DE69830732T2 - Vorrichtung zum behandeln von hautfalten - Google Patents
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Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Strahlung verwendende Vorrichtung zur Behandlung von Falten in menschlicher Haut. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine einen Laserstrahl oder eine inkohärente Strahlung verwendende Vorrichtung zur Behandlung von Falten in menschlicher Haut, um eine Wärmeschädigung im dermalen Bereich der Haut hervorzurufen, die ausreicht, um einen Heilungsprozess hervorzurufen, der eine im Wesentlichen faltenlose Haut hervorbringt.
- Hintergrund der Erfindung
- Unerwünschte Falten in der Haut sind in der dermatologischen Praxis ein alltägliches Thema. Falten in der Haut können durch Alter oder Bestrahlung mit ultravioletten Sonnenstrahlen hervorgerufen werden. Menschliche Haut besteht hauptsächlich aus zwei Schichten: der obersten Schicht der Haut, die als Epidermis bekannt ist, und der Schicht unter der Epidermis, die als Dermis bekannt ist. Die Dermis ist in erster Linie azellulär und besteht aus Wasser, Eiweißkollagen und Glycosaminoglykanen. Wasser macht ungefähr 70 Prozent des Gesamtgewichts der Dermis aus. Kollagen macht ungefähr 70 Prozent des Trockengewichts der Dermis aus, und die Glycosaminoglykane machen zwischen ca. 0,1 und 0,3 Prozent des Trockengewichts der Dermis aus. Kollagen und Glycosaminoglykane werden von Fibroblasten, einer Art Bindegewebszelle, konstant produziert und durch Enzyme abgebaut. Der Kollagenabbau beruht in erster Linie auf speziellen Proteinasen, die als Kollagenasen bekannt sind.
- Kollagen verleiht der Dermis den Großteil ihrer strukturellen Vollständigkeit. Mit zunehmendem Alter nimmt die Menge des dermalen Kollagens ab und wird durch das Protein Elastin ersetzt. Zusätzlich weist das verbleibende Kollagen die Tendenz auf, im Vergleich zu geordneteren Strukturen, die in jugendlicher Haut anzutreffen sind, ungeordnet verteilt zu sein. Glycosaminoglykane sind sehr hydrophil, und große Mengen dieser Kohlenhydrate sind für die hohe Hautvitalität verantwortlich, die in jugendlicher Haut anzutreffen ist. Ein Hauptunterschied zwischen der weichen, glatten Haut Neugeborener und der trockeneren, dünneren Haut älterer Personen ist die bei weitem größere relative Menge an Glyosaminoglykanen, die in der Haut Neugeborener vorkommen. Die bei Neugeborenen vorkommenden Glycosaminoglykane können das 1000-fache ihres Gewichts an Wasser binden. Wenn die Haut altert und die Menge der Glycosaminoglykane abnimmt, kann die Haut weniger mit Wasser versorgt werden und etwas von ihrer Straffheit einbüßen, die sie in der Jugend hatte. Auch setzen sich die in durch Lichteinwirkung gealterter oder sonnengegerbter Haut verbleibenden Glycosaminoglykane an den zufällig angeordneten Elastinfasern, die die Kollagenfasern ersetzt haben, fest. Die Anordnung der verbleibenden Glycosaminoglykane können zum Teil zum wettergegerbten Erscheinungsbild der durch Lichteinwirkung gealterten Haut beitragen.
- Bestehende Verfahren zum Entfernen oder Reduzieren der Stärke von Falten umfassen chemische Peelings, mechanische Abrasion und Laserablation. Alle diese Verfahren entfernen die oberste Hautschicht. Während des Heilungsprozesses bildet sich eine neue oberste Schicht. Eine kosmetische Verbesserung ist festzustellen, wenn die faltige Haut durch eine neue Schicht horizontal ausgerichteten Neokollagens in der Oberflächendermis ersetzt wird. Alle diese Verfahren zerstören jedoch die Epidermis und entfernen sie vollständig. Die sich ergebenden offenen Wunden machen eine tägliche Versorgung notwendig, um die Wundheilung zu optimieren. Die Zerstörung der Epidermis und die anschließende Heilung hat mehrere unerwünschte Nebenwirkungen. Diese umfassen prolongierte Hypopigmentation, Hyperpigmentation, Erytheme und Ödeme. Hyperpigmentation tritt häufig als Ergebnis einer entzündlichen Reaktion der Haut bei dunkleren Hauttypen auf. Hyperpigmentation führt dazu, dass der behandelte Bereich der Haut der Person dunkler wird als die umgebende unbehandelte Haut. Hyperpigmentation kann lange brauchen, bis sie verschwindet, manchmal bis zu einem Jahr. Hypopigmentation ist einem Schaden an den melaninproduzierenden Zellen in der Haut zuzuschreiben. Obwohl sie im Allgemeinen vorübergehend ist, kann Hypopigmentation aber auch permanent sein und ist vom Kosmetischen her unerwünscht, wenn sie anhält. Erytheme oder Rötung der Haut kann Wochen bis Monate nach dem Eingriff auffallend sein und es notwendig machen, dass die Patienten beträchtliche Mengen an Makeup auftragen müssen.
- Eine bekannte Eigenschaft von Kollagenfasern wie denjenigen, die in der Haut vorkommen, besteht darin, dass die Fasern schrumpfen, wenn sie auf einen Bereich von 60 bis 70°C erwärmt werden, was ca. 30°C mehr ist als die normale Körpertemperatur. Eine Temperaturerhöhung zerstört die Kollagenultrastruktur stabilisierenden Querverbindungen und führt zu einer unverzüglichen Kontraktion der Kollagenfasern auf ca. ein Drittel ihrer ursprünglichen Länge, ohne die strukturelle Intaktheit der Fasern zu verändern. Ein bekanntes Verfahren schrumpft die Kollagenfasern in der Cornea des Auges, um die Form der Cornea zu verändern und Brechungsanomalien zu korrigieren. Dieses Verfahren bringt den Einsatz von Laserenergie in einem Wellenlängenbereich von ca. 1,80 bis ca. 2,55 μm mit sich. Die Laserenergie wird dazu verwendet, das Kollagen in der Cornea auf mindestens 23°C über der normalen Körpertemperatur anzuheben und dadurch eine Kollagenschrumpfung zu erzielen. Die an Sand erteilten US-Patente Nr. 4,976,709, 5,137,530, 5,304,169, 5,374,265 und 5,484,432 offenbaren ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gesteuerten Wärmeschrumpfung der Kollagenfasern in der Cornea.
- Dieses Verfahren lässt sich jedoch nicht wirksam dazu verwenden, Falten in der Haut durch Schrumpfen des dermalen Kollagens zu entfernen. Die Masse der geschrumpften, durch Wärme denaturierten Kollagenfasern verbleiben nach der Behandlung mit diesem Verfahren nicht in der Haut. Im Gegensatz zur Cornea, die avaskulär, also gefäßlos ist, baut eine aggressive Heilungsreaktion in der Haut das denaturierte Kollagen in der oberflächlichen Dermis durch Kollagenasen ab, wodurch die Masse des geschrumpften Kollagens schnell aus der Haut eliminiert wird.
- Zusätzlich schränkt bei dem Wellenlängenbereich von 1,80 bis 2,55 μm eine starke Absorption der Laserenergie durch das in der Haut vorhandene Wasser die Eindringtiefe der Laserstrahlung auf einen geringen Bruchteil eines Millimeters ein. Die Tiefen der Wärmeschädigung, die unter Verwendung der in diesem Bereich angesiedelten Wellenlängen in der Haut erzielt werden können, sind also auf die oberflächlichste Schicht der Haut beschränkt. Solch eine oberflächliche Schädigung führt zu einer entzündlichen Heilungsreaktion, die durch länger anhaltende sichtbare Ödeme und Erytheme gekennzeichnet ist, sowie zu möglichen langwierigen Pigmentstörungen.
- Das Dokument EP-A-0 214 712 offenbart einen Laser, der im Bereich von 1,4 bis 2 μm strahlt und darüber hinaus ein Strahlabgabesystem umfasst. Die Vorrichtung wird als geeignet erachtet, eine Falte in menschlicher Haut zu behandeln.
- Aus Phys. Med. Biol. 40 (1995), S. 241–252 ist bekannt, dass bei Laserbehandlungen der Haut ein selektives Kühlen des biologischen Gewebes nutzbringend ist (s. S. 241 „Einleitung" und S. 251, letzter Abschnitt), wenn das Ziel der Behandlung darin besteht, eine irreversible Wärmeschädigung an unter der Oberfläche liegenden Gewebebestandteilen hervorzurufen, ohne die Oberflächenstrukturen zu zerstören oder zu verändern.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung nimmt sich der vorstehenden Probleme an und stellt eine Vorrichtung bereit, wie sie im beigefügten Anspruchssatz definiert ist. Die Vorrichtung kann dazu verwendet werden, eine Umgestaltung des extrazellulären Hautgrundgerüsts herbeizuführen, indem das tiefer in der Haut unter der Oberfläche befindliche dermale Kollagen denaturiert und gleichzeitig eine Schädigung der Epidermis und oberer Schichten der Dermis vermieden wird. Die Erfindung bietet gegenüber bestehenden dermatologischen Verfahren und Vorrichtungen zahlreiche Vorteile. Die Oberfläche der Haut bleibt intakt, wodurch der Bedarf nach Wundbehandlung vermieden wird, Pigmentstörungen werden auf ein Mindestmaß reduziert, und jegliche entzündliche Reaktion auf die Schädigung ist schwach und visuell weniger auffällig.
- Im Allgemeinen kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, ohne eine Hautschicht zu entfernen, zur Behandlung von Falten in der Haut verwendet werden, indem ein Strahl eines gepulsten, abgetasteten oder torgesteuerten Dauerstrichleistungslaser (CW-Lasers) oder inkohärente Strahlung verwendet wird. Das Verfahren umfasst, einen Bestrahlungsstrahl mit einer Wellenlänge von 1,3 bis 1,8 μm zu erzeugen, den Bestrahlungsstrahl auf einen gezielten dermalen Bereich zwischen 100 Mikrometer und 1,2 Millimeter unter eine Falte in der Haut zu richten und eine Wärmeschädigung am gezielten dermalen Bereich zu bewirken, um einen Heilungsprozess hervorzurufen, der im Wesentlichen weniger Falten hervorbringt.
- Im Spezielleren aktiviert das Auslösen einer selektiven Wärmeschädigung der Dermis Fibroblasten, die höheren Mengen von extrazellulären Grundgerüstbestandteilen (d.h. Kollagen und Glycosaminoglykane) abscheiden. Diese Zunahmen bei den extrazellulären Grundgerüstbestandteilen sind für dermale Hautverjüngung und reduziertes Auftreten von Falten verantwortlich.
- In einer Ausführungsform bewirkt der Bestrahlungsstrahl eine teilweise Denaturierung des Kollagens im gezielten dermalen Bereich. Die Teildenaturierung des Kollagens beschleunigt den Kollagensyntheseprozess durch die Fibroblasten und die Abscheidung neuer Glycosaminoglykane, was zu einer Entfernung oder einer Abnahme bei der Stärke der Falten führt. Das Verfahren kann auch umfassen, die Oberfläche der Haut und des Epidermisgewebes über dem gezielten dermalen Bereich während der Bestrahlung der Haut zu kühlen. Das Verfahren kann auch umfassen, die Oberfläche der Haut vor dem Bestrahlen der Haut zu kühlen.
- In einer Einzelausführungsform umfasst das Verfahren auch, die Haut entlang der Falte zu dehnen, bevor der Bestrahlungsstrahl auf den gezielten dermalen Bereich unter der Falte gerichtet wird. Das Dehnen der Haut verursacht eine Wärmeschädigung der Kollagenfasern quer über die Falte, während die Fasern entlang der Falte nicht in Mitleidenschaft gezogen werden.
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Behandlung von Hautfalten. Die Vorrichtung umfasst eine Strahlungsquelle und ein Abgabesystem, das ein Kühlsystem umfasst. Die Strahlungsquelle erzeugt einen Bestrahlungsstrahl mit einer Wellenlänge von 1,3 bis 1,8 μm. Das Abgabesystem richtet den Bestrahlungsstrahl auf einen gezielten dermalen Bereich zwischen 100 Mikrometer und 1,2 Millimeter unter einer Falte in der Haut. Das Kühlsystem kühlt das epidermale Gewebe über dem gezielten Bereich, um dadurch eine Schädigung der Hautoberfläche auf ein Mindestmaß zu reduzieren.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlicheren Beschreibung von bevorzugten Ausführungen der Erfindung, wie sie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, deutlicher hervor. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, wobei statt dessen die Betonung auf der Darstellung der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung liegt.
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1 ist eine Darstellung einer Vorrichtung mit einer Strahlungsquelle und einem Abgabesystem zur praktischen Durchführung der Erfindung. -
2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abgabesystems, das die Grundgedanken der Erfindung verkörpert. -
3 ist eine Darstellung einer Hautfalte, die mehreren Bestrahlungsimpulsen ausgesetzt ist. -
4 ist eine Darstellung eines Hautbereichs, der einem stark konvergierenden Bestrahlungsstrahl ausgesetzt ist - Ausführliche Beschreibung der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Entfernung von Falten, das umfasst, einen Laserstrahl oder einen inkohärenten Strahlungsstrahl abzugeben, um eine Wärmeschädigung im dermalen Bereich der Haut zu bewirken, die ausreicht, um einen Heilungsprozess hervorzurufen, der die Haut dazu bringt, sich selbst neu zu gestalten, was zu einer jugendlicher aussehenden (d.h. im Wesentlichen faltenfreien) Haut führt. Insbesondere kann es sich bei der Wärmeschädigung um eine Teildenaturierung der Kollagenfasern in dem gezielten dermalen Hautbereich handeln. In einer Ausführungsform weist der Bestrahlungsstrahl einen Satz sorgfältig ausgewählter Parameterbereiche auf, um das Kollagen in der Dermis teilweise zu denaturieren und gleichzeitig die Epidemis durch Oberflächenkühlung zu schützen. Im Ergebnis kann die Person, die unter Verwendung der Vorrichtung der Erfindung behandelt wird, ohne Schaden an der Epidermis weniger Falten haben.
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1 ist eine Darstellung eines System10 zur praktischen Durchführung der Erfindung. Das System10 umfasst eine Strahlungsquelle12 und ein Abgabesystem13 . Ein von der Strahlungsquelle12 erzeugter Bestrahlungsstrahl wird über das Abgabesystem13 auf einen, eine Falte umfassenden Zielbereich der Haut einer Person gerichtet. In einer Ausführungsform ist die Strahlungsquelle ein Laser. Der Laser kann einen Strahl gepulster, abgetasteter oder torgesteuerter CW-Laserstrahlung erzeugen. In einer anderen Ausführungsform erzeugt die Strahlungsquelle12 inkohärente Strahlung. - Der Bestrahlungsstrahl wird auf einen gezielten dermalen Bereich der Haut zwischen 100 μm und 1,2 mm unter der Falte gerichtet. Die Parameterspannen für den Strahl wurden speziell ausgewählt, um eine Wärmeschädigung der Dermis zu bewirken, aber gleichzeitig eine Schädigung der Epidermis und der oberen Schichten der Dermis zu vermeiden. Insbesondere wurde die Wellenlänge des Bestrahlungsstrahls so gewählt, dass eine Absorption im Zielbereich der Dermis maximiert ist, und die Fluenz oder Leistungsdichte wurde je nach der Strahlungsart so gewählt, das Erytheme minimiert sind. Der gewählte Wellenlängenbereich hat einen Gewebeabsorptionskoeffizienten vorzugsweise im Bereich von ca. 1 bis 20 cm–1. Somit hat der Strahl in einer Ausführungsform vorzugsweise eine Wellenlänge von ca. 1,3 bis 1,8 μm. In diesem Wellenlängenbereich wird die durch die Oberfläche der Haut angelegte Strahlungsenergie überwiegend in den dermalen Bereich der Haut eingetragen. In einer Ausführungsform hat der Bestrahlungsstrahl eine nominelle Wellenlänge von ca. 1,5 μm. Laser, die eine Strahlung mit Wellenlängen im Bereich von ca. 1,3 bis 1,8 μm erzeugen, umfassen den 1,33 μm Nd:YAG-Laser, den 1,44 μm Nd:YAG-Laser und den 1,54 μm Er:Glaslaser. Bei dem Bestrahlungsstrahl kann es sich um eine gepulste, abgetastete oder torgesteuerte Dauerstrichlaserstrahlung handeln. In Ausführungsformen mit einem Laser als Strahlungsquelle
12 , hat die erzeugte Laserstrahlung vorzugsweise eine Fluenz von ca. 10 bis 150 Joule. - In einer anderen Ausführungsform, ist die Strahlung, die verwendet wird, um eine Wärmeschädigung der Dermis herbeizuführen, eine inkohärente Strahlung. In Ausführungsformen, die inkohärente Strahlung einsetzen, hat die von der Strahlungsquelle
12 erzeugte inkohärente Strahlung vorzugsweise eine Leistungsdichte von ca. 5 bis 100 Watt pro Quadratzentimeter. -
2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abgabesystems13 , das die Grundgedanken der Erfindung verkörpert. Das Abgabesystem13 umfasst eine Faser14 mit einem kreisförmigen Querschnitt, und ein Handteil16 . Ein Bestrahlungsstrahl mit einem kreisförmigen Querschnitt wird von der Faser14 zum Handteil16 abgegeben. Ein optisches System im Handteil16 projiziert einen Ausgangsbestrahlungsstrahl zu einem gezielten Bereich der Haut einer Person. Ein das Handteil16 haltender Benutzer bestrahlt den gezielten, eine Falte umfassenden Bereich der Haut einer Person mit Impulsen, die vom Strahl abgegeben werden. - Um eine Wärmeschädigung der Epidermis und der oberen Schichten der Dermis auf ein Mindestmaß zu reduzieren, umfasst das Abgabesystem
13 in einer Ausführungsform ein Kühlsystem, um die Oberfläche der Haut vor und/oder nach dem Anlegen der Strahlung zu kühlen. In dieser Ausführungsform ist das Abgabesystem13 multifunktional und kann gleichzeitig Strahlung abgeben und die Oberfläche der Haut kühlen.3 zeigt eine Ausführungsform eines Abgabesystems13 , das ein Kühlsystem umfasst. Das Handteil16 umfasst einen hautkontaktierenden Abschnitt20 , der mit dem Bereich der Haut22 in Berührung gebracht wird, der den Bestrahlungsstrahl24 empfängt. Der hautkontaktierende Abschnitt20 kühlt den epidermalen Bereich der Haut22 , der den Bestrahlungsstrahl empfängt. Der hautkontaktierende Abschnitt20 umfasst ein Saphirfenster26 und einen Fluiddurchgang28 , der eine Kühlflüssigkeit enthält. Das Kühlfluid kann ein fluorkohlenstoffartiges Kühlfluid sein. Das Kühlfluid zirkuliert durch den Fluiddurchgang28 und am Saphirfenster26 vorbei, das mit dem epidermalen Bereich der Haut22 in Berührung ist, die den Bestrahlungsstrahl24 empfängt. - In einer anderen Ausführungsform sind das Abgabesystem
13 und das Kühlsystem separate Systeme. Das Kühlsystem kann einen Behälter für ein kaltes Fluid enthalten. Das Abkühlen der Oberfläche der Haut wird dadurch bewerkstelligt, dass sie kurz mit dem kalten Fluid besprüht wird, was bei Kontakt der Haut Wärme entzieht. Das verwendete Fluid kann auch eine nicht toxische Substanz mit hohem Dampfdruck bei normaler Körpertemperatur sein, wie Freon. Diese Fluide entziehen der Haut durch Verdunstungskälte Wärme. -
3 stellt die erfindungsgemäße Behandlung einer Falte30 dar. Mittels der Strahlungsquelle12 , die eine Strahlungsquelle für gepulste, abgetastete oder torgesteuerte CW-Laser- oder inkohärente Strahlung sein kann, werden Strahlungsimpulse erzeugt. Die Strahlungsimpulse werden vom Abgabesystem13 zum Bereich22 der die Falte30 enthaltenden Haut einer Person gelenkt. Die Strahlungsimpulse werden vorzugsweise auf einen gezielten dermalen Bereich 100 Mikrometer bis 1,2 Millimeter unter der Oberfläche der Haut gerichtet. In einer einzelnen Ausführungsform werden die Strahlungsimpulse auf einen Bereich fokussiert, der in einer Tiefe von ca. 750 μm zentriert ist. Der dermale Zielbereich, der einen Teil der Falte30 umfasst, wird dann mit aus dem Handteil16 austretenden Strahlungsimpulsen bestrahlt, bis das Kollagen in diesem Bereich teilweise denaturiert ist. Um dies zu bewerkstelligen, wird das Kollagen in der ausgewählten Tiefe im dermalen Zielbereich vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von ca. 50 bis 70°C erwärmt. Ein teilweises Denaturieren des Kollagens in der Dermis beschleunigt den Kollagensyntheseprozess durch die Fibroblasten. Die durch die Strahlung verursachte Wärmeschädigung ist schwach und reicht nur dazu aus, einen Heilungsprozess auszulösen und die Fibroblasten dazu zu bringen, neues Kollagen zu produzieren. Ein übermäßiges Denaturieren des Kollagens in der Dermis verursacht Ödeme, Erytheme und möglicherweise Narben. - Der hautkontaktierende Abschnitt
20 kühlt während des Bestrahlens vorzugsweise den Bereich der Haut über dem dermalen Zielbereich auf Temperaturen unter ca. 50 bis 70°C, um keine kollaterale Wärmeschädigung der Epidermis zu verursachen. Der Bestrahlungsstrahl dringt aufgrund seiner Wellenlänge nicht genug in Tiefen unter dem dermalen Zielbereich ein, dass er tiefer in der Haut eine Wärmeschädigung verursachen könnte. In einer einzelnen Ausführungsform kühlt der hautkontaktierende Abschnitt20 vor der Beaufschlagung mit Strahlung einen Bereich der Haut über dem dermalen Zielbereich ab. Die relative Zeitdauer des Abkühlens der Oberfläche der Haut bis zur Beaufschlagung mit Strahlung hängt zum Teil von der Tiefe ab, bis zu der eine Wärmeschädigung verhindert werden soll. Längere Kühlperioden vor der Beaufschlagung mit Strahlung lassen die Wärme länger aus der Haut herausdiffundieren und bewirken, dass im Vergleich mit der Dicke der Schicht, die durch eine kurze Abkühlperiode gekühlt wird, eine dickere Hautschicht gekühlt werden kann. Diese dickere Schicht gekühlten Gewebes trägt weniger Wärmeschädigung davon, wenn anschließend die Strahlungsenergie angelegt wird. Ein fortgesetztes Abkühlen der Oberfläche der Haut während der Abgabe von Strahlungsenergie zieht Wärme aus den oberen Schichten der Haut in dem Maße ab, wie Wärme durch Strahlung abgeschieden wird, wodurch die oberen Schichten noch mehr vor Wärmeschädigung geschützt werden. - Die von der Strahlung verursachte Wärmeschädigung hängt in erster Linie von der Eindringtiefe der verwendeten Strahlung ab. Der Näherungswert der Eindringtiefe kann ermittelt werden, indem der Umkehrwert des Absorptionskoeffizienten der Haut für die jeweilige Wellenlänge der Strahlung gebildet wird. Die Dicke des schädigungsfreien Gewebes, das über dem Schädigungsbereich liegt, hängt in erster Linie von der Kühlung ab, die vor und/oder nach der Abgabe von Strahlungsenergie erfolgt ist. Indem wie vorstehend beschrieben die Strahlungswellenlänge, die Zeitdauer der Oberflächenabkühlung, die Strahlungsfluenz und/oder Leistungsdichte passend gewählt werden, können die Tiefe, die Dicke und der Grad der Wärmeschädigung auf einen Bereich innerhalb der Dermis eingeschränkt werden. Diese Parameter können so gewählt werden, dass die Schädigung optimal herbeigeführt wird, die erforderlich ist, um eine Umgestaltung innerhalb der Dermis auszulösen, während die darüber liegende Epidermis und obere Schichten der Dermis im Wesentlichen oder vollständig von einer Schädigung verschont bleiben.
- In einer anderen einzelnen Ausführungsform wird der Bereich der Haut, der die Falte
30 umfasst, entlang der Falte30 gedehnt, bevor der Bestrahlungsstrahl auf den dermalen Zielbereich unter der Falte30 gerichtet wird. Ein Dehnen der Haut entlang der Falte, bevor die Haut bestrahlt wird, verursacht eine teilweise Denaturierung der Kollagenfasern quer zur Falte, während gleichzeitig die Fasern entlang der Falte nicht geschädigt werden. Ein teilweises Denaturieren der Fasern quer zur Falte strafft die Haut ausreichend, um die Falte verschwinden zu lassen. - Mit Bezug auf
4 ist in einer Ausführungsform, um Streueffekten entgegenzuwirken, der Bestrahlungsstrahl auf der Oberfläche der Haut stark konvergierend ausgelegt. - Versuchsergebnisse
- Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Behandeln von Falten in der Haut unter Verwendung von Strahlung wurde in einer Reihe von in vivo-Versuchen an Schweinen angewendet. Ein gepulster Erbium-Glaslaser, der eine Strahlung mit einer Wellenlänge von ca. 1,54 μm erzeugte, wurde als Strahlungsquelle
12 verwendet. Die Laserenergie wurde über den hautkontaktierenden Abschnitt20 , der mit einem vorstehend beschriebenen und in den1 –3 gezeigten gekühlten Saphirfenster26 an der Spitze ausgestattet war, an die Haut eines Schweins angelegt. Die Innenfläche des Saphirfensters26 wurde von durch den Durchgang28 zirkulierendes gekühltes Kühlmittel gekühlt, das auf ca. –25°C tiefgekühlt war. Das verwendete Kühlmittel war Halogenkohlenwasserstoff, der für die Laserstrahlung mit 1,54 μm transparent ist. Der Laserstrahl an der Außenfläche des Saphirfensters26 hatte einen Durchmesser von ca. 5 mm. - Die Spitze des hautkontaktierenden Abschnitts
20 wurde mit der Haut in Berührung gebracht, um sie vor dem Anlegen der Laserstrahlung abzukühlen. Nach einem festgelegten Zeitbetrag (im Folgenden „Vorabkühlungszeit" genannt) wurde Laserenergie an die Haut angelegt. Es wurden verschiedene Kombinationen von Vorabkühlungszeiten, Laserimpulsenergien, Laserimpulswiederholungsfrequenzen, Zeitintervallen der Laserenergieabgabe und der Gesamtanzahl abgegebener Laserimpulse untersucht. Man fand heraus, dass durch die geeignete Auswahl dieser Parameter verschiedene Grade an Wärmeschädigung in verschiedenen Tiefen der Dermis erzielt werden können und gleichzeitig die Lebensfähigkeit der Epidermis und der oberen Dermis erhalten bleibt. - Beispielsweise fand man bei der Verwendung einer Vorabkühlungszeit von 5 Sekunden, einer Laserenergie im Bereich von 0,2 bis 0,8 Joule pro Impuls und einer Impulswiederholungsfrequenz von 4 Hz (die einer durchschnittlichen Laserleistung im Bereich von 0,8 bis 3,2 Watt entspricht) und insgesamt 24 Impulsen heraus, dass variierende Grade an Wärmeschädigung in einem Bereich herbeigeführt werden konnten, der sich in einer Tiefe im Bereich von ca. 0,5 bis 1,0 mm unterhalb der Hautoberfläche zentrierte, während gleichzeitig eine Schädigung der Epidermis und oberen Dermis vermieden wurde.
- Eine histologische Untersuchung, die an Biopsieproben durchgeführt wurde, die an mit dem vorstehenden Parameterbereich behandelten Stellen genommen wurden, ließen eine Kollagendenaturierung erkennen, die sich von ca. 100 μm in der Dermis bis zu einer Tiefe von ca. 1 mm erstreckte. Die Epidermis und die oberen Schichten der Dermis blieben verschont, wie durch Nitrotetrazolblau, einer Lebensfähigkeitsfarbmarkierung bestätigt wurde. In den Fällen, in denen nur eine teilweise Kollagendenaturierung bei der Histologie klinisch nachgewiesen wurde, wiesen die behandelten Bereiche eine intakte Epidermis mit schwachen Ödemen und Erythemen auf, die sich innerhalb von zwei Wochen vollständig auflösten. Histologisch gesehen wiesen die behandelten Stellen eine stark erhöhte Fibroblastenaktivität, neue Kollagenabscheidung und einen Abbau denaturierten Kollagens auf. Durch eine vierwöchige Nachbehandlung kehrten die behandelten Stellen sowohl vom Klinischen als auch Histologischen her in den Normalzustand zurück.
Claims (11)
- Vorrichtung zur Behandlung einer Falte in menschlicher Haut, umfassend: eine Quelle, die einen Bestrahlungsstrahl mit einer Wellenlänge von 1,3 bis 1,8 Mikrometer erzeugt; ein mit der Quelle gekoppeltes Abgabesystem, wobei das Abgabesystem den Bestrahlungsstrahl auf einen gezielten dermalen Bereich zwischen 100 Mikrometer und 1,2 Millimeter unter eine Falte in der Haut richtet, wobei der Bestrahlungsstrahl eine Wärmeschädigung am gezielten dermalen Bereich hervorruft, die ausreicht, um einen Heilungsprozess hervorzurufen, der eine im Wesentlichen faltenlose Haut hervorbringt; und ein Kühlsystem zum Kühlen eines epidermalen Bereichs der Haut über dem gezielten dermalen Bereich, um dadurch eine Schädigung des epidermalen Bereichs auf ein Mindestmaß zu reduzieren.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kühlsystem einen Fluidbehälter umfasst, wobei das Fluid auf die Haut gesprüht werden kann, um bei Kontakt Wärme aus der Haut abzuziehen.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kühlsystem ein Kontaktkühlsystem umfasst.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Abgabesystem mit dem Kühlsystem eine Einheit bildet.
- Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Abgabesystem darüber hinaus eine mit der Quelle gekoppelte Faser umfasst, wobei die Faser den Bestrahlungsstrahl überträgt; und wobei das Kühlsystem darüber hinaus einen hautkontaktierenden Abschnitt umfasst, der ein erstes Ende, das mit der Faser in optischer Verbindung steht, und ein zweites Ende aufweist, wobei der hautkontaktierende Abschnitt den Bestrahlungsstrahl durch das zweite Ende des hautkontaktierenden Abschnitts zum gezielten dermalen Bereich projiziert.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der hautkontaktierende Abschnitt darüber hinaus ein Fenster umfasst, das am zweiten Ende des hautkontaktierenden Abschnitts angeordnet ist, wobei das Fenster in optischer Verbindung mit der Faser steht; und wobei der hautkontaktierende Abschnitt einen Fluiddurchgang aufweist, der sich über mindestens einen Teil des Fensters erstreckt, wobei der Fluiddurchgang ein Kühlfluid am Fenster vorbei zirkulieren lässt.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Bestrahlungsstrahl eine Wellenlänge von ca. 1,5 Mikrometer umfasst.
- Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Bestrahlungsstrahl eine Wellenlänge von ca. 1,44 Mikrometer umfasst.
- Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Bestrahlungsstrahl eine Wellenlänge von ca. 1,54 Mikrometer umfasst.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Quelle einen Bestrahlungsstrahl mit einer Fluenz von 10 bis 150 Joule pro Quadratzentimeter erzeugt.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Quelle einen Bestrahlungsstrahl mit einer Leistungsdichte von 5 bis 100 Watt pro Quadratzentimeter erzeugt.
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