coerente e não coerente.
[00199] Um detector 1014 é configurado para detectar o plasma
1012. Exemplos dos detectores de plasma 1014 incluem: fotossenso-
res, por exemplo, fotodiodos e sensores de imagens; sensores acústi- cos, como exemplos sensores de ondas acústicas de superfície, filmes piezoelétricos, vibrômetros e etalons; e detectores mais especializa- dos, por exemplo, espectrômetros, espectrofotômetros e sondas ópti- cas de luminância de plasma (ou blindagem).
[00200] Na modalidade mostrada, o detector de plasma inclui um fotodetector (por exemplo, um fotodiodo), o qual detecta a luz visível 1016 (por exemplo, radiação de sinal) emanando do plasma 1012. De acordo com algumas modalidades, uma lente de tubo 1018 é usada em combinação com a óptica de foco 1010 para direcionar e focalizar a luz visível 1016 incidente no detector 1014. O detector 1014 é comu- nicativo com um controlador 1015, de tal maneira que dados associa- dos com o plasma detectado são introduzidos no controlador 1015.
[00201] Um scanner 1022 é configurado para varrer uma região fo- cal do feixe de EMR 1011. O scanner tipicamente varre a região focal em pelo menos uma dimensão. E em algumas modalidades o scanner 1022 varre a região focal em todas as três dimensões. Referindo-se à figura 10, o scanner 1022 está mostrado varrendo a região focal da esquerda para a direita, de uma primeira região 1024 para uma se- gunda região 1026 do tecido 1008.
[00202] À medida que o scanner 1022 varre a região focal, o feixe de EMR 1011 pode ser pulsado, fazendo com que um primeiro plasma seja gerado na primeira região 1024 e então um segundo plasma seja gerado na segunda região 1026. O primeiro plasma e o segundo plasma são ambos detectados pelo detector 1014. Em algumas moda- lidades, dados associados com o primeiro plasma detectado e com o segundo plasma detectado são introduzidos no controlador 1015. Em algumas modalidades, os dados associados com um ou mais eventos de plasma são usados pelo controlador para controlar parâmetros as- sociados com pelo menos um de o feixe de EMR 1011 e o scanner
1022.
[00203] De acordo com algumas modalidades, o controlador 1015 é configurado para controlar o feixe de EMR 1011 (por exemplo, termi- nar o feixe de EMR 1011) com base em uma determinação de se o plasma 1012 está localizado pelo menos parcialmente dentro da janela
1008. Em algumas versões, o controlador 1015 determina se o plasma 1012 está pelo menos parcialmente localizado dentro da janela 1006 com base em uma intensidade da radiação de sinal 1016 emanando do plasma 1012. A intensidade da radiação de sinal 1016 pode ser de- tectada usando um fotossensor (por exemplo, fotodiodo). De acordo com uma outra versão, o controlador 1015 determina se o plasma 1012 está pelo menos parcialmente localizado dentro da janela 1006 com base em um componente espectral da radiação de sinal 1016. Por exemplo, de acordo com algumas modalidades a janela 1006 pode incluir safira, o que inclui alumínio. Um pico de espectro correspon- dendo ao alumínio está centralizado em cerca de 396 nm. Pele nor- malmente não contém alumínio. Portanto, se a radiação de sinal (obti- da em um tempo preciso após um pulso de laser [por exemplo, 10 μs]) incluir um pico espectral centralizado em cerca de 396 nm é provável que o plasma 1012 esteja pelo menos parcialmente localizado dentro da janela 1006. De acordo com algumas modalidades, um filtro espec- tral (por exemplo, filtro de entalhe) e um fotossensor são usados para detectar o conteúdo espectral da radiação de sinal. De acordo com outras modalidades, um espectrômetro ou espectrofotômetro é usado para detectar o conteúdo espectral da radiação de sinal.
[00204] O controlador 1015 pode ser configurado para registrar uma ou mais propriedades detectadas do plasma 1012. Em algumas moda- lidades, o controlador 1015 é configurado para registrar uma matriz (ou mapa) de propriedades detectadas do plasma 1012. Por exemplo, o controlador 1015 pode ser configurado para: registrar uma primeira propriedade de uma primeira radiação de sinal emanando de um pri- meiro plasma 1012 em uma primeira localização 1024; mapear a pri- meira propriedade para uma coordenada para a primeira localização 1024; registrar uma segunda propriedade de uma segunda radiação de sinal emanando de um segundo plasma em uma segunda localiza- ção 1026; e mapear a segunda propriedade para uma coordenada pa- ra a segunda localização 1026.
[00205] Modalidades individuais são fornecidas a seguir para expli- car adicionalmente detecção de plasma em um dispositivo de trata- mento de EMR. Exemplo 1 Realimentação de Plasma
[00206] Um primeiro exemplo de realimentação de plasma descreve um estudo in vitro, o qual quantifica mudanças em intensidade de luz de plasma relativa demonstrando presença de plasma. O estudo in vitro é executado com pele de uma porca Yucatan, selecionada por sua pele escura. Um laser de fibra Nufem de 10 W tendo um compri- mento de onda de cerca de 1.060 nm é usado como uma fonte de la- ser no estudo in vitro.
[00207] A figura 11A é uma ilustração esquemática de um sistema ótico de tratamento 1100 usado no estudo in vitro. O sistema ótico de tratamento 1100 inclui um combinador de feixe 1110 configurado para receber um feixe de laser colimado 1112. O combinador de feixe 1110 inclui um refletor 1114 que reflete o feixe de laser incidente 1112. O refletor 1114 é selecionado para refletir luz tendo uma faixa de com- primentos de onda predeterminada. No corrente estudo in vitro, o feixe de laser 1112 tem um comprimento de onda de 1.060 nm, e o refletor é um Thorlabs NB1-K14, o qual é 99,5% refletivo em uma faixa de comprimentos de onda de 1.047 a 1.064 nm. O feixe de laser refletido 1112 é imageado e focalizado por uma óptica de foco 1116. A óptica de foco 1116 usada no estudo in vitro é uma Thorlabs C240TME-C, a qual é uma lente asférica capaz de desempenho limitado de difração tendo uma NA de 0,5 e um comprimento focal efetivo de 8 mm. O feixe de laser 1112 é focalizado em uma cintura (por exemplo, volume focal) em uma amostra de pele 1118. Na cintura do feixe de laser 1112, uma pluma de plasma 1120 é gerada dentro da amostra de pele 1118. A radiação 1124 gerada da pluma de plasma 1120 é imageada pela ópti- ca de foco 1116 e é transmitida por meio do refletor 1114. Após trans- missão por meio do refletor 1114, a radiação 1124 é imageada em uma primeira extremidade de uma fibra óptica (não mostrada) por um acoplador de fibra 1122. O acoplador de fibra usado no estudo in vitro é um Thorlabs PAF-SMA-7-A. Uma segunda extremidade da fibra ópti- ca é acoplada a um espectrômetro (não mostrado) que é um Ocean Optics HR2000+ ES. Em uma outra implementação do estudo in vitro, um filtro de entalhe (não mostrado) é disposto entre o refletor 1114 e o acoplador de fibra 1122 para impedir que partes da radiação 1124 ten- do um comprimento de onda similar àquele do feixe de laser 1112 en- trem na fibra óptica. A amostra de pele 1118 é montada no estadia- mento motorizado 1130. Uma distância de trabalho entre a amostra de pele 1118 e a óptica de foco 1116 é mantida para controlar uma pro- fundidade da cintura do feixe de laser 1112 dentro da amostra de pele
1118.
[00208] Em uma outra implementação do estudo in vitro, uma amostra de pele 1118 tendo uma tatuagem de melanina é colocada no estágio motorizado 1130 de tal maneira que a cintura do feixe de laser 1112 fica localizada a cerca de 0,2 mm de profundidade na amostra
1118. O pigmento de melanina usado na tatuagem de melanina é de tinta de choco (por exemplo, tinta de sépia). A tatuagem de melanina está localizada aproximadamente entre um quarto de milímetro e um milímetro de profundidade na derme da amostra de pele. Profundidade do pigmento de tatuagem dentro da pele é verificada por meio de visu-
alização de uma amostra histológica da pele.
[00209] A figura 11B ilustra uma varredura de uma amostra histoló- gica da amostra de pele 1118 tendo uma tatuagem de melanina. A su- perfície de pele 1150 está mostrada no topo da histologia. Uma junção epiderme-derme 1152 demarca as camadas de epiderme e de derme da pele. Os glóbulos de melanina 1154 presentes na derme constitu- em a tatuagem de melanina. O laser é operado em 20 kHz, duração de pulso de 100 ns e 0,5 mJ/pulso. A amostra é varrida durante irradiação de laser em uma taxa de 100 mm/s. O espectrômetro é ajustado para capturar luz durante um período de 5.000 ms e ativar a captura em resposta à irradiação de laser.
[00210] A figura 12 ilustra espectros associados com radiação de tatuagem de melanina e pele nua. O eixo horizontal representa o com- primento de onda da radiação da pele de amostra 1118 e o eixo verti- cal representa a intensidade relativa da radiação. A figura 12 ilustra um espectro de tatuagem de melanina (por exemplo, centralizado em cer- ca de 600 nm) e um espectro de pele nua gerados quando a pele 1118 é irradiada com um feixe de laser 1112 (por exemplo, tendo um espec- tro centralizado em cerca de 1.060 nm). O espectro de tatuagem de melanina mostra uma medição feita durante irradiação da amostra na localização da tatuagem de melanina (por exemplo, quando a cintura / volume focal do feixe de laser de entrada 1112 irradia partes da pele tendo tatuagem de melanina). O espectro de pele nua mostra uma medição feita durante irradiação de uma região da pele de amostra 1118 que não inclui a tatuagem de melanina. O espectro de tatuagem de melanina mostra a presença de uma luz de espectro amplo que in- clui radiação no espectro visível (por exemplo, entre 400 nm e 800 nm). A luz de espectro amplo indica formação de plasma durante irra- diação da tatuagem de melanina. O espectro de pele nua de uma ma- neira geral não tem componente de espectro visível ou tem muito pe-
queno. A falta de componente de luz visível no espectro de pele nua indica que de uma maneira geral plasma não foi formado durante irra- diação da pele nua.
[00211] Uma outra amostra de pele 1118 tendo uma tatuagem de carbono (por exemplo, tinta nanquim) é colocada no estágio motoriza- do 1130 debaixo da óptica de foco 1116 de tal maneira que a cintura de foco do feixe de laser fica localizada a cerca de 0,2 mm abaixo da superfície da amostra de pele 1118. A tatuagem de carbono está loca- lizada aproximadamente entre um quarto de milímetro e um milímetro de profundidade na derme da amostra de pele 1118. O laser é opera- do em 20 kHz, duração de pulso de 100 ns e 0,5 mJ/pulso. A amostra é varrida durante irradiação de laser em uma taxa de 100 mm/s. O es- pectrômetro é ajustado para capturar luz durante um período de 5.000 ms e ativar captura em resposta à irradiação de laser.
[00212] A figura 13 ilustra espectros associados com radiação de tatuagem de carbono e pele nua. O eixo horizontal representa o com- primento de onda da radiação da pele de amostra 1118 e o eixo verti- cal representa a intensidade relativa da radiação. A figura 13 ilustra um espectro de tatuagem de carbono e um espectro de pele nua gerados quando a pele 1118 é irradiada com o feixe de laser 1112. O espectro de tatuagem de carbono mostra uma medição feita durante irradiação da amostra na localização da tatuagem de carbono (por exemplo, quando cintura / volume focal do feixe de laser de entrada 1112 irradia partes da pele tendo tatuagem de carbono). O espectro de pele nua mostra uma medição feita durante irradiação de uma região da pele de amostra 1118 que não inclui a tatuagem de carbono. O espectro de tatuagem de carbono mostra a presença de uma luz de espectro am- plo que inclui radiação no espectro visível (por exemplo, entre 400 nm e 800 nm). A luz de espectro amplo indica formação de plasma duran- te irradiação da tatuagem de carbono. O espectro de pele nua de uma maneira geral não tem componente de espectro visível. A falta de luz indica de uma maneira geral que plasma não foi formado durante irra- diação da pele nua.
[00213] Deve ser notado que o espectro amplo capturado nos expe- rimentos indicados acima resulta da geração de plasma em muitas lo- calizações em uma taxa de 20 kHz que é a taxa de repetição do feixe de laser 1112. Um tempo de integração do espectrômetro é estabele- cido em 1 ms ou maior. Isto permite caracterização da informação es- pectral de plasma gerado durante múltiplos pulsos do feixe de laser
1112. Após a interação entre um pulso de laser incidente (do feixe de laser 1112) e o plasma, o plasma começa a resfriar e seus elétrons baixam um nível de energia, emitindo desse modo luz em bandas es- pectrais estreitas. Como as medições de espectrômetro indicadas acima foram integradas em múltiplos pulsos deve ser entendido que estas bandas estreitas não foram observáveis neste exemplo. Um se- gundo exemplo é descrito a seguir em que bandas espectrais estreitas foram detectadas. Exemplo 2 de Realimentação de Plasma
[00214] No segundo exemplo, bandas espectrais estreitas da radia- ção 1124 geradas por plasma na amostra de pele 1118 são observa- das experimentalmente. O sistema ótico usado para esta detecção es- tá descrito na figura 11A. O sistema ótico inclui uma fibra óptica que permite comunicação óptica entre o sistema ótico e um espectrômetro Ocean Optics modelo nº HR2000+ES. O sistema ótico é comunicativo oticamente com um laser Q-switch Nd:YAG (Quantel Q-Smart 450) com um braço de articulação de tal maneira que um feixe de laser do laser Q-switch Nd:YAG é direcionado para o sistema.
[00215] A amostra de pele 1118 é colocada de uma maneira geral paralela a uma região focal do feixe de laser. Primeiro a região focal é colocada exatamente abaixo de uma superfície da amostra de pele
1118. Múltiplos pulsos de laser foram direcionados para a pele de amostra 1118 com uma medição de espectrômetro sendo feita exata- mente após cada pulso de laser. Cada pulso de laser tem potência de pico suficiente para produzir uma ruptura óptica resultando na geração de um plasma na amostra de pele 1118. A radiação 1124 do plasma é capturada, tal como descrito com referência para a figura 11A, e transmitida para o espectrômetro.
[00216] A figura 14 ilustra espectros de radiação 1124 gerados por plasma na amostra de pele 1118. Foi calculada a média dos resulta- dos espectrais capturados do plasma após cada pulso de laser. O es- pectro médio está mostrado em um gráfico 1400 mostrado na figura
14. O gráfico 1400 tem intensidade relativa em unidades arbitrárias ao longo de um eixo vertical e comprimento de onda em nanômetros ao longo de um eixo horizontal. O espectro médio inclui picos espectrais em cerca de 589 nm e 766 nm. O espectro médio inclui também picos espectrais menores em cerca de 422 nm, em cerca de 455 nm, em cerca de 493 nm, em cerca de 521 nm, em cerca de 553 nm, em cerca de 614 nm e em cerca de 649 nm.
[00217] Durante a experiência, uma janela de safira é colocada en- tre a amostra de pele 1118 e a óptica de foco 1116 no caminho do fei- xe de laser 1112. O feixe de laser 1112 é direcionado através da jane- la de safira para uma cintura / região focal localizada a cerca de 0,5 mm abaixo da superfície da pele. A figura 15 contém um gráfico 1500 que ilustra um espectro de radiação de um plasma formado usando uma janela de safira em contato com o tecido. O gráfico 1500 tem in- tensidade relativa em unidades arbitrárias ao longo de um eixo vertical e comprimento de onda em nanômetros ao longo de um eixo horizon- tal. Pode ser visto na figura 15 que os picos maiores em cerca de 589 nm e em cerca de 766 nm estão presentes. Adicionalmente, um pico ainda maior está localizado em cerca de 396 nm. Foi descoberto após a medição que a janela de safira estava danificada (por exemplo, gra- vada) em um modo consistente com um plasma sendo formado dentro dela. O pico em 396 nm ocorre repetidamente com a janela de safira presente, ocorre somente quando a janela de safira está presente; e a janela de safira parece danificada pela formação de plasma. Esta ob- servação indica que este pico em cerca de 396 nm pode ser usado como um indicador de formação de plasma dentro da janela de safira.
[00218] De acordo com algumas modalidades, componentes mate- riais de um plasma são determinados por meio de análise espectral e um ou mais parâmetros de feixe de laser são ajustados com base nos componentes materiais do plasma. Por exemplo, de acordo com algu- mas modalidades um controlador determina, a partir dos dados espec- trais, que um material exceto aquele sendo tratado está sendo afetado por um plasma e ajusta parâmetros de laser ou desativa uma fonte de laser. Embora o segundo exemplo use um espectrômetro para detec- ção de conteúdo espectral do plasma, algumas modalidades determi- nam conteúdo espectral do plasma por meio de métodos alternativos. Por exemplo, em algumas versões, um filtro de banda estreita que passa somente luz centralizada em cerca de 396 nm é colocado sobre um fotodiodo, de tal maneira que o fotodiodo detecta luz somente em 396 nm. O fotodiodo é ativado para coletar momentos após (por exemplo, 10 μS) um pulso de EMR. E o controlador é configurado para parar de ativar a fonte de EMR quando o fotodiodo detecta valores re- lativamente altos, já que valores relativamente altos somente ocorre- rão quando o plasma afeta a janela de safira. Exemplo 3 de Realimentação de Plasma
[00219] Um terceiro exemplo demonstra um sistema de detecção de plasma que detecta plasma incorporado em uma peça de mão de tratamento baseado em EMR.
[00220] As figuras 16A-16C ilustram desenhos de acordo com o terceiro exemplo de tratamento de tecido e detecção de plasma. Um sistema de tratamento de tecido e detecção de plasma 1600 está mos- trado nas figuras 16A-16C. A figura 16A mostra uma vista frontal do sistema 1600. A figura 16B mostra uma vista seccional transversal do sistema 1600, feita ao longo de uma linha de seção B-B na figura 16A. E a figura 16C mostra uma vista de detalhe tirada de dentro de um cír- culo de detalhe C na figura 16B.
[00221] Um laser de fibra 1610 é configurado para emitir uma radia- ção de tratamento. Um exemplo do laser de fibra 1610 é um laser de fibra Feibo 1.060 nm, 40 W, 20 kHz, da Feibo Laser Technologies Co., Ltd. de Xangai, China. A radiação de tratamento é direcionada por um sistema ótico para uma óptica de foco 1620. Uma óptica de foco de exemplo é a Thorlabs Part No.: A240. A óptica de foco 1620 é configu- rada para focalizar a radiação de tratamento através de uma janela 1622 para uma região focal em um tecido (não mostrado). O sistema ótico é configurado para permitir que a óptica de foco 1620 seja varrida em todas as três dimensões. Isto subsequentemente faz com que a região focal da radiação de tratamento seja varrida em todas as três dimensões dentro do tecido. Varredura é alcançada por meio de três estágios separados, cada um responsável por um único eixo. Um es- tágio X 1625 varre a óptica de foco em um eixo X. Um estágio Y 1626 montado no estágio X 1625 varre a óptica de foco em um eixo Y. E um estágio Z 1627 montado no estágio Y 1626 varre a óptica de foco em um eixo Z (por exemplo, de uma maneira geral ao longo de um eixo ótico da óptica de foco). Um estágio X exemplar é um Dover MMX 50 da Dover Motion de Boxborough, Massachusetts, EUA, controlado com um controlador Elmo DC whistle Gold da Elmo Motion Control Ltd. de Petach-Tikva, Israel. Um estágio Y exemplar é um estágio Q545.140 controlado com controlador E 873, ambos da Physik Instru- mente L.P. de Auburn, Massachusetts, EUA. Um estágio Z exemplar é um New Scale 3M-FS da New Scale Technologies, Inc. de Victor, No- va York, EUA.
[00222] Uma placa de circuito impresso (PCB) 1640 é colada ao estágio Z 1627 e confronta a janela 1622. A PCB 1640 contém diver- sos componentes eletrônicos e quatro fotodiodos 1642. Um fotodiodo de exemplo é um Osram CHIPLED número de parte SFH 2711 da OSRAM GmbH de Munique, Alemanha. Um outro fotodiodo de exem- plo é um sensor Gallium Nitride Based, GUVA-S 12SD da Roithner La- sertechnik GmbH de Viena, Áustria. Ambos os fotodiodos de exemplo podem ser vantajosos em algumas modalidades, porque eles são mais sensíveis na detecção de luz ultravioleta (UV) e espectro visível do que no infravermelho próximo (NIR). Por este motivo, estes fotodiodos de exemplo detectarão luz de um plasma, mas detectarão menos radi- ação de tratamento refletida ou espalhada (por exemplo, luz de laser de 1.060 nm). Em outras modalidades, os fotodiodos podem ser reves- tidos com um revestimento ótico (por exemplo, revestimento de filtro de entalhe de interferência) para impedir detecção do comprimento de onda de tratamento. Ainda em outras modalidades, os fotodiodos po- dem ser colocados atrás de um filtro espectral (por exemplo, filme de filtro de entalhe de interferência) para impedir detecção do comprimen- to de onda de tratamento.
[00223] Luz de um plasma é convertida em uma corrente pequena por um ou mais dos fotodiodos 1642. A corrente é convertida em uma tensão por um amplificador de transimpedância. A tensão é então am- plificada por um ou mais amplificadores e amostrada por um microcon- trolador. O microcontrolador amostra a tensão usando pelo menos um de um conversor analógico para digital (ADC) e um comparador.
[00224] Em algumas versões, um comparador compara a tensão a um valor limiar e ativa um timer (por exemplo, 32.678 Hz) quando a tensão excede o valor limiar. O microcontrolador detecta um plasma quando a tensão permanece acima do valor limiar em uma duração definida (por exemplo, 3 tiques do timer). Em algumas modalidades, o valor limiar é estabelecido alto de tal maneira que plasma originando de tratamento dentro do tecido não excederá o valor limiar, mas plas- ma mais próximo e mais brilhante originará de dentro de uma janela óptica. Neste caso, o detector de plasma pode ser usado para detectar plasma não desejado, tal como plasma no tecido de periferia ou janela óptica, o qual pode causar danos ao paciente ou ao sistema. Uma vez que o plasma seja detectado, um sinal pode ser enviado para um outro controlador (por exemplo, controlador de laser) que pode registrar a detecção de plasma ou alterar tratamentos com base na detecção (por exemplo, parar radiação de tratamento).
[00225] De acordo com algumas modalidades, o ADC pode ser usado para detectar plasma dentro do tecido (por exemplo, plasma consistente com tratamento). O ADC designa um valor digital repre- sentativo de intensidade de plasma com base na tensão do um ou mais fotodetectores. Em alguns casos, o valor digital é registrado junto com valores de localização corrente para um ou mais de o estágio X 1625, o estágio Y 1626 e o estágio Z 1627. Neste caso, o registro de valores digitais relativos à localização de região focal pode ser forma- tado em uma matriz (por exemplo, um mapa). A matriz pode ser usada para indicar efetividade de tratamento ou presença de cromóforos den- tro do tecido.
[00226] Em algumas modalidades, presença de plasma em uma primeira profundidade (por exemplo, relativamente rasa) pode indicar danos ao sistema ou um evento adverso; enquanto que presença de plasma em uma segunda profundidade (por exemplo, relativamente profunda dentro do tecido) pode indicar um tratamento efetivo. Portan- to, é importante em algumas modalidades assegurar que uma região focal do feixe de EMR está posicionada em uma profundidade focal desejada. Exemplos de Referenciamento de Profundidade Focal
[00227] Tal como descrito detalhadamente acima, uma profundida- de de uma região focal dentro de um tecido precisa ser controlada rigi- damente (por exemplo, +/- 20 μm), em algumas modalidades. Por exemplo, tratamento de pigmento dérmico exige que uma região focal seja colocada em uma profundidade aproximadamente na profundida- de do pigmento dérmico dentro do tecido. Se a região focal estiver muito profunda o tratamento de pigmento dérmico não será efetivo. Se a região focal estiver muito rasa, melanócitos na camada basal serão irradiados, potencialmente causando um evento adverso (por exemplo, hiperpigmentação ou hipopigmentação).
[00228] Referindo-se à figura 17, um fluxograma 1700 está mostra- do para um método de referenciamento de profundidade focal 1700, de acordo com algumas modalidades. Primeiro, um feixe de radiação eletromagnética (EMR) é focalizado ao longo de um eixo ótico para uma região focal 1710. Em muitos casos, o feixe de EMR é gerado por uma fonte de EMR (por exemplo, laser). Uma janela óptica é disposta para cruzar o eixo ótico. Em algumas versões, uma superfície da jane- la é substancialmente ortogonal ao eixo ótico. O feixe de EMR colide em pelo menos uma superfície da janela óptica e uma radiação de si- nal é gerada. A radiação de sinal em algumas modalidades inclui uma parte refletida do feixe de EMR que é refletida em uma superfície da janela. Em algumas modalidades, a janela é configurada para contac- tar um tecido. A superfície da janela pode ser entendida oticamente como uma interface óptica entre um material de janela da janela e um material adjacente proximal à superfície da janela (por exemplo, ar ou tecido). Em alguns casos, uma diferença em índice de refração entre o material de janela e o material adjacente resulta em reflexão da parte refletida do feixe de EMR. De acordo com algumas modalidades, uma radiação de sinal é gerada por meio de espalhamento ou transmissão de uma parte do feixe de EMR na janela.
[00229] A radiação de sinal é detectada em 1712. De acordo com algumas modalidades, a radiação de sinal é imageada por um sistema de imageamento. Em alguns casos, uma imagem da radiação de sinal é formada em um sensor pelo sistema de imageamento. Exemplos de sensores incluem fotossensores e sensores de imagens. Em algumas versões, um detector detecta e mede uma largura de imagem. De uma maneira geral, a largura de imagem estará relacionada proporcional- mente com uma largura de feixe do feixe de EMR incidente na superfí- cie da janela. Uma ampliação do sistema de imageamento tipicamente determina a proporcionalidade da largura de imagem para uma largura do feixe de EMR incidente na janela. De acordo com algumas modali- dades, o detector detecta e mede uma intensidade da radiação de si- nal.
[00230] Com base na radiação de sinal, uma posição focal de refe- rência é determinada em 1714. Por exemplo, em algumas versões, a largura de feixe do feixe de EMR incidente em uma superfície da jane- la é medida, e uma posição focal da região focal é transladada ao lon- go do eixo ótico à medida que a largura de feixe é medida. A posição de referência é descoberta onde a largura de feixe é determinada para estar em um mínimo. Como um outro exemplo, em algumas versões, uma intensidade da radiação de sinal é detectada à medida que a po- sição focal da região focal é transladada ao longo do eixo ótico. Neste caso, a posição de referência é descoberta onde uma intensidade de sinal de radiação é descoberta para estar em um máximo.
[00231] Uma vez que a posição focal de referência seja determina- da, a região focal é transladada para uma posição focal de tratamento em 1716. Tipicamente, a posição focal de tratamento fica a uma dis- tância predeterminada da posição focal de referência ao longo do eixo ótico. De acordo com algumas modalidades, a região focal é transla- dada ao deslocar um elemento ótico (por exemplo, objetiva) ao longo do eixo ótico. Em outras modalidades, a região focal é transladada ao ajustar uma divergência do feixe de EMR, por exemplo, ajustar uma potência óptica de um elemento ótico. Eventualmente, a janela é colo- cada em contato com um tecido alvo, resultando na região focal sendo posicionada dentro do tecido alvo. De acordo com algumas modalida- des, o tecido alvo é pele e a região focal é posicionada dentro de um tecido dérmico da pele. Posicionamento preciso de profundidade da região focal dentro de tecido permite tratamento de doenças pigmenta- res não tratáveis anteriormente por meio de plasma termiônico ou rup- tura térmica. Por exemplo, o feixe de EMR pode executar tratamento seletivo mediado por plasma termiônico de doença pigmentar dérmica (por exemplo, melasma dérmico) em uma região focal localizada den- tro da derme sem o risco de irradiação adversa da epiderme.
[00232] Referindo-se à figura 18B, em algumas modalidades, um segundo feixe de EMR 1816B é configurado para ser convergido pela óptica de foco para uma segunda região focal 1818B localizada na po- sição de tratamento. Neste caso, o primeiro feixe de EMR 1816A pode ser configurado somente para referenciamento (por exemplo, ao colo- car uma primeira região focal 1818A incidente na superfície de janela 1810 e o segundo feixe de EMR 1816B pode ser configurado para al- cançar o efeito desejado no tecido (por exemplo, um efeito cosméti- co)). Isto pode ser vantajoso em modalidades onde o efeito em tecido exige fluência muito alta (por exemplo, 1.012 W/cm2) e a janela 1810 provavelmente seria danificada se o primeiro feixe de EMR fosse usa- do durante referenciamento. De acordo com algumas modalidades, o segundo feixe de EMR 1816B tem um comprimento de onda que é aproximadamente igual ao do primeiro feixe de EMR 1816A. Em ou- tras modalidades, o segundo feixe de EMR 1816B tem um comprimen-
to de onda que é diferente daquele do primeiro feixe de EMR 1816A. Neste caso, a posição de tratamento pode exigir calibração com base em diferenças em um comprimento focal da óptica de foco nos dois comprimentos de onda diferentes.
[00233] Referindo-se a agora às figuras 18A-18B, esquemas são mostrados para um sistema de referenciamento e tratamento de pro- fundidade focal 1800, de acordo com algumas modalidades. O sistema de referenciamento de profundidade focal 1800 inclui uma janela 1810 configurada para contactar um tecido alvo 1812. Um sistema ótico (por exemplo, objetiva ou óptica de foco) é configurado para focalizar um feixe de radiação eletromagnética (EMR) 1816 para uma região focal 1818 ao longo de um eixo ótico 1820. O eixo ótico 1820 cruza a janela
1810. Um detector ótico 1822 é configurado para detectar uma radia- ção de sinal 1824. De acordo com algumas modalidades, a radiação de sinal 1824 é gerada por uma interação entre o feixe de EMR 1820 e a janela 1810. Em algumas versões, a interação entre o feixe de EMR 1820 e a janela 1810 é uma interação entre uma superfície da janela 1810 e o feixe de EMR. A interação entre o feixe de EMR 1820 e a ja- nela 1810 tipicamente é pelo menos um de reflexão, transmissão e espalhamento.
[00234] Um controlador 1826 é configurado para receber entrada do detector ótico 1822 e transladar uma posição focal da região focal 1818 ao longo do eixo ótico 1820. Com base pelo menos em parte em realimentação proveniente do detector ótico 1822, o controlador 1826 determina uma posição de referência 1828 onde uma parte da região focal 1818 é substancialmente coincidente com uma superfície da ja- nela 1810.
[00235] A radiação de sinal 1824 pode emanar de uma reflexão do feixe de EMR 1816 incidente na superfície da janela 1810 e ser ima- geada incidente em um sensor de imagem 1822 usando (em parte) a óptica de foco 1814. De acordo com algumas modalidades, o controla- dor 1826 determina a posição de referência ao determinar uma largura transversal do feixe de EMR 1816 que é incidente na superfície da ja- nela com base na radiação de sinal; e transladar a região focal até que a largura transversal tenha um valor mínimo. De acordo com uma ou- tra modalidade, a radiação de sinal emana de uma reflexão do feixe de EMR 1816 em uma superfície da janela 1810 e o detector 1822 é con- figurado para detectar uma intensidade da radiação de sinal. Neste caso o controlador pode determinar a posição de referência ao trans- ladar região focal até que a intensidade da radiação de sinal tenha um valor máximo.
[00236] Finalmente, o controlador 1826 translada a região focal 1818 para uma posição de tratamento a uma distância predeterminada 1830 da posição de referência 1828. De uma maneira geral, translação da região focal 1818 para longe da posição de referência 1828 é feita em uma direção positiva ao longo do eixo ótico 1820 (isto é, para lon- ge do sistema ótico 1814). Em algumas modalidades, a posição de tratamento é configurada para ficar localizada dentro de um tecido. Por exemplo, a distância predeterminada pode ser configurada para locali- zar a posição de tratamento dentro de um tecido dérmico na pele. Um estágio 1832 pode ser usado para transladar um ou mais elementos óticos (por exemplo, a óptica de foco) a fim de transladar a região fo- cal. O feixe de EMR 1816 tipicamente é configurado para produzir um efeito em tecido (por exemplo, um efeito cosmético) na região focal, ou perto dela, localizada na posição de tratamento. Um efeito em tecido de exemplo é o tratamento seletivo mediado por plasma termiônico do tecido 1812.
[00237] Em algumas modalidades, um segundo feixe de EMR é configurado para ser convergido pela óptica de foco para uma segun- da região focal localizada na posição de tratamento. Neste caso o pri-
meiro feixe de EMR pode ser configurado somente para referencia- mento e o segundo feixe de EMR pode ser configurar para proporcio- nar o efeito em tecido. Isto pode ser vantajoso em modalidades onde o efeito em tecido exige fluência muito alta (por exemplo, 1012 W/cm2) e a janela 1810 provavelmente seria danificada durante referenciamento. De acordo com algumas modalidades, o segundo feixe de EMR tem um comprimento de onda que é idêntico ao do primeiro feixe de EMR. Em outras modalidades, o segundo feixe de EMR tem um comprimen- to de onda que é diferente daquele do primeiro feixe de EMR. Neste caso, a posição de tratamento precisará ser calibrada com base em diferenças em um comprimento focal da óptica de foco nos dois com- primentos de onda diferente. Em algumas modalidades, um sistema de referenciamento e tratamento de janela 1800 é usado para medir mais de uma posição de referência 1828.
[00238] Por exemplo, de acordo com algumas modalidades, o sis- tema de referenciamento e tratamento de janela 1800 inclui também um sistema de varredura. O sistema de varredura é configurado para deslocar a região focal 1818 e o eixo ótico 1820 em pelo menos um eixo de varredura. Em alguns casos, os eixos de varredura de uma maneira geral podem ser perpendiculares ao eixo ótico 1820.
[00239] Uma medição de paralelismo entre a janela e um eixo de varredura pode ser determinada por meio de múltiplas medições da posição de referência 1828 em múltiplas localizações de varredura. Por exemplo, o sistema de referenciamento 1800 é usado primeira- mente para determinar uma primeira posição de referência em uma primeira localização de varredura. Então, o sistema de varredura relo- ca o eixo ótico 1818 para uma segunda localização de varredura a uma distância ao longo do eixo de varredura da primeira localização de varredura. O sistema de referenciamento 1800 então determina uma segunda posição de referência. Uma diferença entre as primeira e segunda posições de referência dividida pela distância ao longo do eixo de varredura indica uma inclinação de não paralelismo entre a janela e o eixo de varredura. Modalidades individuais são fornecidas a seguir para explicar adicionalmente referenciamento de profundidade focal em um dispositivo de tratamento de EMR. Exemplo 1 de Referenciamento de Profundidade Focal
[00240] Um primeiro exemplo de referenciamento de profundidade focal é descrito a seguir. O primeiro exemplo de referenciamento de profundidade focal emprega um sistema de realimentação tal como um microscópio confocal. Esta configuração é vantajosa em algumas mo- dalidades já que ela pode ser usada para superfícies de referência dentro de um tecido assim como para superfícies de tecido e superfí- cies de janela externas. Por exemplo, de acordo com algumas modali- dades, uma região focal é referenciada em relação a uma junção dér- mica-epidérmica (DE) dentro da pele. Isto é alcançável em algumas modalidades por causa de uma diferença de índice de refração entre a epiderme (ou melanina em uma camada basal da epiderme) e a der- me.
[00241] A figura 19 ilustra um protótipo de bancada 1900 para ima- geamento confocal e terapia mediada por plasma. Um feixe de laser colimado 1901 entra no protótipo 1900 através de uma abertura de en- trada 1902 e é projetado sobre um refletor 1904. O refletor 1904 dobra o feixe de laser 1901 na direção de uma objetiva 1906. A objetiva 1906 focaliza o feixe de laser 1901 em uma região focal 1907. O feixe de laser focalizado 1901 é direcionado para um suporte de amostra 1908. O suporte de amostra 1908 inclui uma janela 1910, e uma amostra lo- calizada oticamente a jusante da janela 1910. A amostra mostrada na figura 19 é pele que inclui uma epiderme 1912 e uma derme 1914 lo- calizada oticamente a jusante da epiderme 1912. Um material concor- dante, tal como a espuma 1916, é usado para pressionar a amostra contra a janela 1910 e a janela contra um patamar do suporte de amostra 1908. O suporte de amostra fica em cima de um estágio X-Y 1918X e 1918Y. O protótipo 1900 varre a amostra em relação ao feixe de laser. Um estágio Z 1920 permite que uma distância entre a objeti- va 1906 e o suporte de amostra 1908 seja ajustada. Um medidor de parafuso micrométrico permite movimento controlado rigidamente do estágio Z 1920. A objetiva 1906 colima uma luz retornada 1922 da re- gião focal 1907. A radiação 1922 é transmitida pelo menos parcialmen- te por meio do refletor 1904. De acordo com algumas modalidades, a radiação 1922 atravessa um filtro 1923 (por exemplo, um filtro de enta- lhe) de tal maneira que somente partes da radiação 1922 tendo uma certa faixa de comprimentos de onda são aceitas. A radiação 1922 é focalizada por uma lente de tubo 1924 para uma abertura 1926. A abertura 1926 é dimensionada para aceitar somente raios de luz origi- nando da região focal 1907 (por exemplo, menores que 50 μm). Final- mente, a radiação 1922 é projetada em um fotodiodo 1928.
[00242] Em uma implementação, o sistema ótico 1900 é usado co- mo um microscópio confocal. Isto pode ser feito, por exemplo, ao colo- car a segunda objetiva 1924 a montante da abertura 1926. A abertura 1926 pode imagear novamente a radiação de sinal 1922 ao focalizar a radiação de sinal em um plano focal que inclui a abertura 1926. A abertura 1926 pode filtrar (por exemplo, bloquear) frequências espaci- ais indesejáveis da radiação de sinal 1922. Esta configuração pode permitir filtragem de radiação de sinal associada com regiões diferen- tes no tecido alvo 1912 e 1914 (por exemplo, regiões de tecido alvo em profundidades diferentes em relação à superfície de tecido). Ao mudar a distância entre a abertura de imageamento 1926 e o tecido alvo 1912 e 1914 (por exemplo, ao deslocar a abertura de imageamen- to 1926 ao longo do caminho da radiação de sinal 1922), profundida- des diferentes do tecido alvo podem ser imageadas em 1926 ao transmitir comandos para um acionador. O controlador 506 pode anali- sar os dados de detecção e determinar a presença de plasma no teci- do alvo 1912 e 1914, distribuição de pigmentos no tecido alvo e outros mais.
[00243] Focalizar um feixe de laser em uma profundidade prescre- vida abaixo de uma superfície exige colocação precisa da região focal 1907 em relação à superfície. Portanto, em algumas modalidades é vantajoso determinar a localização da objetiva 1916 em relação à su- perfície da amostra (por exemplo, superfície da amostra confrontando a objetiva 1906). Isto pode ser feito ao referenciar a região focal 1907 com a superfície da amostra. Usando o protótipo de bancada tal como descrito acima, um teste é executado para determinar onde a região focal está localizada em relação às superfícies superior e inferior da janela 1910, assim como a uma superfície superior de uma amostra de pele de porco.
[00244] Um laser de fibra Nufern de 30 W operando em um com- primento de onda de 1.060 nm é usado para fornecer o feixe de laser 1901 que tem um diâmetro de cerca de 7,5 mm. O refletor 1904 é um espelho dicroico que reflete mais que 90% do feixe de laser 1901 e transmite menos que 10% em comprimento de onda de 1.060 nm. A objetiva tem um comprimento focal efetivo de cerca de 8 mm. O tubo de lente 1924 focaliza a luz retornada 1922 com um comprimento focal efetivo de cerca de 30 mm. A abertura 1926 tem cerca de 30 micrôme- tros de largura. O laser de fibra é operado em um nível de potência de 0,1% (1 mJ/pulso) e uma taxa de repetição de 30 kHz. Um sinal do fo- todiodo 1928 é exibido em um osciloscópio. Quando o laser de fibra é ligado, o estágio Z 1920 é varrido lentamente até que um sinal máximo seja capturado pelo osciloscópio.
[00245] A figura 20 ilustra uma medição de intensidade de radiação máxima. Intensidade está mostrada ao longo de um eixo vertical em unidades arbitrárias e tempo está mostrado ao longo de um eixo hori- zontal. O sinal de intensidade de radiação máxima 2002 é gerado quando a região focal 1907 é colocada na superfície superior da janela
1910. O micrômetro do estágio Z 1920 reportou uma posição relativa de 0,487 mm onde o sinal máximo 2002 é observado. Nenhum sinal detectável é observado nas posições relativas do estágio Z de 0,458 mm e 0,519 mm.
[00246] No exemplo anterior, a posição da região focal foi referen- ciada em uma interface de janela onde reflexão na interface foi desco- berta para ser maior. Uma diferença no índice de refração entre mate- riais causa reflexão em uma interface entre os dois materiais (por exemplo, ar e a janela). Reflexão surgindo de uma divergência de índi- ce de refração algumas vezes é entendida como reflexão de Fresnel. Reflexão de Fresnel varia com ângulo de incidência e polarização de luz. Para simplicidade, reflexão de Fresnel em um ângulo de incidência normal (que não depende de polarização) será mostrada como um exemplo. Uma reflexão de Fresnel normal surgindo em um limite entre materiais tendo índices diferentes de refração de uma maneira geral agirá de acordo com: onde R é refletância (proporção de luz refletida), n1 é o índice de refra- ção de um primeiro material, e n2 é o índice de refração de um segun- do material. Um bom exemplo de reflexão de Fresnel é fornecido por diamante. Um diamante tem um índice de refração muito alto (por exemplo, 2,42). Ar tem um índice de refração de unidade (por exem- plo, 1,00). Refletância de Fresnel de luz normal a uma interface ar- diamante é de aproximadamente 17%. Refletância de Fresnel tende a estar em um mínimo em um ângulo perpendicular e aumenta em ângu- los rasos. Assim, para um diamante, quase 1/5 da luz é refletida na interface de ar e diamante, em um mínimo. O resultado é que um dia- mante brilha na luz.
[00247] Dentro de pele, melanina tem um índice de refração dife- rente daquele do tecido circundante em comprimentos de onda óticos (por exemplo, índice de refração da melanina em 1.064 nm é de cerca de 1,78 e o índice epidérmico de refração é de cerca de 1,35). Portan- to, refletância de Fresnel normal é de cerca de 2% em uma interface pele-melanina. Uma camada basal na parte inferior da epiderme con- tém melanócitos e, portanto, é muito rica em melanina. Exatamente abaixo da camada basal a derme tipicamente está livre de melanina, exceto em casos patológicos (notavelmente melasma dérmico). Por- tanto, em algumas modalidades a região focal é referenciada com uma junção dérmica-epidérmica (por exemplo, camada basal) da pele. Exemplo 2 de Referenciamento de Profundidade Focal
[00248] Um segundo exemplo de referenciamento de profundidade focal usa um sensor de câmera em vez de uma abertura de imagea- mento (por exemplo, confocal). As figuras 21A-21C ilustram um exem- plo de acordo com algumas modalidades. A figura 21A mostra um sis- tema de tratamento 2100 configurado para direcionar e focalizar uma radiação (por exemplo, laser) em um tecido alvo. O feixe de radiação é fornecido por uma fibra óptica 2110 e colimado por um colimador
2112. O feixe de radiação é focalizado e direcionado através do siste- ma 2100 por meio de um sistema ótico. O feixe de radiação focalizado é no final direcionado para fora de uma janela 2114 na parte inferior do sistema 2100. A janela 2114 é configurada para contactar um tecido para tratamento, de tal maneira que uma região focal do feixe de radi- ação de focalização fica localizada dentro do tecido alvo. O sistema 2100 inclui também uma porta 2116. A porta permite que pelo menos uma parte da radiação proveniente de perto da região focal seja dire- cionada para fora dela. A porta 2116, portanto, permite que radiação de sinal proveniente de perto da região focal seja "removida" e detec- tada. Um uso para a radiação de sinal é referenciamento de profundi- dade focal para determinar uma posição focal de referência que cor- responde com uma interface parcialmente refletiva (por exemplo, uma superfície da janela 2114).
[00249] As figuras 21B-21C ilustram o sistema 2100 tendo um sis- tema de referenciamento removível 2120 fixado à porta 2116. De acordo com um uso exemplar do sistema 2100, o sistema de referen- ciamento removível 2120 é instalado antes do tratamento e pode ser usado para localizar com segurança a região focal em relação a uma referência conhecida (por exemplo, uma superfície de tecido ou uma janela superfície). Referindo-se à figura 21C, uma radiação de sinal 2129 se propaga de uma maneira geral ao longo de um eixo ótico
2130. Um divisor de feixe 2132 permite que pelo menos uma parte da radiação de sinal 2129 seja transmitida na direção do sistema de refe- renciamento de janela 2120. De acordo com algumas modalidades, o divisor de feixe reflete substancialmente o feixe de radiação colimado 2134, o qual é produzido pelo colimador 2112. A radiação de sinal é imageada por uma lente de imageamento 2136 (por exemplo, Edmund Optics PN: 33-020) em um sensor de câmera 2138 (Mightex PN: SCE- B013-U). Medições feitas com o segundo sistema de exemplo de refe- renciamento de profundidade focal são fornecidas a seguir para de- monstrar precisão e utilidade do sistema.
[00250] As medições representam uma posição de uma lente obje- tiva ao longo de um eixo ótico que resulta em uma região focal corres- pondente sendo colocada com uma superfície de uma janela. Coloca- ção da região focal e da superfície da janela foi determinada por um participante que fez a medição. O participante foi responsável por de- terminar a posição de lente objetiva que faz com que uma imagem da radiação de sinal tenha um tamanho mínimo. As medições foram feitas por dois participantes. Um primeiro participante executou todas as me- dições numeradas de 1 a 3 e um segundo participante executou todas as medições numeradas de 4 a 6. Medições foram feitas em todos os 4 cantos da superfície de janela, superior esquerdo (TL), superior direi- to (TR), inferior esquerdo (BL), inferior direito (BR). A tabela a seguir resume os resultados de medições. Sistema Exemplar de Tratamento Baseado em EMR e Referenciamen- to de Janela Posição de Fo- Medição No. calização (μm) 1 2 3 4 5 6 Média Desvio pa- (μm) drão (μm) TL de Janela 670 680 690,5 690 680 685,5 683 8 TR de Janela 670 679,5 685,5 670,5 680 685,5 679 7 BL de Janela 690 650 644,5 700 649,5 645 663 25 TL de Janela 700 670 660 700 670 670 678 17
[00251] Os resultados das medições indicam repetitividade do sis- tema de referenciamento de janela exemplar, mesmo quando tamanho mínimo da imagem é determinado de forma subjetiva por participantes diferentes. Embora estas medições tenham sido feitas em parte ao usar avaliação de participantes humanos, em algumas modalidades um controlador é usado para determinar tamanho de imagem e contro- lar localização de região focal automaticamente. Também, tal como pode ser inferido a partir dos resultados, um paralelismo da superfície de janela em relação a um ou mais eixos de varredura pode ser calcu- lado a partir de medições feitas pelo sistema de referenciamento de janela. Por exemplo, podemos aproximar um ângulo entre um eixo de varredura e a superfície de janela de acordo com a equação seguinte que assume um ângulo aproximação pequeno:
onde: α é o ângulo entre o eixo de varredura e a superfície de janela em radianos; Zref,1 é a profundidade medida em uma primeira localiza- ção (por exemplo, primeiro canto da superfície de janela) em micrôme- tros; Zref,2 é a profundidade medida em uma segunda localização (por exemplo, segundo canto da superfície de janela) em micrômetros; e d1- 2 é uma distância ao longo de um ou mais eixos de varredura de uma maneira geral perpendiculares ao eixo ótico entre a primeira localiza- ção e a segunda localização em micrômetros. O sistema de realimen- tação e tratamento 2100 das figuras 18A-18C exige um "coletor" de um caminho ótico (por exemplo, o divisor de feixe 1832). De acordo com algumas modalidades, um "coletor" não está presente. Exemplo 3 de Referenciamento de Profundidade Focal
[00252] As figuras 22A-22C mostram um outro sistema exemplar de referenciamento e tratamento de profundidade focal 2200 de acordo com algumas modalidades. A figura 22A mostra um sistema de trata- mento 2200 configurado para direcionar e focalizar uma radiação (por exemplo, laser) em um tecido alvo. O feixe de radiação é fornecido por uma fibra óptica 2210 e colimado por um colimador 2212. O feixe de radiação é focalizado e direcionado através do sistema 2200 por meio de um sistema ótico. O feixe de radiação de focalização é no final dire- cionado para fora de uma janela 2214 na parte inferior do sistema
2200. A janela 2214 é configurada para contactar um tecido para tra- tamento, de tal maneira que uma região focal do feixe de radiação de focalização fica localizada dentro do tecido alvo. Este sistema 2200 não contém uma porta ou um "coletor" no sistema ótico.
[00253] As figuras 22B-22C ilustram o sistema 2200 tendo um sis- tema de referenciamento removível 2220 fixado. De acordo com um uso exemplar do sistema 2200, o sistema de referenciamento removí- vel 2220 é instalado antes do tratamento e usado para localizar com segurança a região focal em relação a uma referência conhecida (por exemplo, uma superfície de janela). O sistema de referenciamento re- movível 2220 é fixado a um diâmetro externo do colimador 2212. Isto permite que um eixo ótico 2222 do sistema de referenciamento 2220 fique nominalmente em linha com um eixo ótico 2224 do sistema de tratamento. Uma radiação de referência é gerada por uma fonte de radiação de referência 2226 (por exemplo, laser de diodo Thorlabs PN: LPS-1064-APC-SP e uma lente de colimação [por exemplo, Edmund Optics PN 33-020]). A radiação de referência é refletida parcialmente por um divisor de feixe 2232 (por exemplo, divisor de feixe 50-50 Thor- labs PN: BSW4R-1064) e direcionada ao longo do eixo ótico 2222 do sistema de referenciamento. A radiação de referência é focalizada por uma objetiva de referenciamento 2233 (por exemplo, Thorlabs PN: C240TME-1064).
[00254] Em algumas versões, a objetiva de referenciamento 2233 tem uma prescrição aproximadamente igual àquela de uma objetiva de tratamento 2234. A objetiva de referenciamento 2233 fica em um está- gio de referência 2235, o qual translada a objetiva de referenciamento 2233 ao longo do eixo ótico 2222. A objetiva de referenciamento 2233 leva a radiação de referência para uma região focal de referência ao longo do eixo ótico 2222. O estágio de referência 2235, portanto, translada a região focal de referência assim como a objetiva de refe- rência 2233. Onde a região focal de referência está perto de uma su- perfície da janela 2215 uma parte da radiação de referência é refletida pela janela 2215. Uma parte da radiação de referência refletida é coli- mada pela objetiva de referência 2233, transmitida através do divisor de feixe 2232 e imageada por uma lente de imageamento 2236 em um sensor de câmera 2238. Igualmente, uma radiação de transmissão do colimador 2212 é focalizada pela objetiva de tratamento 2234, transmi- tida através da janela 2215, uma parte da radiação transmitida é coli- mada pela objetiva de referência 2233, transmitida através do divisor de feixe 2232, e imageada pela lente de imageamento 2236 no sensor de câmera 2238.
[00255] De acordo com uma modalidade exemplar do sistema 2200, em uso a região focal de referência é levada para uma posição de referência que é coincidente com uma superfície externa da janela 2215 ao transladar o estágio de referência 2235. Uma imagem de refe- rência capturada pela câmera 2238 é usada para determinar a locali- zação na qual a região focal de referência é coincidente com a super- fície externa da janela 2215. O tamanho de imagem de referência terá um valor mínimo onde a região focal de referência é coincidente com a janela 2215. Neste ponto a objetiva de referenciamento 2233 tem um plano focal que de uma maneira geral é coincidente com a superfície externa da janela 2215. A fonte de radiação de tratamento é então LI- GADA, gerando uma radiação de transmissão. Contudo em alguns ca- sos a fonte de radiação de tratamento é operada com uma potência menor que a típica durante tratamento (por exemplo, 10%).
[00256] A radiação de transmissão é focalizada pela objetiva de tra- tamento 2234 e transmitida através da janela 2215. Uma parte da ra- diação de transmissão é colimada pela objetiva de referência 2233, transmitida através do divisor de feixe 2232 e imageada pela lente de imageamento 2236 no sensor de câmera 2238. Uma imagem de transmissão é detectada pelo sensor de câmera 2238 que representa uma largura do feixe de radiação de transmissão no plano focal da ob- jetiva de referenciamento 2233 (por exemplo, a superfície externa da janela). Um estágio de tratamento 2240 translada a objetiva de trata- mento 2234 ao longo do eixo ótico 2224. A imagem de transmissão tem tamanho mínimo onde uma posição de uma região focal de transmissão é coincidente com o plano focal da objetiva de referenci- amento 2233. Contudo, o eixo ótico 2222 do sistema de referencia- mento e o eixo ótico do sistema de tratamento 2224 são alinhados nominalmente, e em algumas versões é vantajoso que os dois eixos sejam ligeiramente deslocados um do outro. Um estágio de translação 2242 é usado em algumas modalidades para deslocar o eixo ótico de sistema de referência 2222. Uma vez que a região focal de transmis- são esteja posicionada coincidente com a superfície externa da janela, o estágio de tratamento pode ser zerado e o sistema de referencia- mento pode ser removido e tratamento pode ser executado.
[00257] Os usos de exemplo descritos acima de tratamento basea- do em EMR informado por realimentação (por exemplo, detecção de eventos de plasma prejudiciais e vantajosos durante tratamento e co- locação precisa da região focal) de uma maneira geral estão relacio- nados com fornecer um tratamento seguro e efetivo. Usos adicionais de tratamento baseado em EMR informado por realimentação podem estar relacionados com objetivos adicionais; por exemplo, capturar e documentar imagens de tecido para ajudar na determinação de um diagnóstico ou demonstrar resultados de tratamento positivo. Exemplos de Imageamento de Tecido
[00258] Tratamento baseado em EMR informado por realimentação de imageamento de tecido tem uma ampla variação de usos e benefí- cios para tratamentos dermatológicos e estéticos. Por exemplo, de acordo com algumas modalidades, imageamento de tecido permite ao usuário visar precisamente um local de tratamento durante tratamento baseado em EMR. Um outro uso exemplar de imageamento de tecido é fornecer documentação de resultados de tratamento ao longo do tempo (por exemplo, imagens pré-tratamento e imagens pós- tratamento). De acordo ainda com outras modalidades, imageamento de tecido é usado para determinar um diagnóstico ou um plano de tra- tamento para uma condição antes do tratamento, ou um ponto final durante um tratamento. O objetivo de muitos tratamentos de pele ba- seados em EMR exemplares é estético (por exemplo, se relacionando com a aparência da pele). Nestes casos, imageamento da pele sendo submetida a tratamento fornece algumas das realimentações mais im- portantes para as partes interessadas no tratamento (pacientes e pro- fissionais).
[00259] A figura 23 ilustra um fluxograma para um método 2300 de imageamento e tratamento baseado em radiação, de acordo com al- gumas modalidades. O método 2300 começa ao iluminar um tecido com uma radiação de imageamento 2306. Tipicamente, iluminação do tecido é alcançada em parte ao usar uma fonte de iluminação. Ilumi- nação pode ser executada em diversos modos incluindo: iluminação de campo claro, onde a radiação de imageamento é fornecida subs- tancialmente em eixo para um sistema de imageamento, e iluminação de campo escuro, onde a radiação de imageamento é fornecida subs- tancialmente fora de eixo para o sistema de imageamento. Em algu- mas modalidades, a radiação de imageamento é substancialmente monocromática. Em outras modalidades, a radiação de imageamento é substancialmente de banda larga (por exemplo, luz branca).
[00260] A seguir, uma imagem de uma vista do tecido é imageada em 2310. Imageamento é executado pelo menos parcialmente usando uma óptica de foco (por exemplo, objetiva). A vista em alguns casos é um campo de visão de uma região focal associada com a óptica de foco. Em algumas modalidades, imagear a imagem em 2310 inclui usar uma ou mais ópticas adicionais em combinação com a óptica de foco. Por exemplo, a óptica de foco pode colimar significativamente luz da vista e uma lente de tubo pode ser usada para formar a imagem da luz colimada. A imagem pode ser formada em um plano de imagem.
[00261] A seguir, a imagem é detectada em 2312. Tipicamente, um detector é usado para detectar a imagem. Exemplos de detecção in- cluem: fotodetecção, fotodetecção confocal, detecção interferométrica e detecção espectroscópica. O detector pode detectar a imagem no plano de imagem. A imagem pode ser detectada por um sensor de imagem. Exemplos de sensores de imagens incluem dispositivos se- micondutores de carga acoplada (CCD), sensores de pixels ativos em semicondutor de óxido de metal complementar (CMOS) e semicondu- tor de óxidos de metal do tipo N (NMOS). Sensores de imagens tipi- camente produzem uma imagem detectada em uma matriz bidimensi- onal (2D) de dados (por exemplo, mapa de bits).
[00262] A imagem é então exibida em 2314. Tipicamente, a imagem é exibida por uma tela visual eletrônica. Exemplos de telas incluem: telas eletroluminescentes (EL), telas de cristal líquido (LC), telas de cristal líquido retroiluminado (LC) de diodos emissores de luz (LED), telas de diodos emissores de luz (LED) (por exemplo, telas de LED orgânico (OLED) e telas de LED orgânico de matriz ativa (AMOLED)), telas de plasma e telas de pontos quânticos. A imagem exibida é vista por um usuário designado (por exemplo, clínico). Em alguns casos, a imagem é registrada e armazenada, por exemplo, pelo controlador
2419. De acordo com algumas modalidades a imagem exibida é usada para visar uma região de tecido precisando de tratamento.
[00263] Uma região de tratamento alvo é então designada em 2316 dentro do tecido. Em algumas modalidades, a região de tratamento alvo é designada com base em parte na imagem. Por exemplo, a regi- ão de tratamento alvo pode ser designada em 2316 com base em um excesso aparente de pigmento (por exemplo, melanina dérmica) em uma parte do tecido tal como exibido na imagem. Em alguns casos, um clínico observando a imagem exibida designa a região de trata- mento alvo. Alternativamente, em algumas modalidades, um controla- dor designa automaticamente a região de tratamento alvo com base na imagem. A região de tratamento alvo tipicamente está presente pe- lo menos parcialmente na imagem.
[00264] Finalmente, uma radiação de tratamento é focalizada em uma região focal dentro da região de tratamento em 2318. Tipicamen- te, a radiação de tratamento é focalizada usando a óptica de foco e configurada para produzir um efeito dentro do tecido (por exemplo, ge- rar seletivamente plasma termiônico em um cromóforo; alcançar um efeito cosmético). Em algumas modalidades, parâmetros que afetam a radiação de tratamento são controlados com base em parte na ima- gem. Parâmetros que afetam tratamento com a radiação de tratamento estão descritos detalhadamente acima. Em algumas modalidades, a região focal é varrida dentro da região de tratamento alvo.
[00265] Em algumas modalidades, a vista é varrida de uma primeira região para uma segunda região do tecido. Exemplos de varredura in- cluem: virar/inclinar a vista, girar a vista e transladar a vista. Descrição adicional de dispositivo de varredura pertinente é dada no Pedido de Patente U.S. No. 16/219.809 "Electromagnetic Radiation Beam Scan- ning System and Method", para Dresser e outros, incorporado a este documento pela referência. Em algumas modalidades, a vista localiza- da na primeira região se sobrepõe à vista localizada na segunda regi- ão. Neste caso parte do tecido está presente em ambas de a primeira região e a segunda região. Em algumas outras modalidades, a vista localizada na primeira região não se sobrepõe à vista localizada na segunda região. Em algumas modalidades, varredura da vista é alcan- çada com realimentação relacionada com a posição de vista. Por exemplo, em alguns casos a vista é varrida ao deslocar a óptica de foco com dois estágios lineares. Realimentação proveniente de codifi- cadores presentes em cada estágio linear pode ser usada para inferir a posição da vista quando localizada na primeira região e/ou na se- gunda região.
[00266] Uma segunda imagem pode ser imageada da vista da se- gunda região. Tipicamente, imageamento da segunda imagem é execu- tado no mesmo modo que o imageamento da primeira imagem em 2310,
e somente a localização da vista é diferente entre as duas etapas. Ima- geamento é executado pelo menos parcialmente usando a óptica de fo- co. A vista em alguns casos é o campo de visão da região focal associa- da com a óptica de foco. A segunda imagem pode ser detectada. Tipi- camente, detecção da segunda imagem é executada no mesmo modo que a detecção da primeira imagem 2312, a única diferença sendo que a segunda imagem é detectada em vez de a primeira imagem.
[00267] Em alguns casos, a primeira imagem e a segunda imagem são costuradas conjuntamente em uma imagem costurada (ou mapa). A imagem costurada pode incluir também imagens adicionais obtidas com a vista localizada em regiões adicionais. A imagem costurada po- de ser usada para documentar uma imagem pré-tratamento do tecido, ou uma imagem pós-tratamento do tecido. Qualquer uma de a primeira imagem, a segunda imagem e a imagem costurada pode ser obtida antes do tratamento e usada para dar suporte para uma determinação de um diagnóstico, por exemplo, por um médico. Igualmente, qualquer uma de a primeira imagem, a segunda imagem e a imagem costurada pode ser obtida durante ou após o tratamento para demonstrar efetivi- dade de tratamento ou para procurar pontos finais durante tratamento, o que pode sugerir que tratamento deve ser terminado.
[00268] Referindo-se à figura 24, esquemas são mostrados para um sistema de imageamento e tratamento de tecido 2400, de acordo com algumas modalidades. O sistema de imageamento e tratamento 2400 inclui uma óptica de foco 2410. A óptica de foco 2410 (por exemplo, objetiva) é configurada para imagear uma vista 2412 de um tecido
2413. Um detector 2414 é configurado para detectar uma imagem 2416 formada pelo menos em parte pela óptica de foco 2410. O detec- tor 2414 é comunicativo com um mostrador 2417. O mostrador é con- figurado para exibir a imagem para um usuário designado (por exem- plo, clínico). De acordo com algumas modalidades, uma lente de tubo
2418 é usada em combinação com a óptica de foco 2410 para formar a imagem 2416. O detector 2414 é comunicativo com um controlador 2419, de tal maneira que dados associados com a imagem detectada pelo detector são introduzidos no controlador 2419. A óptica de foco 2410 é usada para entrega de uma radiação de tratamento 2420 assim como para imageamento. Um scanner 2422 é configurado para varrer a vista 2412. O scanner tipicamente varre a vista em pelo menos uma dimensão. Em algumas modalidades, o scanner 2422 varre a vista em todas as três dimensões. Referindo-se à figura 24, o scanner 2422 es- tá mostrado varrendo a vista 2412 de uma primeira região 2424 para uma segunda região 2426 do tecido 2413.
[00269] À medida que o scanner 2422 varre a vista 2412, a óptica de foco 2410 realiza imageamento de uma primeira imagem na primei- ra região 2424 e de uma segunda imagem na segunda região 2426. A primeira imagem e a segunda imagem são ambas detectadas pelo de- tector 2414. E dados associados com a primeira imagem detectada e com a segunda imagem detectada são introduzidos no controlador
2419. Em algumas modalidades, os dados associados com múltiplas imagens são costurados conjuntamente pelo controlador 2419, produ- zindo uma imagem costurada (ou mapa). A imagem costurada e/ou uma ou mais imagens podem ser registradas e armazenadas pelo con- trolador para visualização futura. Em algumas modalidades, dados de uma ou mais imagens são usados para determinar uma região de tra- tamento. De acordo com algumas modalidades, determinação da regi- ão de tratamento é feita automaticamente pelo controlador. Em outras modalidades, determinação da região de tratamento é feita manual- mente pelo usuário designado após observar uma ou mais imagens.
[00270] A radiação de tratamento 2420 é focalizada em uma região focal pela óptica de foco 2410. E a região focal é direcionada para a região de tratamento. De acordo com algumas modalidades, o scanner
2422 é configurado para varrer a região focal dentro da região de tra- tamento. Algumas modalidades do sistema 2400 incluem uma janela 2430 que é colocada em contato com uma superfície do tecido 2413. A janela 2430 pode servir para vários propósitos, um sendo contactar uma superfície externa do tecido. A janela 2430, portanto, permite que a região focal seja localizada com segurança dentro do tecido 2413 a uma profundidade predeterminada da superfície do tecido 2413.
[00271] A figura 25 ilustra esquematicamente uma imagem costura- da (ou mapa) 2500 de acordo com algumas modalidades. A imagem costurada 2500 inclui várias (por exemplo, 9) imagens individuais
2510. Um caminho de varredura 2520 mostra um caminho seguido por uma vista à medida que ela atravessa um tecido. O caminho de varre- dura mostrado inclui um padrão de rastreio, contudo outros padrões são possíveis (por exemplo, espiral). Cada imagem individual 2510 é obtida em um ponto localizado ao longo do caminho de varredura. A imagem costurada 2500 pode ser formada das imagens individuais em vários modos. Por exemplo, se uma posição da vista for capaz de es- timativa para cada imagem individual (por exemplo, por meio de reali- mentação de scanner), a imagem costurada 2500 pode ser construída por meio de cálculos de estimativas. Alternativamente, a imagem cos- turada 2500 pode ser construída usando algoritmos de visão de má- quina para costura. Um primeiro software de costura de imageamento de exemplo é o Hugin-Panorama photo stitcher. Hugin é um projeto de código aberto hospedado em http://hugin.Sourceforge.net. Um segun- do software de costura de imagem de exemplo é uma ferramenta Pho- tomerge dentro do Adobe Photoshop. Uma modalidade individual par- ticular é fornecida a seguir para explicar adicionalmente imageamento de tecido em um dispositivo de tratamento de EMR. Exemplo 1 de Imageamento de Tecido
[00272] As figuras 26A-26B ilustram esquemas de um sistema de imageamento e tratamento de tecido de exemplo 2600. A figura 26A mostra uma vista frontal do sistema 2600. A figura 26B mostra uma vista seccional transversal do sistema 2600, feita ao longo de uma li- nha de seção B-B na figura 26A.
[00273] O sistema 2600 inclui um laser de fibra 2610. O laser de fibra 2610 é configurado para emitir uma radiação de tratamento. Um exemplo de um laser de fibra é um laser de fibra Feibo 1.060 nm, 40 W, 20 kHz, da Feibo Laser Technologies Co., Ltd. de Xangai, China. A radiação de tratamento é direcionada por um sistema ótico para uma óptica de foco 2620 que focaliza a radiação de tratamento através de uma janela 2622 para uma região focal em um tecido (não mostrado). O sistema ótico é configurado para permitir que a óptica de foco 2620 seja varrida em todas as três dimensões. Isto permite que a região fo- cal da radiação de tratamento seja varrida em todas as três dimensões dentro do tecido. Varredura é alcançada por meio de três estágios se- parados, cada um responsável por um único eixo. Um estágio X 2625 varre a óptica de foco em um eixo X. Um estágio Y 2626, montado no estágio X 2625, varre a óptica de foco em um eixo Y. E um estágio Z, montado no estágio Y 2626, varre a óptica de foco em um eixo Z (por exemplo, de uma maneira geral ao longo de um eixo ótico da óptica de foco). Um estágio X exemplar é um Dover MMX 50 da Dover Motion de Boxborough, Massachusetts, EUA, controlado com um controlador Elmo DC whistle Gold da Elmo Motion Controller Ltd. de Petach-Tikva, Israel. Um estágio Y exemplar é um estágio Q545.140 controlado com controlador E 873, ambos da Physik Instrumente L.P. de Auburn, Mas- sachusetts, EUA. Um estágio Z exemplar é um New Scale 3M-FS da New Scale Technologies, Inc. de Victor, Nova York, EUA.
[00274] O sistema ótico inclui um divisor de feixe 2630 que é confi- gurado para refletir a radiação de tratamento e passar outras radia- ções (por exemplo, luz visível). Assim, radiação de imageamento (por exemplo, luz visível) do tecido é imageada pela óptica de foco 2620 por meio do divisor de feixe 2630. Feixe descendente do divisor de fei- xe 2630, uma montagem de lente 2632 fica localizada. Um exemplo de uma montagem de lente é um módulo de lente VarioOptic Autofocus, número de peça: CC-39NO-250 da Corning Inc. de Corning, Nova York, EUA. A radiação de imageamento é imageada adicionalmente pela montagem de lente e finalmente detectada por uma câmera 2634, e mais especificamente por um sensor de imagem dentro da câmera. Uma câmera de exemplo é uma PL-D755 da PixelLink de Ontário, Ca- nadá. A PL-D755 tem um sensor de imagem que é um SONY IMX250 CMOS tendo um obturador global. A fim de imagear microscopicamen- te áreas muito pequenas, o sistema de imageamento mostrado exige iluminação do tecido.
[00275] Uma armação 2640 está mostrada com uma pluralidade dos furos 2642 ao longo dela. Dentro dos furos 2642 múltiplos feixes de fibras ópticas (não mostrados) são colocados. Em um esquema exemplar de iluminação 12 feixes de fibras ópticas alojados dentro de tubos de aço inoxidável de 1,52 mm (0,06") de diâmetro são colocados nos furos 2642 posicionados na armação 2640. Os feixes de fibras óp- ticas convergem para um único feixe em uma extremidade distal. O feixe único é colocado em comunicação óptica com uma fonte de luz. Uma fonte de luz exemplar é um motor de luz branca 6500K 38 W, número de peça FTIII24015 da Fiberoptics Technology Incorporated de Pomfret, Connecticut, EUA. Os furos 2642 são angulados na dire- ção da janela 2622 e por esta razão luz dos feixes de fibras ópticas é direcionada para o tecido tal como ela existe nos feixes. Iluminação em um ângulo em relação ao eixo ótico da óptica de foco pode ser re- ferida como iluminação de campo escuro. Em algumas modalidades, iluminação de campo escuro é vantajosa já que reflexão especular das superfícies de janela não é imageada (como brilho) pela óptica de fo-
co. Em outras modalidades, iluminação é fornecida de uma maneira geral coaxialmente com o eixo ótico. Esta técnica de iluminação pode ser referida como iluminação de campo claro. Iluminação de campo claro é vantajosa em algumas modalidades, já que ela fornece maior densidade de iluminação dentro da visão da óptica de foco. A fim de demonstrar praticabilidade, imagens obtidas com o sistema de image- amento de exemplo são descritos.
[00276] A figura 27A mostra uma imagem 2710 obtida pelo sistema de exemplo 2600 mostrado nas figuras 26A-B. Esta imagem 2710 foi obtida de um alvo de 1951 da Força Aérea. 18 imagens como esta imagem 2710 foram obtidas (2 fileiras de 9). As 18 imagens foram cos- turadas conjuntamente em uma imagem costurada 2720, a qual está mostrada na figura 27B. Costura foi executada automaticamente usando a ferramenta Photomerge no Adobe Photoshop. Analisar a imagem costurada 2720 mostra que o elemento 6 do Grupo 7 é resol- vível. Linhas no elemento 6 do Grupo 7 têm aproximadamente 2,2 μm de largura. Imageamento microscópico, portanto, é prático usando o sistema de exemplo 2600 mostrado nas figuras 26A-B. Modalidades Adicionais
[00277] Em algumas modalidades, a taxa de repetição do feixe de laser de entrada pode ser mais rápida que a taxa de decaimento do plasma no tecido alvo / material alvo. Isto pode permitir geração contí- nua (por exemplo, contínua temporalmente, contínua espacialmente, etc.) de plasma. A área da região de tratamento / região alvo (por exemplo, região na qual plasma é gerado) pode ser controlada ao mu- dar a taxa de repetição do feixe de laser.
[00278] Modalidades adicionais incluem tecnologias de imageamen- to alternativas usadas em combinação com tratamento baseado em EMR. Estas tecnologias de imageamento alternativas incluem: image- amento microscópico, imageamento de campo de visão amplo, image-
amento confocal de refletância, imageamento por tomografia de coe- rência óptica, imageamento de elastografia de coerência óptica, ima- geamento de espectroscopia Raman antiderrames coerente, imagea- mento de dois fótons, imageamento de geração de segunda harmôni- ca, imageamento de conjugado de fase, imageamento fotoacústico, imageamento espectral infravermelho e imageamento hiperspectral.
[00279] Uma pessoa versada na técnica perceberá recursos e van- tagens adicionais da invenção com base nas modalidades descritas anteriormente. Portanto, a invenção não é para ficar limitada ao que tem sido mostrado e descrito particularmente, exceto tal como indicado pelas reivindicações anexas. Todas as publicações e referências cita- das neste documento estão expressamente incorporadas a este do- cumento pela referência nas suas totalidades.
[00280] A matéria em questão descrita neste documento pode ser implementada em conjunto de circuitos eletrônicos digitais, ou em sof- tware de computador, firmware, ou hardware, incluindo os meios estru- turais revelados neste relatório descritivo e equivalências estruturais dos mesmos, ou em combinações deles. A matéria em questão descri- ta neste documento pode ser implementada como um ou mais produ- tos de programas de computador, tais como um ou mais programas de computador, incorporados de modo tangível em uma portadora de in- formação (por exemplo, em um dispositivo de armazenamento legível por máquina), ou incorporados em um sinal propagado, para execução por, ou para controlar a operação de, aparelho de processamento de dados (por exemplo, um processador programável, um computador ou múltiplos computadores). Um programa de computador (também co- nhecido como um programa, software, aplicação de software ou códi- go) pode ser gravado em qualquer forma de linguagem de programa- ção, incluindo linguagens compiladas ou interpretadas, e ele pode ser implementado em qualquer forma, incluindo como um programa autô-
nomo ou como um módulo, componente, sub-rotina, ou outra unidade adequada para uso em um ambiente de computação. Um programa de computador não corresponde necessariamente a um arquivo. Um pro- grama pode ser armazenado em uma parte de um arquivo que contém outros programas ou dados, em um arquivo único dedicado ao pro- grama em questão, ou em múltiplos arquivos coordenados (por exem- plo, arquivos que armazenam um ou mais módulos, subprogramas ou partes de código). Um programa de computador pode ser implementa- do para ser executado em um computador ou em múltiplos computa- dores em um local ou distribuídos através de múltiplos locais e inter- conectados por uma rede de comunicação.
[00281] Os processos e fluxos lógicos descritos neste relatório des- critivo, incluindo as etapas de método da matéria em questão descrita neste documento, podem ser executados por um ou mais processado- res programáveis executando um ou mais programas de computador para executar funções da matéria em questão descrita neste docu- mento ao operar em dados de entrada e gerar saída. Os processos e fluxos lógicos também podem ser executados por, e o aparelho da ma- téria em questão descrita neste documento pode ser implementado como, conjunto de circuitos lógicos de uso especial, por exemplo, uma FPGA (matriz de portas programáveis em campo) ou um ASIC (circuito integrado de aplicação específica).
[00282] Processadores adequados para a execução de um progra- ma de computador incluem, a título de exemplo, microprocessadores de uso tanto geral quanto especial, e qualquer um ou mais processa- dores de qualquer tipo de computador digital. De uma maneira geral, um processador receberá instruções e dados de uma memória somen- te de leitura ou de uma memória de acesso aleatório ou de ambas. Os elementos essenciais de um computador são um processador para executar instruções e um ou mais dispositivos de memória para arma-
zenar instruções e dados. De uma maneira geral, um computador in- cluirá também, ou será acoplado operacionalmente para receber da- dos de ou transferir dados para, ou ambos, um ou mais dispositivos de armazenamento de massa para armazenar dados, por exemplo, dis- cos magnéticos, magneto-óticos, ou discos óticos. Portadoras de in- formações adequadas para incorporar instruções e dados de programa de computador incluem todas as formas de memória não volátil, inclu- indo, a título de exemplo, dispositivos de memória semicondutora, (por exemplo, EPROM, EEPROM e dispositivos de memória flash); discos magnéticos, (por exemplo, discos rígidos internos ou discos removí- veis); discos magneto-óticos; e discos óticos (por exemplo, discos CD e DVD). O processador e a memória podem ser suplementados por, ou incorporados em, conjunto de circuitos lógicos de uso especial.
[00283] Para permitir interação com um usuário, a matéria em ques- tão descrita neste documento pode ser implementada em um compu- tador tendo um dispositivo de exibição, por exemplo, um monitor CRT (tubo de raios catódicos) ou LCD (tela de cristal líquido), para exibir informação para o usuário e um teclado e um dispositivo indicador, (por exemplo, um mouse ou um mouse estacionário), pelos quais o usuário pode fornecer entrada para o computador. Outros tipos de dis- positivos podem ser usados para também permitir interação com um usuário. Por exemplo, realimentação fornecida para o usuário pode ser qualquer forma de realimentação sensorial, (por exemplo, realimenta- ção visual, realimentação auditiva ou realimentação táctil), e entrada proveniente do usuário pode ser recebida em qualquer forma, incluin- do entrada acústica, fala ou táctil.
[00284] As técnicas descritas neste documento podem ser imple- mentadas usando um ou mais módulos. Tal como usado neste docu- mento, o termo "módulo" se refere a software, firmware, hardware de computação e/ou a várias combinações dos mesmos. No mínimo, en-
tretanto, módulos não devem ser interpretados como software que não é implementado em hardware, firmware ou gravado em uma mídia de armazenamento gravável não transitório legível por processador (isto é, módulos não são software por si mesmos). De fato "módulo" é para ser interpretado como sempre incluindo pelo menos algum hardware físico não transitório tal como uma parte de um processador ou com- putador. Dois módulos diferentes podem compartilhar o mesmo hardware físico (por exemplo, dois módulos diferentes podem usar o mesmo processador e interface de rede). Os módulos descritos neste documento podem ser combinados, integrados, separados e/ou dupli- cados para suportar várias aplicações. Também, uma função descrita neste documento como sendo executada em um módulo particular po- de ser executada em um ou mais outros módulos e/ou por um ou mais outros dispositivos em vez de ou além de a função executada no mó- dulo particular. Adicionalmente, os módulos podem ser implementados através de múltiplos dispositivos e/ou outros componentes locais ou remotos uns aos outros. Adicionalmente, os módulos podem ser des- locados de um dispositivo e adicionados a um outro dispositivo e/ou podem ser incluídos em ambos os dispositivos.
[00285] A matéria em questão descrita neste documento pode ser implementada em um sistema de computação que inclui um compo- nente de lado servidor (por exemplo, um servidor de dados), um com- ponente mediador (por exemplo, um servidor de aplicação), ou um componente de lado cliente (por exemplo, um computador cliente ten- do uma interface gráfica de usuário ou um navegador de rede por meio dos quais um usuário pode interagir com uma implementação da maté- ria em questão descrita neste documento), ou qualquer combinação de tais componentes de lado servidor, mediador e de lado cliente. Os componentes do sistema podem ser interconectados por qualquer forma ou meio de comunicação de dados digitais, por exemplo, uma rede de comunicação. Exemplos de redes de comunicação incluem uma rede de área local ("LAN") e uma rede de área ampla ("WAN"), por exemplo, a Internet.
[00286] Linguagem de aproximação, tal como usada neste docu- mento por todo o relatório descritivo e reivindicações, pode ser aplica- da para modificar qualquer representação quantitativa que pode variar de modo permissível sem resultar em uma mudança na função básica com a qual ela está relacionada. "Aproximadamente", "substancial- mente" ou "cerca de" pode incluir números que estão dentro de uma faixa de 1%, ou em algumas modalidades dentro de uma faixa de 5% de um número, ou em algumas modalidades dentro de uma faixa de 10% de um número em uma ou outra direção (maior ou menor que o número) a não ser que relatado de outro modo ou evidente de outro modo a partir do contexto (exceto onde tal número excederia de forma não admissível 100% de um valor possível). Portanto, um valor modifi- cado por um termo ou termos, tais como "cerca de", "aproximadamen- te" ou "substancialmente", não deve ficar limitado ao valor preciso es- pecificado. Pelo menos em algumas instâncias, a linguagem de apro- ximação pode corresponder à precisão de um instrumento para medir o valor. Aqui e por todo o relatório descritivo e reivindicações, limita- ções de faixas podem ser combinadas e/ou permutadas, tais faixas são identificadas e incluem todas as subfaixas contidas na mesma a não ser que contexto ou linguagem indique de outro modo.
[00287] Os artigos "um" e "uma", tais como usados neste documen- to no relatório descritivo e nas reivindicações, a não ser que indicado claramente ao contrário, devem ser entendidos como incluindo os refe- rentes plurais. Reivindicações ou descrições que incluem "ou" entre um ou mais membros de um grupo são consideradas satisfeitas se um, mais de um ou todos os membros de grupo estiverem presentes, empregados ou pertinentes de outro modo em um determinado produ-
to ou processo a não ser que indicado ao contrário ou de outro modo evidente a partir do contexto.
A revelação inclui modalidades nas quais exatamente um membro do grupo está presente, empregado ou perti- nente de outro modo em um determinado produto ou processo.
A reve- lação inclui também modalidades nas quais mais de um ou todos os membros de grupo estão presentes, empregados ou pertinentes de outro modo em um determinado produto ou processo.
Além disso, é para ser entendido que as modalidades reveladas fornecem todas as variações, combinações e permutações nas quais uma ou mais limita- ções, elementos, cláusulas, termos descritivos, etc. de uma ou mais das reivindicações listadas são introduzidos em uma outra reivindica- ção dependente da mesma reivindicação de base (ou, tal como perti- nente, qualquer outra reivindicação) a não ser que indicado de outro modo ou a não ser que estivesse evidente para uma pessoa de co- nhecimento comum na técnica que uma contradição ou inconsistência surgiria.
É considerado que todas as modalidades descritas neste do- cumento são aplicáveis a todos os aspectos diferentes das modalida- des reveladas onde apropriado.
Também é considerado que qualquer uma das modalidades ou aspectos podem ser combinados livremente com uma ou mais outras tais modalidades ou aspectos sempre que apropriado.
Onde elementos são apresentados como listas, por exem- plo, em grupo de Markush ou formato similar, é para ser entendido que cada subgrupo dos elementos é também revelado, e qualquer(s) ele- mento(s) pode(m) ser removido(s) do grupo.
Deve ser entendido que, de uma maneira geral, onde as modalidades reveladas, ou aspectos das modalidades reveladas, são referidas como compreendendo ele- mentos, recursos particulares, etc., certas modalidades da revelação ou aspectos da revelação consistem ou consistem essencialmente de tais elementos, recursos, etc.
Para o propósito de simplicidade essas modalidades não foram em todos os casos expostas especificamente em tantas palavras neste documento. Também deve ser entendido que qualquer modalidade ou aspecto da revelação pode ser excluído explicitamente das reivindicações, independente de se a exclusão es- pecífica está relatada no relatório descritivo. Por exemplo, qualquer um ou mais agentes ativos, aditivos, componentes, agentes opcionais, ti- pos de organismo, distúrbios, pacientes ou combinações dos mesmos podem ser excluídos.
[00288] Onde faixas são dadas neste documento, modalidades da revelação incluem modalidades nas quais os pontos de extremidades estão incluídos, modalidades nas quais ambos os pontos de extremi- dades estão excluídos, e modalidades nas quais um ponto de extremi- dade está incluído e o outro está excluído. Deve ser assumido que ambos os pontos de extremidades estão incluídos a não ser que indi- cado de outro modo. Além disso, é para ser entendido que, a não ser que indicado de outro modo ou evidente de outro modo a partir do con- texto e entendimento de uma pessoa de conhecimento comum na téc- nica, valores que são expressados como faixas podem assumir qual- quer valor específico ou subfaixa dentro das faixas relatadas em mo- dalidades diferentes da revelação, ao décimo da unidade do limite infe- rior da faixa, a não ser que o contexto imponha claramente de outro modo. Também é entendido que, onde uma série de valores numéri- cos é relatada neste documento, a revelação inclui modalidades que se relacionam analogamente a qualquer valor interveniente ou faixa definida por quaisquer dois valores na série, e que o valor mais baixo pode ser considerado como um mínimo e o valor mais alto pode ser considerado como um máximo. Valores numéricos, tais como usados neste documento, incluem valores expressados como porcentagens.
[00289] Deve ser entendido que, a não ser que indicado claramente ao contrário, em quaisquer métodos reivindicados neste documento que incluem mais de um procedimento, a ordem dos procedimentos do método não está necessariamente limitada à ordem na qual os proce- dimentos do método são relatados, mas a revelação inclui modalida- des nas quais a ordem é assim limitada. Também deve ser entendido que, a não ser que indicado de outro modo ou evidente a partir do con- texto, qualquer produto ou composição descrito neste documento pode ser considerado "isolado".
[00290] Tal como usado neste documento o termo "compreenden- do" ou "compreende" é usado com referência para composições, mé- todos e respectivos componentes dos mesmos, que são essenciais para as modalidades reveladas, mas abertos à inclusão de elementos não especificados, se essenciais ou não.
[00291] Tal como usado neste documento, o termo "consistindo es- sencialmente de" se refere àqueles elementos exigidos para uma de- terminada modalidade. O termo permite a presença de elementos adi- cionais que não afetam materialmente a(s) característica(s) básica(s) e inédita(s) ou funcional(s) dessa modalidade da revelação.
[00292] O termo "consistindo de" se refere às composições, méto- dos e respectivos componentes dos mesmos tais como descritos neste documento, os quais são exclusivos de qualquer elemento não relata- do nessa descrição da modalidade.
[00293] Embora algumas variações tenham sido descritas acima detalhadamente, outras modificações ou adições são possíveis.
[00294] Nas descrições acima e nas reivindicações, expressões tais como "pelo menos um de" ou "um ou mais de" podem ocorrer segui- das por uma lista conjuntiva de elementos ou recursos. O termo "e/ou" também pode ocorrer em uma lista de dois ou mais elementos ou re- cursos. A não ser que contradito de outro modo implicitamente ou ex- plicitamente pelo contexto no qual ela é usada, uma expressão como esta é proposta para significar qualquer um dos elementos ou recursos listados individualmente ou qualquer um dos elementos ou recursos relatados em combinação com qualquer um dos outros elementos ou recursos relatados. Por exemplo, cada uma das expressões "pelo me- nos um de A e B"; "um ou mais de A e B"; e "A e/ou B" é proposta para significar "A sozinho, B sozinho, ou A e B conjuntamente". Uma inter- pretação similar é também pretendida para listas incluindo três ou mais itens. Por exemplo, cada uma das expressões "pelo menos um de A, B e C"; "um ou mais de A, B e C"; e "A, B e/ou C" é proposta para signifi- car "A sozinho, B sozinho, C sozinho, A e B conjuntamente, A e C con- juntamente, B e C conjuntamente, ou A e B e C conjuntamente". Além disso, uso do termo "com base em" acima e nas reivindicações é pro- posto para significar "com base pelo menos em parte em", de tal ma- neira que um recurso ou elemento não relatado é também admissível.
[00295] A matéria em questão descrita neste documento pode ser incorporada em sistemas, aparelhos, métodos e/ou artigos dependen- do da configuração desejada. As implementações expostas na descri- ção anterior não representam todas as implementações consistentes com a matéria em questão descrita neste documento. Em vez disso, elas são meramente alguns exemplos consistentes com aspectos rela- cionados com a matéria em questão descrita. Embora algumas varia- ções tenham sido descritas acima detalhadamente, outras modifica- ções ou adições são possíveis. Em particular, recursos e/ou variações adicionais podem ser fornecidos além desses expostos neste docu- mento. Por exemplo, as implementações descritas acima podem ser direcionadas para várias combinações e subcombinações dos recur- sos revelados e/ou combinações e subcombinações de vários recur- sos adicionais revelados acima. Além disso, os fluxos lógicos repre- sentados nas figuras anexas e/ou descritos neste documento não exi- gem necessariamente a ordem particular mostrada, ou ordem sequen- cial, para alcançar resultados desejáveis. Outras implementações po- dem estar dentro do escopo das reivindicações a seguir.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES
1. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: uma óptica de foco configurada para convergir um feixe de radiação eletromagnética (EMR) para uma região focal localizada ao longo de um eixo ótico; um detector configurado para detectar uma radiação de si- nal emanando de uma localização predeterminada ao longo do eixo ótico; um controlador configurado para ajustar um parâmetro do feixe de EMR com base em parte na radiação de sinal detectada pelo detector; e uma janela localizada em uma profundidade predetermina- da longe da região focal, entre a região focal e a óptica de foco ao lon- go do eixo ótico, em que a janela é configurada para fazer contato com uma superfície de um tecido.
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o feixe de EMR é configurado para gerar um plasma na localização predeterminada ao longo do eixo ótico e em que a radi- ação de sinal emana do plasma.
3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a radiação de sinal emana de uma interação entre o feixe de EMR e a janela.
4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a óptica de foco é configurada adicionalmente para imagear a radiação de sinal detectada pelo detector.
5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um scanner configurado para varrer a região focal de uma primeira região dentro do tecido para uma segunda região dentro do tecido.
6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o feixe de EMR é configurado adicionalmente para gerar um plasma termiônico na região focal.
7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a janela é configurada adicionalmente para transmitir o feixe de EMR.
8. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a óptica de foco é configurada adicionalmente para convergir o feixe de EMR em uma abertura numérica (NA) de pelo menos 0,3.
9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o parâmetro do feixe de EMR compreende pelo me- nos um de: uma energia de pulso, uma taxa de repetição, uma dura- ção de pulso, uma localização de região focal, um tamanho de região focal, um comprimento de onda ou uma potência.
10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que a radiação de sinal compreende pelo menos um de: uma luz visível, uma luz infravermelha, um sinal acústico, um sinal ultrassônico, um sinal de rádio ou uma temperatura.
11. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: contactar, usando uma janela, uma superfície de um tecido; convergir, usando uma óptica de foco, um feixe de radiação eletromagnética (EMR) para uma região focal localizada ao longo de um eixo ótico; detectar, usando um detector, uma radiação de sinal ema- nando de uma localização ao longo do eixo ótico; ajustar, usando um controlador, um parâmetro do feixe de EMR com base em parte na radiação de sinal detectada; e posicionar a região focal dentro do tecido a uma distância predeterminada da superfície do tecido.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracteriza-
do pelo fato de que compreende adicionalmente gerar, usando o feixe de EMR, um plasma na localização ao longo do eixo ótico, em que a radiação de sinal emana do plasma.
13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracteriza- do pelo fato de que compreende adicionalmente direcionar o feixe de EMR convergente incidente na janela, em que a radiação de sinal emana de uma interação entre o feixe de EMR e a janela.
14. Método de acordo com a reivindicação 11, caracteriza- do pelo fato de que compreende adicionalmente imagear, usando a óptica de foco, a radiação de sinal incidente no detector.
15. Método de acordo com a reivindicação 11, caracteriza- do pelo fato de que compreende adicionalmente varrer, usando um scanner, a região focal de uma primeira região dentro do tecido para uma segunda região dentro do tecido.
16. Método de acordo com a reivindicação 11, caracteriza- do pelo fato de que compreende adicionalmente gerar, usando o feixe de EMR, um plasma termiônico na região focal.
17. Método de acordo com a reivindicação 11, caracteriza- do pelo fato de que compreende adicionalmente transmitir o feixe de EMR através da janela.
18. Método de acordo com a reivindicação 11, caracteriza- do pelo fato de que a óptica de foco é configurada adicionalmente pa- ra convergir o feixe de EMR em uma abertura numérica (NA) de pelo menos 0,3.
19. Método de acordo com a reivindicação 11, caracteriza- do pelo fato de que o parâmetro do feixe de EMR compreende pelo menos um de: uma energia de pulso, uma taxa de repetição, uma du- ração de pulso, uma localização de região focal, um tamanho de região focal, um comprimento de onda ou uma potência.
20. Método de acordo com a reivindicação 11, caracteriza-
do pelo fato de que a radiação de sinal compreende pelo menos um de: uma luz visível, uma luz infravermelha, um sinal acústico, um sinal ultrassônico, um sinal de rádio ou uma temperatura.
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