CN116033877A - 治疗设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于治疗患者皮肤上的皮肤病变的治疗设备，所述设备包括：电磁辐射的源(16)；引导器(6，20)，所述引导器用于将所述电磁辐射引导到所述皮肤病变(25)；以及控制设备(1)，所述控制设备(1)被布置成使所述源(16)和所述引导器(6，20)：向所述皮肤病变(25)提供电磁辐射的初始爆发，以将所述皮肤病变加热到由所述控制设备(1)选择的第一温度；停止向所述皮肤病变(25)提供电磁辐射达一时间段；并且向所述皮肤病变(25)提供电磁辐射的另外爆发，以将所述皮肤病变的温度维持在由所述控制设备(1)选择的温度范围内。所述设备可以包括温度传感器(24)，所述温度传感器检测所述患者皮肤的温度，通常检测所述皮肤病变的温度。

Description

治疗设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年4月21日提交并且题为“治疗设备(TREATMENT APPARATUS)”的英国专利申请第2005820.2号的优先权和权益，所述英国专利申请的内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种治疗设备，并且涉及治疗受试者的方法。
背景技术
在癌症治疗领域，存在一种被称为热疗的方法，在所述方法中将组织加热到升高的温度，然后维持在温度范围内，使得癌细胞死亡，但周围健康组织中的细胞会存活下来，因为相比于癌细胞，这些细胞通常对升高的温度更具耐性。所述加热的方法可以是各种方法中的任一种方法，如射频、高频聚焦超声或将经加热的针施加到所述组织中。所选择的方法取决于受影响的器官。
对于皮肤，已知的是激光器可以产生加热效应。精确加热量和受影响组织的深度受如激光光斑大小、激光波长和光通量(每单位面积递送的能量)等参数支配。通常，使用脉冲激光器以一次性向目标区域提供精确受控的热量。这种治疗的一个实例是使用Nd:YAG脉冲激光器去除毛发。
Nd:YAG激光器已针对通过加热病变来治疗非黑色素瘤皮肤癌(non-melanomaskin cancer，NMSC)来加以评估。所述激光器用于在肿瘤的局部区域中传递由用户瞄准并且脉冲数量由用户控制的一系列脉冲直至在组织中观察到变化为止，所述变化包括颜色变为灰色，这表明皮肤组织已被加热到其坏死的点。然而，用户报告，经治疗的皮肤通常首先产生水泡并可能会溃疡，并且可能产生难看的疤痕。这些副作用是不可预测的，并且限制了患者和临床医生对方法的接受度。
还已知的是，皮肤组织对其达到的温度非常敏感。文献中报道，组织变得坏死所花费的加热时间因温度每加一摄氏度而减半；因此，升高5℃与快了32倍的坏死相对应。因此，将皮肤意外加热到更高温度，例如通过使两个激光脉冲重叠，可能容易导致不期望的健康皮肤坏死。公布的数据显示，在60℃时，健康皮肤坏死的时间为5秒，因此，如果要避免健康组织坏死，最好不超过60℃。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于治疗患者皮肤上的皮肤病变的治疗设备，所述设备包括：电磁辐射的源；引导器，所述引导器用于将所述电磁辐射引导到所述皮肤病变；以及控制设备，所述控制设备被布置成使所述源和所述引导器：
a)向所述皮肤病变提供电磁辐射的初始爆发，以将所述皮肤病变加热到由所述控制设备选择的第一温度；
b)停止向所述皮肤病变提供电磁辐射达一时间段；并且
c)向所述皮肤病变提供电磁辐射的另外爆发，以将所述皮肤病变的温度维持在由所述控制设备选择的温度范围内。
这允许更精确地向皮肤受控递送(例如)激光脉冲，以控制皮肤升高到的温度并且控制所治疗的皮肤的区域，以使所治疗的健康组织的量最小化。暂停一时间段使所述皮肤在其通过所述另外爆发被再次加热之前冷却。
通常，所述第一温度为至少45℃、50℃或55℃，并且为至多57℃、59℃或60℃。所述温度范围可以具有下限和上限；所述下限可以介于50℃与57℃之间，或介于53℃与56℃之间，或为55℃±1℃；所述上限可以介于58℃与61℃之间，通常为60℃±1℃。所述第一温度可以在所述温度范围内，其可以比所述第一温度高和/或低最大3度、5度或10度。
所述时间段可介于1秒与30秒之间，通常介于15秒与20秒之间。
所述控制设备可以被布置成重复步骤b和c至少一次，并且优选地重复多次。通过重复这些步骤，可以使所述皮肤病变的温度维持在所述温度范围内。
用户可以选择精确的目标温度范围、所递送的脉冲的数量和总递送时间，以平衡递送到癌症以实现功效最大化的热剂量与使对健康组织造成的损伤最小化。因此，所述控制设备可以被布置成基于用户输入和/或预编程确定所述第一温度、所述温度范围和所述时间段。
所述初始爆发可以包括单个脉冲或一系列的脉冲；有利的是使用多于一个脉冲以限制对所述表皮的损伤，因为所述表皮含有黑色素，所述黑色素吸收典型Nd:YAG源波长的波长下的光，因此，所述表皮比所述真皮加热得更快并且在经历一个导致其被过度加热的大脉冲时可能会被破坏。
还期望控制向病变递送热疗治疗的区域，使得被治疗的健康组织的量最小化。先前，这是通过用户手动将光束瞄准病变的不同部位直到整个区域都得到治疗为止实现的，但如前所提到的，这可能容易导致一些区域被过度治疗或治疗不足。
在所述设备的一优选实施例中，所述引导器包括光束转向设备，所述光束转向设备用于引导在所述患者皮肤上的所述初始爆发和/或所述另外爆发。所述设备可以进一步包括可见光瞄准光束的源，以帮助用户将所述初始爆发和所述另外爆发定位在所述皮肤病变上。所述光束转向设备可以包括光学系统，所述光学系统包括至少一个可转向光学组件，所述可转向光学组件被布置成使所述初始爆发和所述另外爆发以及所述可见光瞄准光束转向。每个可转向光学组件可以起到使所述初始爆发和所述另外爆发以及所述可见光瞄准光束转向的作用。所述控制设备可以控制所述可见光瞄准光束的源和所述电磁辐射的源，使得它们不是同时活跃的，或者至少使得在使用所述可见光瞄准光束来生成对治疗区域的指示时，所述电磁辐射的源对生成所述初始爆发或所述另外爆发是不活跃的。因此，可能仅需要一组转向光学组件。作为实例，每个转向组件可以包括可旋转镜。
所述控制设备可以由用户进行配置以控制所述引导器在目标区域上递送一系列脉冲，使得在所述目标区域上并且不超出所述目标区域均匀地递送热能。此外，用户可以提前设置所述目标区域的大小和形状，使得所述目标区域在选择性重叠在健康组织上的情况下覆盖所述皮肤病变的组织。
即使利用以上更受控的方法和设备来递送热疗治疗，仍然存在这样的风险，即受试者的皮肤在治疗过程中要么将达到稳定地高于期望温度的温度，要么相反地比所预期的更快冷却。这种情况的发生可能是由于皮肤更厚或更薄，或血管密度更多或更少，或肤色不同，或因其它方面的变化。期望检测到这种缓慢偏差并且调整治疗以对偏差进行补偿，以将温度精确维持在限制范围内。
因此，所述设备可以包括温度传感器，所述温度传感器检测所述患者皮肤的温度，并且特别是检测所述皮肤病变的温度。所述温度传感器可以是聚焦红外(infrared，IR)传感器。所述温度传感器可以被布置成在每次初始爆发或另外爆发后测量所述皮肤病变的温度和预定时间间隔。因此，通过比较相同时间间隔内来自每个治疗的温度测量值，可以发现所述温度是趋于上升还是下降以及上升或下降了多少。此信息可以用于调整下一次治疗，例如通过减少或增加光通量，或增加或减少下一次治疗前的时间延迟，或两者。在一个实施例中，所述时间段保持恒定，但所述光通量变化。
所述控制设备可以被布置成通过使所述电磁辐射的源递送校准爆发来校准皮肤对治疗的应答，并且使用所述温度传感器来测量所产生的温度增加和冷却速率，所述校准爆发小于达到所述第一温度所需的爆发。所述控制单元可以被布置成基于所述温度增加和所述冷却速率来确定所述初始爆发和所述另外爆发的光通量以及所述时间段中的至少一者。
所述电磁辐射的源可以包括激光器。所述激光器可以选自包括以下的组：Nd:YAG激光器、二极管激光器、脉冲染料激光器、强脉冲光源、CO2激光器、铥激光器、钬激光器和紫翠宝石激光器(Alexandrite laser)。所述电磁辐射的源可以提供波长介于500nm与2000nm之间的电磁辐射。所述可见光瞄准光束的源也可以包括激光器，如二极管激光器。
所述皮肤病变可以是以下中的任一种：基底细胞癌、鳞状细胞癌、血管瘤、葡萄酒色斑或可以用热疗治疗的其它病变。
通常，所述患者典型地将为人类。
根据本发明的第二方面，提供了一种治疗患者皮肤上的皮肤病变的方法，所述方法包括：
a)向所述皮肤病变提供电磁辐射的初始爆发，以将所述皮肤病变加热到预定第一温度；
b)停止向所述皮肤病变提供电磁辐射一时间段；以及
c)向所述皮肤病变提供电磁辐射的另外爆发，以将所述皮肤病变的温度维持在预定温度范围内。
这允许更精确地向皮肤受控递送(例如)激光脉冲，以控制皮肤升高到的温度并且控制所治疗的皮肤的区域，以使所治疗的健康组织的量最小化。暂停一时间段使所述皮肤在其通过所述另外爆发被再次加热之前冷却。
通常，所述第一温度为至少45℃、50℃或55℃，并且为至多57℃、59℃或60℃。所述温度范围可以具有下限和上限；所述下限可以介于50℃与57℃之间，或介于53℃与56℃之间，或为55℃±1℃；所述上限可以介于58℃与61℃之间，通常为60℃±1℃。所述第一温度可以在所述温度范围内，其可以比所述第一温度高和/或低最大3度、5度或10度。
所述时间段可以介于1秒与30秒之间，通常介于15秒与20秒之间。
所述方法可以包括重复步骤b和c至少一次，并且优选地重复多次。通过重复这些步骤，可以使所述皮肤病变的温度维持在所述温度范围内。
用户可以选择精确的目标温度范围、所递送的脉冲的数量和总递送时间，以平衡递送到癌症以实现功效最大化的热剂量与使对健康组织造成的损伤最小化。因此，所述第一温度、所述时间段和所述温度范围可以基于用户输入而预先确定。
所述初始爆发可以包括单个脉冲或一系列的脉冲；有利的是使用多于一个脉冲以限制对所述表皮的损伤，因为所述表皮含有黑色素，所述黑色素吸收典型Nd:YAG源波长的波长下的光，因此，所述表皮比所述真皮加热得更快并且在经历一个导致其被过度加热的大脉冲时可能会被破坏。
还期望控制向病变递送热疗治疗的区域，使得被治疗的健康组织的量被最小化。先前，这是通过用户手动将光束瞄准病变的不同部位直到整个区域都得到治疗为止实现的，但如前所提到的，这可能容易导致一些区域被过度治疗或治疗不足。
所述方法可以包括使用光束转向设备，所述光束转向设备用于引导所述患者皮肤上的所述初始爆发和/或所述另外爆发。所述方法还可以包括生成可见光瞄准光束，以帮助用户将所述初始爆发和所述另外爆发定位在所述皮肤病变上。
所述方法可以包括使用所述光束转向设备以在目标区域上递送一系列脉冲，使得在所述目标区域上并且不超出所述目标区域均匀地递送热能。此外，所述方法可以包括用户设置所述目标区域的大小和形状，使得所述目标区域在选择性重叠在健康组织上的情况下覆盖所述皮肤病变的组织。
所述方法可以包括检测所述皮肤病变的温度，通常使用温度传感器，如聚焦红外(IR)传感器。所述方法可以包括在每次初始爆发或另外爆发后以预定时间间隔测量所述皮肤病变的温度。因此，通过比较相同时间间隔内来自每个治疗的温度测量值，可以发现所述温度是趋于上升还是下降以及上升或下降了多少。此信息可以用于调整下一次治疗，例如通过减少或增加光通量，或增加或减少下一次治疗前的时间延迟，或两者。在一个实施例中，所述时间段保持恒定，但所述光通量变化。
所述方法可以包括通过递送小于达到所述第一温度所需的电磁辐射的校准爆发来校准皮肤对治疗的应答，并且测量产生的温度增加和冷却速率。所述方法然后可以包括基于所述温度增加和所述冷却速率来确定所述初始爆发和所述另外爆发的光通量以及所述时间段中的至少一者。
通常，所述患者典型地将为人类。
所述方法可以包括使用本发明的所述第一方面的所述设备。
附图说明
下面是仅通过举例对参考附图描述的本发明实施例的描述，在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的设备；
图2示出了使用图1的设备对患者皮肤的温度的影响；
图3示出了每次爆发的光通量与患者皮肤的温度增加之间的关系；并且
图4示出了不同患者皮肤的不同冷却速率。
具体实施方式
根据本发明的实施例的治疗设备在附图的图1中示出。此治疗设备包括计算机1，所述计算机具有处理器2和与处理器2耦接的存储设备3(如大容量存储装置或随机存取存储器)。存储设备3含有数据和处理器指令，所述处理器指令使处理器2起到如下面描述的作用。计算机1可以是任何合适的型号；通常可以使用运行如微软(RTM)Windows(RTM)或苹果(RTM)Mac OS X(RTM)等操作系统的个人计算机。计算机1还设置有由处理器2控制的显示器4和声音输出装置15，任何期望的图形都可以在所述显示器上显示，所述声音输出装置例如为可以发出警报噪声的蜂鸣器。
所述设备进一步包括具有相关联的手持式探针或手持件6的治疗装置5。治疗装置包括两个源，分别为产生可见光光束的可见光光源17和产生治疗光束的治疗源16。这两个源都通过空心铰接臂20与探针6耦接，其中铰接臂在接头中有光束转向光学装置，所述光束转向光学装置将来自激光源的准直光定向到探针(但是在替代方案中可以使用光纤电缆、光波导或其它光束定向和传输装置)。探针具有将探针6与受试者的皮肤7间隔开的间隔器10。
通常，治疗源16可以是Nd:YAG激光器、二极管激光器、脉冲染料激光器、CO2激光器、铥激光器、钬激光器和紫翠宝石激光器中的任何激光器。
探针6还具有内部形成的光束转向设备(通常包括至少一个旋转镜)，所述光束转向设备可以在通过臂20提供光束时使光束转向穿过摄像机的视场。
然后，用户可以输入治疗区域，所述治疗区域通常将包含皮肤病变25。这例如可以使用英国专利申请第1919208.7号或PCT申请PCT/GB2020/053278中阐述的方法完成，所述申请的内容特此通过引用并入。可替代地，可以使用指示要治疗的区域的任何方便的方法。
在对治疗区域进行成像并计算治疗区域和匹配的治疗光斑图案后，光束转向机构将对可见的低强度瞄准光束进行定向以快速追踪到光斑图案。因此，用户将具有可得见的精确确认，将要把治疗递送到哪里。如果出于一些原因，递送的位置不正确，则用户可以采取适当的措施，例如，调整对治疗的设置。只有当用户确信可见的低强度瞄准光束跟踪到正确的区域时，才可以通过使用脚踏板21来启动治疗本身。
为了提供对皮肤病变25的治疗，提供了一系列脉冲。这样做的效应可以在附图的图2中示出的图中看到。这示出了皮肤病变25的温度随时间的变化。
在时间段100中，向皮肤病变提供EM辐射的初始爆发。这具有使病变的温度从约35℃(接近体温)达到约48℃的效应。初始爆发然后在时间段101停止，并且皮肤病变25冷却了几度。
在时间段102、104、106等中的另外爆发使温度保持在110处所指示的范围内。暂停103、105和107等各自允许皮肤病变在相应另外爆发后冷却。
对于一些样品皮肤来说，如附图中的图3所示，由于每一次爆发引起的温度增加显示出与所讨论的爆发的光通量呈简单关系。这示出了温度增加与光通量之间的有效线性关系。然而，确切关系将因患者而异。
同样，冷却速率可因患者而异，如附图的图4所示，所述图示出了两个不同大小的患者的皮肤从大致相同的起点开始冷却。
因此，可能的是处理器根据患者特征来预测患者皮肤的加热特征和冷却特征。然而，作为替代方案，可能期望传输校准爆发——即不足以达到将具有治疗作用的温度——并且可以使用温度传感器24(如聚焦IR温度传感器)确定所引起的温度增加和之后患者皮肤冷却的速率。然后，计算机1可以使用这些数据来确定爆发的光通量、持续时间和间隔。

Claims (14)

1.一种用于治疗患者皮肤上的皮肤病变的治疗设备，所述设备包括：电磁辐射的源；引导器，所述引导器用于将所述电磁辐射引导到所述皮肤病变；以及控制设备，所述控制设备被布置成使所述源和所述引导器：
a)向所述皮肤病变提供电磁辐射的初始爆发，以将所述皮肤病变加热到由所述控制设备选择的第一温度；
b)停止向所述皮肤病变提供电磁辐射达一时间段；并且
c)向所述皮肤病变提供电磁辐射的另外爆发，以将所述皮肤病变的温度维持在由所述控制设备选择的温度范围内。
2.根据权利要求1所述的治疗设备，其中所述第一温度为至少45℃、50℃或55℃，并且为至多57℃、59℃或60℃。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的治疗设备，其中所述温度范围具有下限和上限；所述下限介于50℃与57℃之间，或介于53℃与56℃之间，或为55℃±1℃；所述上限介于58℃与61℃之间，通常为60℃±1℃。
4.根据权利要求1所述的治疗设备，其中所述时间段介于1秒与30秒之间，通常介于15秒与20秒之间。
5.根据权利要求1所述的治疗设备，其中所述控制设备被布置成重复步骤b和c至少一次，并且优选地重复多次。
6.根据权利要求1所述的治疗设备，其中所述初始爆发包括一系列多个脉冲。
7.根据权利要求1所述的治疗设备，其中所述引导器包括光束转向设备，所述光束转向设备用于引导在所述患者皮肤上的所述初始爆发和/或所述另外爆发。
8.根据权利要求1所述的治疗设备，其包括可见光瞄准光束的源，以帮助用户将所述初始爆发和所述另外爆发定位在所述皮肤病变上。
9.根据权利要求1所述的治疗设备，其中所述控制设备被布置成由用户进行配置以控制所述引导器在目标区域上递送一系列脉冲，使得在所述目标区域上并且不超出所述目标区域均匀地递送热能。
10.根据权利要求1所述的治疗设备，其包括温度传感器，所述温度传感器检测所述患者皮肤的温度，通常检测所述皮肤病变的温度。
11.根据权利要求10所述的治疗设备，其中所述控制设备被布置成通过使所述电磁辐射的源递送校准爆发来校准皮肤对治疗的应答，并且使用所述温度传感器来测量所产生的温度增加和冷却速率，所述校准爆发小于达到所述第一温度所需的爆发。
12.根据权利要求11所述的治疗设备，其中控制单元被布置成基于所述温度增加和所述冷却速率来确定所述初始爆发和所述另外爆发的光通量以及所述时间段中的至少一者。
13.一种治疗患者皮肤上的皮肤病变的方法，所述方法包括：
a)向所述皮肤病变提供电磁辐射的初始爆发，以将所述皮肤病变加热到预定第一温度；
b)停止向所述皮肤病变提供电磁辐射达一时间段；以及
c)向所述皮肤病变提供电磁辐射的另外爆发，以将所述皮肤病变的温度维持在预定温度范围内。
14.根据权利要求13所述的方法，其包括将治疗设备用于治疗患者皮肤上的皮肤病变的方法中，所述设备包括：电磁辐射的源；引导器，所述引导器用于将所述电磁辐射引导到所述皮肤病变；以及控制设备，所述控制设备被布置成使所述源和所述引导器执行步骤a)-c)，其中所述预定第一温度和所述预定温度范围由所述控制设备选择。
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