CN102470251B - 皮肤辐射设备和方法 - Google Patents
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Abstract
一种皮肤辐射设备包括：-光子辐射单元（10），其用于产生在第一方向（x）上延伸的线状辐射模式（12），该光子辐射单元包括光子辐射源（14），-运动机构（20，22），其用于使线状辐射模式在第一方向（x）横向的第二方向（y）上运动，- 检测单元（30），其用于检测皮肤状况分布型，- 控制单元（40），其用于根据检测单元（30）检测的皮肤状况分布型控制用于线状辐射模式的功率密度分布。
Description
技术领域
本发明涉及皮肤辐射设备。
本发明进一步涉及皮肤辐射方法。
背景技术
银屑病是一种慢性非感染性炎症性皮肤病，特征在于界限分明的斑块，其中细胞比正常更快地增殖（过度增殖），导致非常干燥的和红色的皮肤。表皮中的细胞增殖速率由生长分数和细胞周期时间的组合控制。在正常皮肤中，产生的细胞数量由离开表皮增殖池的细胞数量平衡。细胞在皮肤的基底层与角质层之间转变（基本上从出生到死亡并且变得从皮肤松弛）所需的时间为大约4周，而对于银屑病患者而言，这个时间大大缩短（大约4天）。
光线疗法被证明是银屑病的一种有效的治疗（treatment）。这些包括宽带紫外线B（UVB）辐射和窄带UVB、补骨脂素加紫外线A（PUVA）的光化学疗法以及UV激光。305-314nm的波长范围内的UVB辐射被证明对于治疗银屑病最有效。
已知具有PL或TL放电灯的装置，其用于利用窄带（312nm）辐射或UVA辐射进行全身或局部身体治疗。这些装置不允许根据斑块本身的严重性而施加特定的剂量。因此，它们也辐照健康的皮肤。健康皮肤的辐照可能具有诸如老化或者甚至癌症之类的副作用。
此外，已知手持式涂药器，其例如从具有308nm波长的受激准分子激光器发射窄辐射束。这样的装置允许医师精确地将辐射施加到受感染区域（area）。然而，这可能是一个艰巨的任务，因为患者的皮肤可能具有数百个或者甚至数千个相互隔离的受感染区域。此外，为了治疗有效，它必须重复许多次。即使医师以非常专注的方式执行该任务，也几乎不可能防止特定受感染区域被过度治疗或者保持未受治疗。
美国专利申请2008/0051773描述了一种利用电磁辐射治疗皮肤状况的设备，该设备包括电磁辐射源和被配置成接收来自该源的电磁辐射的图像定形装置。该设备进一步包括控制系统，该控制系统被配置成使得图像定形装置基于皮肤状况的图像形成包括患者皮肤上的电磁辐射的定形的治疗图像。所述美国专利申请的图1示出了捕获患者皮肤的区域116的图像的照相机102。控制系统（计算机106）标识要治疗的银屑病斑块120或者其他皮肤状况，并且产生适当的治疗图像且将其发送到投射系统104。来自激光器108的紫外光122由光学系统110聚焦到图像定形装置112上。图像定形装置112在其通过聚焦透镜114将光反射到患者皮肤118上时从计算机106产生图像并且将该图像传递到光112中以形成治疗图像124。照相机具有足够的刷新率以便允许足够快速地更新治疗图像以补偿患者运动，例如呼吸。在一些实例中，系统完全自动化，能够使臂404运动，该臂根据需要将成像头406置于患者身体的不同区域。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进的皮肤辐射设备。
本发明的另一目的是提供一种改进的皮肤辐射方法。
依照本发明的第一方面，提供了一种皮肤辐射设备，该设备包括：
- 光子辐射单元，其用于产生在第一方向上延伸的线状辐射模式，该光子辐射单元包括光子辐射源，
- 运动机构（facility），其用于使线状辐射模式在第一方向横向的第二方向上运动，
- 检测单元，其用于检测皮肤状况分布型（profile），
- 控制单元，其用于根据检测单元检测的皮肤状况分布型控制用于线状辐射模式的功率密度分布。
线状辐射模式在本文中定义为被限制到要治疗的皮肤表面上的线状区域的光子辐射模式。线状区域被理解为具有这样的长度的区域，该长度远大于其宽度，例如至少10倍那么大。线状辐射模式无需在线状区域的完整长度上延伸，而是可以例如辐射线状区域内的皮肤的一个或多个部分。
皮肤状况分布型在本文中定义为作为针对整个区域或者其要治疗的部分（例如线状部分）的皮肤上的位置的函数的皮肤状况。
功率密度分布在本文中定义为线状辐射模式内的作为第一方向上的位置的函数的功率密度（以mW/cm2为单位）的分布。
因此，依照本发明的该第一方面的设备适合于在线状区块（region）内施加具有希望的功率密度分布的辐射。因此，简单的光学构件就足够了并且可以根据针对线状区块的检测的皮肤状况分布型快速地计算所需的功率密度分布。于是，与要求波束以复杂的二维模式定形的已知设备相比，所述设备可以具有相对较低的成本。
一方面根据检测的皮肤状况分布型控制第一方向上的线状辐射模式的功率密度分布以及另一方面使线状辐射模式在第二方向上运动的组合，导致与要治疗的皮肤上的区域的皮肤状况分布型匹配的辐射功率分布型。其中，辐射功率分布型被理解为受辐照的皮肤表面上的功率密度（以mW/cm2为单位）的二维分布。
取决于运动速度和线状辐射模式的宽度，于是将辐射剂量分布型施用到要治疗的皮肤。辐射剂量分布型在本文中定义为施加到皮肤表面上的辐照剂量（以mJ/cm2为单位）的二维分布。
在控制用于线状辐射模式的功率密度分布时，控制单元可以考虑各种不同的状况，例如在其上方将发生皮肤损伤的最大功率密度以及在其下方治疗没有疗效的最小功率密度。在一个实施例中，控制单元首先计算必须施用以便改善皮肤状况的辐射剂量，并且随后将功率密度控制为在预先确定（predetermined）的暴露时间内施用所述预先确定的辐射剂量所在的水平。
因此，尽管存在只需简单的光学和相对较低的计算努力这一事实，但是由于控制第一方向上的线状辐射模式的功率密度分布与使线状辐射模式在第二方向上运动的组合，依照本发明第一方面的设备允许自动地治疗具有任意皮肤状况分布型的皮肤的任意大的区域。
可以例如通过使光子辐射单元运动而使线状辐射模式运动。可替换地，光子辐射单元可以具有可控辐射偏转装置，例如具有可控取向的镜。可替换地，可能的是使其皮肤被辐照的人相对于光子辐射单元运动。此外，系统可以例如通过画面和/或语音命令请求患者运动。
在皮肤辐射设备的一个实施例中，检测单元被设置成检测扫描区块中的皮肤状况，并且运动机构被设置成使得线状辐射模式横穿扫描区块。在该实施例中，控制单元根据针对扫描区块检测的皮肤状况控制功率密度分布。
不是必需的是，在开始治疗之前，针对整个扫描区块计算所需的功率密度分布。因此，同样地在具有检测二维扫描区块中的皮肤状况的检测单元以及提供线状辐射模式的光子辐射单元的这种混合布置中，可以利用简单的手段快速地计算所需的功率密度分布。
取决于处理能力，一旦捕获了图像，则可以一次针对一条线计算所需的功率密度分布，或者可以在开始治疗之前针对整幅图像或者图像的一部分计算所需的功率密度分布。在一个实施例中，以与运动机构的运动方向相同的顺序针对后续的线计算所需的功率密度分布。治疗可以以已经针对其确定了功率密度分布的区块内的线开始，同时在治疗期间，计算针对第二方向上的后续位置的所需的功率密度分布。每当皮肤的线状区域被辐照之后，运动机构可以逐步地运送光子辐射单元。可替换地，可以在辐照的同时连续地使光子辐射单元运动。所述设备可以具有在第二方向上的后续位置之间对用于线状辐射模式的功率密度分布插值的插值机构。如果采样皮肤的状况所用的空间分辨率低于将辐射施用到皮肤所用的空间分辨率，那么功率密度分布的插值可能是有用的。在这种情况下，可以通过根据针对采样相应的皮肤状况所在的位置处的线状辐射模式确定的功率密度分布进行的插值，计算没有针对其采样皮肤状况的第二方向上的皮肤位置上的线状辐射模式的所需的功率密度分布。换言之，插值用来确定沿着第二方向的离散位置处的功率密度分布。如果运动机构造成线状辐射模式的连续运动，那么也可以应用插值。在这种情况下，可以通过根据针对相邻位置处的线状辐射模式确定的功率密度分布利用依照所述连续运动变化的加权因子进行的插值，计算用于皮肤上的线状辐射模式的功率密度分布。换言之，插值用来确定沿着第二方向的连续运动中的连续光子辐射位置处的功率密度分布。可替换地，控制单元可以在每次所述运动在第二方向上行进超过预先确定的距离时，逐步地改变线状辐射模式中的功率密度分布。
本发明的一个实施例可以进一步包括用于产生用于治疗的皮肤区域的运动指示信号的运动检测单元，其中控制单元根据针对扫描区块检测的皮肤状况并且根据运动指示信号控制功率密度分布。通过这种方式，患者可以在被治疗的同时自由地运动。患者的运动可以例如通过回声多普勒方法进行检测和测量。
在依照本发明第一方面的皮肤辐射设备的另一个实施例中，检测单元被设置成检测线状检测区域中的皮肤状况。这是有利的，因为检测机构可以相对廉价。同样为一个优点的是，存储用于该区域的皮肤状况分布型只需适度的存储量。
在该实施例的一个变型中，将线状辐射模式映射到线状检测区域并且运动机构被设置成仅在随后针对线状区域确定了皮肤状况分布型并且已经将线状辐射模式施加到所述线状区域之后，使线状区域运动到第二方向上的下一个位置。其有利之处在于，只有适度的存储空间量是必要的，以便存储皮肤状况数据和指示所需的功率密度分布的数据，因为指示所需的功率密度分布的数据可以立即由控制单元使用。
在最后实施例的另一个变型中，检测单元被设置成检测在第二方向上相对于线状辐射区域位于前方的线状检测区域中的皮肤状况。这是有利的，因为确定皮肤状况分布型的过程、计算功率密度分布的过程以及产生并且施加线状辐射模式的过程可以同时发生，由此缩短治疗的总时间。
检测单元可以独立于光子辐射单元而运动。然而，如果检测单元和光子辐射单元联合地运动，那么这是有利的。这简化了设备的机械要求。在一个实施例中，检测单元和光子辐射单元设置在由运动机构使其运动的公共外壳中。运动可以逐步地或者连续地发生。在连续运动的情况下，控制单元可以在每次所述运动在第二方向上行进超过预先确定的距离时逐步地改变线状辐射模式内的功率密度分布。可替换地，皮肤辐射设备可以具有计算插值的功率密度分布的插值单元，该插值的功率密度分布基本上连续地随着第二方向上的位置而改变。
运动机构可以执行平稳的运动。然而，在一个实施例中，控制单元进一步控制运动机构。控制单元可以例如控制运动机构以影响辐射剂量分布型（即以J/cm2为单位的能量密度）。例如，对于银屑病的利用相对较小的剂量的初始治疗而言，控制单元可以使得运动机构以相对较高的速度运动，而对于其中需要较高的剂量的继续治疗而言，使运动机构以相对较低的速度运动。再者，控制单元可以例如对于其中没有发现异常皮肤状况的皮肤部分增大第二方向上的运动。
此外，控制单元可以控制运动机构以便补偿第一方向上的患者运动。这使得甚至在其中要治疗的皮肤区域倾向于运动到线状辐射区域之外的患者运动的情况下补偿第一方向上的患者运动成为可能。于是，也可以应用“有限长度”辐射单元。因此，控制单元可以在用于扫描的第二方向上控制运动机构，并且可以在用于重新定位的第一方向上控制运动机构。
对于其中要治疗的皮肤区域不倾向于运动到线状辐射区域之外的第一方向上的患者的相对较小的运动而言，所述运动可替换地可以通过根据第一方向上的患者的新位置重新计算功率密度分布而补偿。
依照本发明第一方面的皮肤治疗设备的一个实施例进一步包括指示机构，该指示机构用于指示由控制单元确定由运动线状辐射模式施加到皮肤处的辐射功率分布型和或辐射剂量分布型。该指示机构可以例如包括能够将可见模式投射到要治疗的皮肤区域上的投射器。可见模式优选地与控制单元确定的所需的辐射功率分布型或者辐射剂量分布型同构。该模式例如在其中未预定（schedule）医疗（therapeutic）辐射的皮肤区域中是暗的，并且在其中预定了医疗辐射的皮肤区域中是亮的。该模式的亮的部分可以具有与所提议的局部功率密度或者所提议的局部辐射剂量成比例的亮度。通过将投射到皮肤上的模式与由皮肤状况形成的模式进行比较，医师可以快速地检验要应用的治疗是否正确。代替使用亮度变化的可见模式的是，可替换地，使用这样的可见模式，该可见模式使用不同的颜色或者其组合。在另一个实施例中，指示机构包括显示器，该显示器同时示出要治疗的皮肤区域的图像以及由控制单元预定的辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型的表示。辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型可以由颜色模式、强度变化模式或者其组合表示。可替换地，显示器可以指示预定受辐照的部位的轮廓。
包括指示机构的皮肤辐射设备的一个实施例进一步包括反馈机构，该反馈机构允许诸如医师之类的操作者改变控制单元预定的辐射功率分布型。在使用投射器的实施例中，医师例如利用能够将其位置传送至控制单元的画笔形式的指示器给出反馈。该指示器例如具有使得操作者能够改变用于所述位置的辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型的按钮。反馈的效果可以立即通过投射到要治疗的皮肤处的模式的变化而可视化。代替将指示器的位置传送至控制单元的是，用于检测皮肤状况的检测单元可以进一步被设置成检测指示器的位置。
在使用显示器的实施例中，医师可以在显示器处指示应当如何例如利用诸如鼠标、跟踪球之类的常规指示构件或者与显示器的触敏功能协作的画笔适应性调节要施加的辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型。医师可以指示例如取消特定部位的治疗或者指示应当附加地治疗的部位，或者医师可以指示剂量的变化。
依照本发明第一方面的皮肤治疗设备的一个实施例进一步包括学习单元，该学习单元用于根据操作者指示的辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型的变化优化检测单元的操作。该设备可以具有选择构件，该选择构件允许医师指示是否应当针对特定情况激活学习单元。例如，学习单元可以在设备由有经验的医师使用的情况下激活，并且在由经验较少的医师使用时去激活。
依照本发明第一方面的皮肤治疗设备的一个实施例进一步包括用于存储与医疗会话（session）有关的数据的存储机构。该数据可以包括医疗会话期间（例如会话的开始和或结束时）捕获的皮肤图像、所施加的辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型、辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型中应用的修正等等。所存储的数据可以用来分析利用所述治疗实现的进展。医师可以使用该信息控制设备的设置。存储的信息也可以用作学习单元的输入，该学习单元可以设有着眼于现有的成功以及将这些成功用作开发未来的策略和成功的基础的自适应学习工具。
图像识别算法也可以基于从先前的会话中获得的分类结果更加快速地对皮肤状况分布型进行分类。
依照本发明的第二方面，提供了一种皮肤辐射方法，该方法包括
- 检测人的皮肤的皮肤状况分布型，
- 产生在第一方向（x）上延伸的线状辐射模式，
- 使线状辐射模式在第一方向（x）横向的第二方向（y）上运动，以及
- 依照检测的皮肤状况分布型动态地控制线状辐射模式的功率密度分布。
附图说明
这些和其他方面参照附图更加详细地进行描述。其中：
图1A示出了依照本发明一个实施例的皮肤辐射设备的第一部分，
图1B示出了依照所述实施例的皮肤辐射设备的第二部分，
图1C示出了辐照到人的皮肤处的线状辐射模式的实施例，
图2A示出了依照本发明另一实施例的皮肤辐射设备，
图2B示出了由皮肤辐射设备的部分投射的模式的实施例，
图2C示出了依照本发明另一实施例的皮肤辐射设备，
图3A示出了依照本发明又一实施例的皮肤辐射设备的第一视图，
图3B示出了依照本发明又一实施例的皮肤辐射设备的第二视图，
图4A示意性地示出了依照本发明又一实施例的皮肤辐射设备，
图4B示出了与图4A的皮肤辐射设备的使用有关的方面，
图5A示意性地示出了皮肤辐射设备的一个实施例中的辐射源的实施例，
图5B示意性地示出了皮肤辐射设备的另一个实施例中的辐射源的实施例，
图5C示意性地示出了皮肤辐射设备的又一个实施例中的辐射源的实施例。
具体实施方式
在以下详细描述中，阐述了许多具体的细节以便提供对于本发明的彻底理解。然而，本领域技术人员应当理解的是，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，没有详细地描述公知的方法、过程和部件以便不使本发明的各方面模糊不清。
在下文中，参照其中示出了本发明实施例的附图更完整地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。相反地，提供这些实施例，使得本公开全面而完整，并且将本发明的范围完整地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见，可能夸大了层和区块的尺寸和相对尺寸。
应当理解的是，尽管措词第一、第二、第三等等可能在本文中用来描述不同的元件、部件和/或部分，但是这些元件、部件和/或部分不应当受这些措词限制。这些措词仅仅用来将一个元件、部件和/或部分与另一个元件、部件和/或部分区分开来。因此，下文中讨论的第一元件、部件和/或部分可以称为第二元件、部件和/或部分而不脱离本发明的教导。
除非另有限定，本文使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。还应当理解的是，诸如常用词典中定义的术语之类的术语应当被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且不应当在理想化的或者过于形式的意义上进行解释，除非本文中这样明确地定义。本文中提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献通过引用全部合并于此。在冲突的情况下，本说明书（包括定义）将起支配作用。此外，材料、方法和实例仅仅是说明性的，并不预期是限制性的。
图1A-1C示出了皮肤辐射设备的第一实施例。为了清楚起见，图1A、图1B中的每一个示出了皮肤辐射设备的各自部分。如图1B中所示，设备包括光子辐射单元10，该光子辐射单元用于产生在第一方向x上延伸的线状辐射模式12。设置在外壳5中的光子辐射单元10包括光子辐射源14。此外，光子辐射单元10可以包括用于控制辐射源14辐射的波束的光学元件，例如镜、透镜、快门等等。设备进一步包括运动机构20，该运动机构用于使线状辐射模式在第一方向x横向的第二方向y上运动。运动机构包括例如一对轨道20和致动器22。在操作期间，致动器22使得具有光子辐射单元10的外壳5沿着该对轨道22在y方向上移位。由此，线状辐射模式12也在y方向上移位。可替换地，可以将外壳安装到臂的第一端，该臂可以在其另一端绕轴旋转。适当的运动机构作为当前技术发展水平的操纵机器人而容易获得。
方向x和y由要受辐照的皮肤的平面限定。
所述设备进一步包括用于检测皮肤状况分布型的检测单元30（图1A）。在所示的实施例中，检测单元30能够检测皮肤的相对较大的区块（例如患者1的身体一侧或者背部形成的区块）的皮肤状况分布型。
所述设备进一步包括控制单元40，该控制单元用于根据检测单元30检测的皮肤状况控制用于线状辐射模式12的功率密度分布。
所述设备可以如下用在皮肤辐射方法中。首先，设备检测患者1的皮肤的皮肤状况分布型。在这种情况下，如图1A中所示，获得这个人的整个背侧的图像。可替换地，可以获得这个人的更加有限的部分（例如臂或腿的皮肤）的图像。随后，应用图像处理方法以便确定皮肤状况分布型，即作为空间位置的函数的皮肤状况。像这样的用于获得图像的方法以及后续的确定皮肤状况的图像处理方法是已知的，并且例如记载于相同申请人提交的共同待决的已公布专利申请WO2008/041162和WO2007/119202以及所引用的美国文献中。随后，基于皮肤状况分布型计算辐射功率分布型。尽管在该实施例中将要治疗的皮肤区域的图像看作单幅快照，但不是必需的是，在开始治疗之前，针对该整个区域计算所需的辐射功率分布型。可以一次针对一个线状区域计算所需的辐射功率分布型。这允许利用简单的手段快速地计算所需的功率密度分布型。随后，如图1B中所示，利用光子辐射辐射人的皮肤的在x方向上延伸的运动的线状区域。辐射具有依照针对所述线状区域检测的皮肤状况模式动态地控制的功率密度分布。用于由线状辐射模式辐照的线状区域的所需的辐射功率分布型是用于所述线状辐射模式的功率密度分布。图1C通过实例示出了其中受线状辐射模式辐照的线状辐射区域与皮肤的三个受感染的区块2a、2b、2c重叠的情形。因此，线状辐射模式在其中它与这些受感染的区块重叠的位置12a、12b、12c中具有相对较高的功率密度，并且在这些区块之外具有相对较低的功率密度（优选地为0）。皮肤状况分布型与用于其最优治疗的所需的辐射剂量分布型之间的关系同样地是已知的。对于健康皮肤而言，辐射剂量优选地尽可能为低。对于银屑病的治疗，可以根据皮肤类型和治疗的阶段而使用光子辐射剂量。一般而言，医疗以相对较低的剂量开始，并且在后续的医疗会话内，剂量逐渐增加到最终的最大值。这更详细地在下面的表1中指明。其中，第一列指示皮肤类型，第二列指示用于第一治疗的所需的开始剂量，第三列指示在每个医疗会话中剂量增加的值，并且最后一列指示最大剂量。
表1：用于治疗银屑病的推荐的光子辐射剂量
| 皮肤类型 | 开始剂量(mJ/cm2) | 增量(mJ/cm2) | 最终值(mJ/cm2) |
| 1 | 300 | 100 | 2000 |
| 2 | 300 | 100 | 2000 |
| 3 | 500 | 100 | 2000 |
| 4 | 500 | 100 | 2000 |
| 5 | 800 | 150 | 5000 |
| 6 | 800 | 150 | 5000 |
取决于各情况，可以就是否以具有相对较高的功率密度的相对较短的辐照（例如用于专业应用）或者具有相对较低的功率密度的相对较长的辐照（例如用于家庭应用）形式提供剂量做出选择。例如，对于用在家庭中的皮肤辐射设备而言，可能优选的是应用相对较低的功率密度。用于消费应用的设备可以例如提供具有10mW/cm2的最大功率密度的线状辐射模式，并且可以在30秒内施加300mJ/cm2的剂量。对于受过医学培训的医师的专业使用而言，可以施加具有高得多的最大功率密度的线状辐射模式，从而允许更快的治疗，例如6秒期间50mW/cm2或者1秒期间300mW/cm2。
具有特定持续时间的辐照可以通过逐步扫描要治疗的皮肤区域而实现。例如，每当达到所需的辐射剂量时，线状辐射模式在第二方向上以步长s逐步地移位，该步长等于辐射模式的宽度。不是必需的是，线状辐射模式移位的步长s等于模式的宽度w。步长s可以例如为宽度w的小部分，例如等于宽度w的一半。通过这种方式，如果第二方向上的功率密度分布相对不均匀（例如为钟形），也达到空间上相对均匀的辐射剂量。当每时间间隔ts以步长s步进时，获得了等于s/ts的平均扫描速度vs。不是必需的是，在单次扫描中施加用于特定治疗会话的所需剂量。可替换地，可以在会话中的多次扫描之后获得累积剂量，由此允许实现辐射的间断施加。这在治疗算法中给予医师更多的自由。例如，利用100mW/cm2的功率密度下的3次扫描以及每次扫描1秒的暴露时间达到300mJ/cm2的剂量。
代替逐步扫描的是，可以使线状辐射模式以速度vc连续地运动。在这种情况下，平均暴露时间texp为w/vc。
宽度w的选择取决于要以其控制剂量的空间精度以及治疗速度的要求。大的宽度w有利于快速的治疗，然而以关于空间分辨率的较低精度为代价。出于实用的目的，线状辐射模式的宽度例如处于0.1cm-2cm的范围内。如果宽度大于2cm，那么可以以其将辐射施加到皮肤表面的空间分辨率变得太低。小于0.1cm的宽度尽管是可能的，将需要相对昂贵的光学构件，同时不得到更加精确的治疗。而且，小的宽度将或者需要相对较高的功率密度，这在运动机构发生故障的情况下可能是危险的，或者在施加较低的功率密度的情况下将导致长的治疗时间。
应当指出的是，要施加的剂量可以进一步取决于皮肤病的严重性。
图1A和图1B中所示的设备的实施例进一步包括用于产生运动指示信号md的运动检测单元70，其中控制单元40根据针对所述区块检测的皮肤状况并且根据运动指示信号md控制功率密度分布。通过这种方式，患者可以在被治疗的同时动一动。运动检测单元70包括例如回声多普勒检测器。
图2A和图2B示出了皮肤辐射设备的实施例，该设备包括指示机构50，该指示机构用于指示借助于使线状辐射模式运动而由控制单元确定的要施加到皮肤处的辐射的辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型。在所示的实施例中，指示机构50包括能够将可见模式54映射到要治疗的皮肤区域处的投射器52。可见模式54与控制单元40确定的所需的辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型同构。在图2B所示的实例中，患者1具有受银屑病感染的两个隔离的区块2a、2b。应当指出的是，在实践中，隔离的区块的数量可能高得多，例如可能在皮肤上形成数百至数千个隔离的受感染区块。在所示的实例中，投射的模式54包括两个受照射的区域54a、54b，其指示其中控制单元40预定利用医疗辐射辐射皮肤的区域。在该实例中，医师将观察到受照射的区域54a与银屑病感染的区块2a重合。然而，医师也观察到一个受感染区块2b未在可见模式中突出。在这种情况下，医师可以例如通过利用指向装置指示受感染区块2b的轮廓并且通过向控制器40给出该区块也应当被治疗的命令而施加校正。为此目的，控制器40耦合到用作反馈机构的用户接口60。用户接口60可以包括适合于在控制器40与医师之间交换信息的任何构件，包括例如键盘、鼠标、语音控件、触摸屏、专用控制按钮等等。医师也将观察到投射的模式54包括未受银屑病感染的突出的区域54b。现在，医师可以指向该突出的区域54b内并且向控制器40给出该区域不应当被治疗的命令。为了指示特定区域中的位置，用户接口可以例如包括书写板61和画笔62。医师指示的位置可以通过由投射构件52投射到皮肤上的箭头63指示。医师也可以指示应当修改突出的区域的形状或功率密度或剂量。模式54可以以与对图像进行“photoshop处理”的方式类似的方式进行编辑。响应于医师给出的命令，控制单元40修改投射的模式54以便指示或反映得到的施加到要治疗的区域的辐射功率分布型或辐射功率剂量。
图2A中所示的设备进一步包括学习单元45，该学习单元用于根据所提议的操作者/医师指示的对于辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型的修正教导检测单元30或控制器40或者二者的最优操作。学习单元45可以具有用于选择性激活的手段。例如，可以需要口令以便将激活限制到有经验的医师。
图2C示出了另一个实施例，其中指示机构50包括显示器56，该显示器同时示出要治疗的皮肤区域的图像以及例如通过颜色模式、强度变化模式或者二者的组合的对于所提议的辐射功率分布或辐射剂量分布的表示。可替换地，显示器56可以指示预定受辐照的部位的轮廓。医师可以以与参照图2A和图2B所描述的方式类似的方式指示提议的对于所述治疗的修正。医师可以与显示模式54以获得最优可见性所用的亮度和对比度独立地控制各种不同的设置，例如显示皮肤区域的图像所用的亮度和对比度。优选的设置可以例如作为缺省值而被存储。显示器56可以是触摸屏，使得医师可以直接通过在显示器56处指向而指示提议的修正。
如图2A-2C中所示的皮肤辐射设备进一步包括用于存储与医疗会话有关的数据的存储机构46。该数据可以包括医疗会话中（例如会话的开始和/或结束时）捕获的皮肤图像、所施加的辐射功率分布型、所施加的辐射剂量分布型、辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型中应用的修正等等。可以存储来自与完整治疗程序有关的多个会话的数据。所存储的数据可以用来分析利用所述治疗实现的进展。医师可以使用该信息控制设备的设置。图像识别算法也可以基于从先前的会话中获得的结果更加快速地对皮肤状况进行分类。在一个实施例中，皮肤状况的分类基于来自捕获的皮肤图像的结果与来自与系统一起提供的数据库的信息的比较。该数据库包括例如关于不同炎症状态下的皮肤色貌的数据。存储机构46可以是任何非易失性存储机构，例如闪存或硬盘。此外，可以使用易失性存储机构，但是在后一情况下，可靠的永久可用电源是必需的。系统可以包括用于在远程数据存储装置或知识数据库上查阅数据（例如皮肤状况分类数据）的网络连接。
图3A和图3B示出了辐射设备的实施例，其中将检测单元30、光子辐射单元10以及还有控制器40安装到可由运动机构20、22使其运动的公共外壳5中。检测单元30被设置成检测线状区域36中的皮肤状况。因此，用于对要治疗的皮肤成像的全功能（full-fledged）照相机是多余的。相反地，可以使用线性照相机，例如CCD照相机。同样为一个优点的是，存储指示皮肤状况的数据只需适度的存储量。在所示的实施例中，线状辐射模式12定向到线状区域36。运动机构20、22被设置成在随后确定了皮肤状况分布型并且已经将线状辐射模式施加到线状区域36之后使线状区域36在第二方向y上运动到下一个位置。通过这种方式，只有适度的存储空间量是必要的，以便存储皮肤状况分布型和指示所需的辐射功率分布型的数据，因为该数据可以立即由控制单元40用于控制线状辐射模式的功率密度分布。
在医师首先希望观察到所提议的辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型的情况下，所述设备可以对要治疗的区域进行全面扫描并且收集关于患者皮肤状况以及所提议的治疗的所需信息。其后，可以在显示器56（例如触摸屏）上显示结果，并且可以使得医师能够通过反馈构件60、61、62以参照图2C的实施例描述的相同方式修正提议的辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型。在该全面扫描期间，可以禁用光子辐射单元10。可以存储辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型，使得对于后续的治疗，医师可以快速地检验要施加的辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型是否仍然合适。可替换地，当检测单元30能够以足够的可靠性检测皮肤状况时，反馈构件和显示器50可能是多余的。因此，在一个实施例中，皮肤辐射设备没有反馈机构和或指示机构。
图4A-4B示出了另一实施例。依照本发明的这个实施例的设备以在已经针对其确定了辐射功率分布型的区块中的线状区域15内施加线状辐射模式12，同时针对第二方向y上的后续位置36（图4B）计算所需的辐射功率分布型而开始治疗。每当皮肤的线状区域15被辐照之后，运动机构（未示出）逐步地运送具有光子辐射单元10的外壳5。由此，设置在相同的外壳5中的检测单元30也被运送到下一个位置。可替换地，在辐射设备的另一个实施例中，线状区域15和36可以是邻近的区域，其中在操作期间，测量第一（第一个在运动机构的运动方向（即第二方向）上）线状区域36以便确定皮肤状况分布型，同时利用一定功率密度分布辐射模式辐射第二（在运动机构的运动方向（即第二方向）上的第一个之后）线状区域15。在以一个线状区域宽度的增量使运动机构在第二方向上运动之后，呈现用于皮肤状况分布型确定的新的第一线状区域36，而先前的第一线状区域36现在变成用于光子辐射的新的第二线状区域15，并且先前的第二线状区域15完成了光子辐射。这些实施例可以比利用图3A和图3B所描述的实施例更快地操作，因为相关的皮肤状况确定、辐射功率密度计算以及施加光子辐射的步骤中的至少一些可以并发地而不是顺序地执行。
不是必需的是，使具有光子辐射单元10的外壳5逐步地运动。可替换地，可以在辐照的同时使光子辐射单元10连续地运动。所述设备可以具有插值机构42，该插值机构在第二方向y上的后续位置之间对用于线状辐射模式12的功率密度分布进行插值。可替换地，控制单元40可以在每次所述运动在第二方向y上行进超过预先确定的距离时，逐步地改变线状辐射模式中的功率密度分布。
施用的光子辐射剂量与线宽度w除以运动速度v成比例。这是连续速度或者由步进过程引起的平均速度，其为s/ts，其中s为步长并且ts为后续步之间的时间间隔。
用于检测皮肤状况和计算所需的辐射功率分布型的可用时间为d/v，其中d为针对其检测皮肤状况的线状区块36与利用辐射治疗的线状区块15之间的距离。
图5A-5C示出了用于所述设备的不同实施例的光子辐射单元10。在图5A所示的实施例中，辐射源14为激光器，例如具有308nm波长的受激准分子激光器。除了辐射源14之外，光子辐射单元10还包括多个可旋转镜142a-142c。尽管为了清楚起见仅仅示出了3个可旋转镜，但是在实践中，可以使用数量大得多的镜。光子辐射单元10进一步包括控制所述多个可旋转镜142a,b,c的驱动器140。可旋转镜142a,b,c在其中它们朝线状区域反射来自光子辐射源14的光子辐射的第一取向（如针对镜142a所示）下以及其中光子辐射可以沿着镜通过的第二取向（如针对镜142b,c所示）下是可控的。线状区块内的希望的辐射剂量分布可以通过随后在与希望的辐射剂量成比例的时间内旋转第一取向的镜而获得。可替换地，辐射功率以及由此辐射剂量可以通过调整激光器14的功率进行控制。这两种控制方式可以加以组合。
图5B示出了第二实施例，其中激光器14的功率由激光驱动器144进行调制、由控制器40进行控制。激光器14发射的激光束被定向到旋转六角镜146，该六角镜朝要受辐照的线状区域12内的位置反射激光器14的辐射。
在图5C的实施例中，光子辐射源14包括多个辐射源元件14a,…,14x，例如发光二极管（LED），这些元件中的每一个都能够辐射皮肤的线状区域内的对应部分。光子辐射源14由驱动器148控制，驱动器148反过来由控制器40控制。
所述设备的不同部分，即控制单元40、检测单元30以及驱动器140、144或148执行的算术和逻辑操作可以通过专用硬件、通过可编程处理器中的软件或者通过二者的组合执行。
尽管特别地参照银屑病的治疗描述了上面描述的设备和方法，但是可替换地可以将该设备和方法修改成适合于识别和治疗其他的皮肤状况，例如蕈样真菌病、湿疹、光化性角化病、扁平苔藓等等。为了治疗不同于银屑病的其他皮肤状况，可以使用其他的光子辐射波长、波长范围或者组合。
在权利要求书中，措词“包括/包含”并没有排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”并没有排除复数。单个部件或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。
在相互不同的权利要求中记载特定技术措施这一事实并不意味着这些技术措施的组合不可以加以利用。权利要求书中的任何附图标记都不应当被视为对范围的限制。此外，除非有相反的明确说明，“或”指的是包容性或而不是异或。例如，条件A或B由以下任何一个满足：A为真（或者存在）并且B为假（或者不存在），A为假（或者不存在）并且B为真（或者存在），以及A和B均为真（或者存在）。
Claims (11)
1.皮肤辐射设备，包括：
- 光子辐射单元（10），其用于产生在第一方向（x）上延伸的线状辐射模式（12），该光子辐射单元包括光子辐射源（14），并且包括多个可旋转镜（142a…142c）或者多个辐射源元件（14a…14x），
- 运动机构（20，22），其用于使得线状辐射模式（12）在第一方向（x）横向的第二方向（y）上运动，
- 检测单元（30），其用于检测皮肤状况分布型，
- 控制单元（40），其用于根据检测单元（30）检测的皮肤状况分布型控制用于线状辐射模式的功率密度分布。
2.依照权利要求1的皮肤辐射设备，其中检测单元（30）被设置成检测扫描区块内的皮肤状况分布型，其中运动机构（20，22）被设置成使得线状辐射模式（12）横穿扫描区块，并且其中控制单元（40）根据针对扫描区块检测的皮肤状况分布型控制功率密度分布。
3.依照权利要求2的皮肤辐射设备，进一步包括用于产生患者运动指示信号（md）的运动检测单元（70），其中控制单元（40）根据针对扫描区块检测的皮肤状况分布型并且根据患者运动指示信号（md）控制功率密度分布。
4.依照权利要求1的皮肤辐射设备，其中检测单元（30）被设置成检测线状检测区域（36）中的皮肤状况分布型。
5.依照权利要求4的皮肤辐射设备，其中线状辐射模式（12）以线状检测区域（36）为目标并且其中运动机构（20，22）被设置成在随后确定了皮肤状况分布型并且已经将线状辐射模式（12）施加到所述线状检测区域（36）之后，使线状检测区域（36）运动到第二方向（y）上的下一个位置。
6.依照权利要求4的皮肤辐射设备，其中检测机构（30）被设置成检测在第二方向（y）上相对于由线状辐射模式（12）辐照的线状辐射区域（15）位于前方的另一线状检测区域（36）中的皮肤状况。
7.依照权利要求4的皮肤辐射设备，其中检测单元（30）和光子辐射单元（10）设置在由运动机构（20，22）使其运动的公共外壳（5）中。
8.依照权利要求1的皮肤辐射设备，进一步包括指示机构（50），该指示机构用于指示由控制单元（40）预定要施加到皮肤处的辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型。
9.依照权利要求8的皮肤辐射设备，进一步包括反馈机构（60，61，62），该反馈机构允许操作者改变控制单元（40）预定的辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型。
10.依照权利要求9的皮肤辐射设备，进一步包括学习单元（45），该学习单元用于根据操作者指示的对于辐射功率分布型和/或辐射剂量分布型的修正教导检测单元30或控制器40的最优操作。
11.依照权利要求1的皮肤辐射设备，包括用于存储与医疗会话有关的数据的存储机构（46）。
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