ES2226133T3 - Aparato de tratamiento dermatologico. - Google Patents
Aparato de tratamiento dermatologico.Info
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Abstract
Se aportan procedimientos y aparatos para tratamiento dermatológico que incluyen el uso de radiación de onda continua (OC), precalentamiento del volumen de tratamiento, pre-enfriado, enfriado durante el tratamiento y post-tratamiento de enfriado de la epidermis sobre el volumen de tratamiento; hay varios focos centrados en la reducción de la difusión y / u otras técnicas para reducir los costes y / o aumentar la eficacia de la radiación óptica para su uso en la eliminación del vello y otros tratamientos dermatológicos. Se incluyen varias realizaciones para alcanzar los diversos objetivos que se indican anteriormente.
Description
Aparato de tratamiento dermatológico.
Esta solicitud reivindica prioridad por las
solicitudes provisionales 60/046542 presentada el 15 de mayo de
1997 y 60/077726 presentada el 12 de marzo de 1998.
Esta invención se refiere a un aparato para usar
radiación óptica para tratar problemas dermatológicos y, más en
concreto, a un aparato que requiere una fuente de radiación de
reducida energía y/o menor costo mediante el uso de radiación de
onda continua (CW) (como este término se define a continuación), el
calentamiento de la zona de tratamiento antes de la irradiación y/o
técnicas para mejor utilización de la radiación.
Los láseres, las lámparas y otras fuentes de
radiación electromagnética, en particular en las bandas de ondas
ópticas, están siendo utilizados cada vez más para varios
tratamientos dermatológicos y, en particular, para quitar vello
indeseado, venas de mariposa, venas de la pierna, otras venas u
otros vasos sanguíneos que se pueden ver a través de la piel del
paciente, lesiones, hemangiomas, tatuajes, y análogos. Al realizar
tales tratamientos, es deseable que el costo del tratamiento se
mantenga lo más bajo que sea posible, consistente con lograr
resultados deseados y de que se minimice el riesgo de lesión del
paciente.
La patente WO 96/23447 describe una depiladora
que usan pulsos ópticos, que se presiona contra la piel según el
preámbulo de la reivindicación 1. El cabezal aplicador incluye una
fuente de luz, un cabezal con un canal de luz que conduce a un
agujero de irradiación y un sistema de refrigeración para enfriar
la piel en contacto con el aplicador y evitar que se queme la
epidermis. La luz se emite como pulsos solos continuos o trenes de
pulsos cortos poco espaciados. Puesto que los láseres de onda
continua (CW) y otras fuentes de radiación CW son típicamente
sustancialmente menos caros que las fuentes pulsadas de longitud de
onda y energía comparables, por razones de costo, sería preferible
utilizar fuentes CW en vez de fuentes pulsadas para tales
tratamientos dermatológicos. Sin embargo, para evitar la lesión del
paciente, la duración de la aplicación de energía a una zona dada
de la piel del paciente se debe controlar, dando lugar esto en
general a las fuentes de luz pulsadas más caras que se usan para los
varios tratamientos dermatológicos.
Además, dado que la única forma de llevar
radiación a las zonas que se desea tratar, zonas que están
normalmente en la dermis, es transmitir la radiación a tales zonas
mediante la epidermis superior, parte de la radiación incidente es
absorbida en la epidermis creando un posible daño para ella. Éste
es un problema particular donde el objetivo es la melanina de la
dermis, como sucede, por ejemplo, con varios tratamientos de
depilación, puesto que hay una concentración sustancial de melanina
en la porción inferior de la epidermis en la unión dermis/epidermis
(DE). Además, cuanto más profundo en la dermis es el tratamiento
que se desea, y/o cuanto más grande es el elemento tratado, más
energía se debe usar, implicando esto en general el uso de un láser
u otra fuente de radiación más potente y/u operando dicha fuente
durante tiempos más largos. Esto aumenta más el potencial de daño
de la epidermis.
Se han realizado en el pasado algunos intentos de
explorar una fuente de radiación CW, tal como el láser, sobre una
zona de tratamiento, lo que se ha realizado con la fuente de
radiación espaciada de la piel para facilitar el movimiento de la
fuente. Sin embargo, las técnicas actualmente utilizadas para
proteger la epidermis implican frecuentemente el enfriamiento por
contacto de la epidermis y, para algunos tratamientos tal como
depilación, también es deseable realizar el tratamiento con presión
aplicada a la piel del paciente. La irradiación mediante el uso de
un cabezal en contacto con la piel también permite una
transferencia más eficiente de energía a la piel del paciente,
reduciendo por ello el tamaño de la fuente requerido para una
densidad dada de energía de tratamiento y, por lo tanto, reduciendo
el costo de dicha fuente. Este costo se podría reducir más si la
fuente de radiación no fuese la única fuente utilizada para
calentar la zona bajo tratamiento.
Otro problema al realizar tratamientos
dermatológicos con láser, en particular cuando tal tratamiento va a
ser realizado sobre una zona más grande que el agujero óptico del
aplicador que se utilice, es obtener irradiación sustancialmente
uniforme sobre la zona de manera que se aplique suficiente
radiación a todas las porciones de la zona para lograr el
tratamiento deseado, al mismo tiempo que a ninguna porción de la
zona tenga se le aplique tanta radiación que produzca daño térmico
de la piel. Tal irradiación uniforme es muy difícil con una fuente
pulsada que utiliza típicamente un agujero circular. Típicamente,
el procedimiento seguido es irradiar un punto con un pulso dado y
después volver a colocar el cabezal en un punto adyacente para
irradiarlo. Si los puntos no se solapan, habrá porciones de la zona
bajo tratamiento que no reciban radiación y, por desgracia, la
salida de radiación frecuentemente no es uniforme en todo el
agujero óptico, siendo mayor cerca del centro y menor en los
bordes. Por lo tanto, generalmente hay cierto solapamiento entre
puntos adyacentes. Sin embargo, esto da lugar a que algunas
porciones de la zona bajo tratamiento reciban al menos una dosis de
radiación doble, lo que supone un peligro potencial de daño térmico
en estas zonas solapadas. Por lo tanto, la radiación
sustancialmente uniforme de una zona de tratamiento es virtualmente
imposible con una fuente de radiación pulsada utilizando las
técnicas existentes.
Otro problema que aumenta la energía requerida de
la fuente de radiación utilizada es que, en los sistemas
existentes, el calentamiento del blanco para lograr el efecto
terapéutico deseado se lleva a cabo solamente por radiación de la
fuente de radiación. Si la temperatura del blanco se pudiese
incrementar mediante algún tipo de precalentamiento del volumen
deseado, la cantidad de energía requerida de la fuente de radiación
para completar la tarea se reduciría sustancialmente. Sin embargo,
tal precalentamiento se debe lograr de tal manera que el costo de
tal precalentamiento no sea mayor que los ahorros logrados por los
reducidos requisitos de la fuente de radiación.
Por lo tanto, se necesita un aparato mejorado
para utilizar radiación, y en particular radiación óptica, para
tratar varios estados dermatológicos, técnica que reduce los costos
y mejora la seguridad porque permite utilizar una CW en vez de
fuentes pulsadas, realizando la irradiación sustancialmente
uniforme de la zona bajo tratamiento, zona que es mayor que el
agujero óptico del aplicador de radiación utilizado, proporcionando
unos medios distintos de la fuente de radiación para calentar al
menos parcialmente la zona bajo tratamiento con el fin de reducir
la energía requerida de la fuente de radiación para lograr el
tratamiento deseado, y/o porque permite el
enfriamiento/precalentamiento por contacto para mejor protección de
la epidermis y mejor transferencia de energía para reducir más los
costos de la fuente.
Según lo anterior, esta invención proporciona un
aparato para efectuar un tratamiento dermatológico seleccionado en
una zona de la piel del paciente que implica colocar un cabezal que
tiene al menos un canal ópticamente transparente formado a su
través en contacto con la piel del paciente en la zona bajo
tratamiento. El al menos único canal tiene un extremo distal en
contacto con un segmento de la piel del paciente, segmento que es
menor que la zona bajo tratamiento. El cabezal se desplaza a una
velocidad seleccionada sobre la zona de tratamiento, velocidad que
es preferiblemente sustancialmente uniforme, a la vez que permanece
en contacto con la piel del paciente y se aplica radiación CW de
una longitud de onda apropiada para el tratamiento dermatológico
seleccionado mediante el al menos único canal a la piel del
paciente cuando el cabezal pasa por encima.
En las realizaciones preferidas, al menos la
porción del cabezal en contacto con la piel del paciente es de un
material conductor térmico y el cabezal se utiliza para controlar
la temperatura de la piel del paciente en la zona a tratar antes
del tratamiento, durante el tratamiento y/o después del
tratamiento. En particular, la porción del cabezal que pasa sobre la
zona de tratamiento antes de la irradiación se puede calentar para
calentar el segmento de la zona bajo tratamiento antes del
tratamiento a una temperatura por debajo de aquella a la que se
produce daño térmico en la piel. Alternativamente, esta porción del
cabezal se puede enfriar para enfriar el segmento a tratar, o al
menos su capa epidérmica, para proteger dicha capa contra el daño.
En una realización de la invención, la porción delantera del
cabezal delante del al menos único canal mediante el que se aplica
radiación a la zona de tratamiento está dividido en una primera
porción y una segunda porción que están aisladas térmicamente una de
otra, calentándose la primera porción por un primer componente y
enfriándose la segunda porción por un segundo componente. Esto da
lugar al precalentamiento de la zona o volumen a tratar y el
enfriamiento de la epidermis por encima de dicha zona de
tratamiento antes de tratamiento. El canal óptico propiamente dicho
o la zona alrededor de él también se puede enfriar para enfriar la
epidermis del paciente durante la irradiación, y la porción de cola
del cabezal que sigue al menos único canal óptico también puede ser
enfriada para proteger más la epidermis.
El aparato puede incluir un mango que sobresale
del cabezal, mango que es adecuado para ser utilizado por un
operador para mover el cabezal sobre la zona, y un indicador de la
velocidad de movimiento del cabezal. El canal ópticamente
transparente puede ser un solo conducto alargado que tiene una guía
de onda o lente que se extiende al menos en parte a través del
conducto y que sobresale de la parte inferior del cabezal. En al
menos una realización de la invención, esta guía de onda se enfría
durante el tratamiento. Alternativamente, el al menos único canal
ópticamente transparente puede incluir una pluralidad de primeros
elementos ópticos de guía de ondas inclinados a un primer ángulo y
una pluralidad de segundos elementos ópticos de guía de ondas
inclinados a un segundo ángulo, seleccionándose los ángulos primero
y segundo de manera que la luz que pasa por los elementos ópticos
de guía de ondas primero y segundo converja a una profundidad
seleccionada, profundidad que es preferiblemente la profundidad en
la zona bajo tratamiento en la que se ha de producir el tratamiento
dermatológico (también denominado a veces el volumen deseado o
diana). En algunas realizaciones de la invención, se forma un rebaje
en una superficie del cabezal en contacto con la piel del paciente,
rebaje que está en el extremo distal de los elementos ópticos de
guía de ondas. En esta realización, la profundidad seleccionada o
deseada está preferiblemente en una posición seleccionada en el
rebaje, y se ha previsto algunos medios para mover la piel en la
zona bajo tratamiento al rebaje cuando el rebaje pasa por encima.
La piel se puede mover al rebaje, por ejemplo, aplicando presión
negativa al rebaje o configurando el rebaje para formar sucesivos
pliegues de piel cuando el cabezal se desplaza sobre la zona con la
superficie de contacto del cabezal en contacto de presión con la
piel del paciente. En una realización donde el aparato es una
depiladora, el rebaje puede estar dimensionado para recibir
normalmente un pliegue de la piel del paciente que contiene uno o
varios folículos del vello situados a lo largo de una línea
generalmente perpendicular a la dirección de movimiento.
En otra realización de la invención, el canal
transparente incluye una lente cilíndrica, lente cilíndrica que
puede estar estacionaria o puede estar montada para girar cuando el
cabezal se desplaza sobre la zona. El cabezal también puede incluir
un mecanismo para medir la velocidad a la que el cabezal se está
moviendo sobre la zona de tratamiento y controles sensibles a tal
mecanismo para determinar si el cabezal se está moviendo sobre la
zona a una velocidad dentro de un rango predeterminado. El
mecanismo de medición puede ser, por ejemplo, óptico o cinemático.
También se pueden utilizar mecanismos de medición térmicos,
electrónicos y magnéticos. Los controles pueden proporcionar una
salida seleccionada en respuesta a una determinación de que el
cabezal se está moviendo a una velocidad fuera del rango deseado,
por ejemplo, una indicación audio o visual para el operador, de
manera que el operador pueda ajustar la velocidad de movimiento del
cabezal de manera que esté dentro del rango deseado. En caso de que
el cabezal se esté moviendo mecánicamente por la zona de
tratamiento, la salida de los controles podría funcionar como un
control con realimentación al mecanismo de accionamiento. Los
controles también podrían ser sensibles al mecanismo de medición
para determinar si el cabezal se está moviendo a una velocidad que
supone un peligro de lesión para el paciente, la aplicación de
radiación mediante el al menos único canal a la piel del paciente
que se termina en respuesta a una indicación de daño de lesión.
La velocidad a la que se mueve el cabezal sobre
la zona de tratamiento determina el tiempo de parada de la energía
radiante en cada segmento de la piel del paciente. Esta velocidad
deberá ser suficientemente rápida para evitar el daño térmico a la
piel del paciente, pero suficientemente lenta de manera que el
segmento de piel bajo tratamiento reciba suficiente radiación para
lograr el efecto terapéutico deseado. Además, en las realizaciones
preferidas, el extremo distal del al menos único canal transparente
tiene una forma astigmática, siendo más estrecho en la dirección de
movimiento del cabezal que en una dirección normal a él. Esto
permite tratar una zona relativamente grande en un tiempo dado,
reduciendo por ello el tiempo requerido para tratar una zona de
tratamiento dada, proporcionando al mismo tiempo
control/sensibilidad razonables del tiempo de parada en un segmento
dado.
Aunque en las realizaciones preferidas, el
precalentamiento de la piel en la zona de tratamiento se lleva a
cabo en unión con el uso de radiación CW y movimiento del cabezal
sobre la zona de tratamiento, esto no es una limitación de la
invención, y el precalentamiento de la zona de tratamiento también
es ventajoso cuando se emplea con una fuente de radiación pulsada.
En tales aplicaciones, el precalentamiento se podría lograr
calentando la guía de onda o la porción del cabezal en contacto con
el segmento bajo tratamiento antes del tratamiento para calentar la
piel a al menos a la profundidad donde se desea tratamiento a una
temperatura inferior a aquella a la que a que se produce térmico
daño a cualquier profundidad; y a después enfriar la superficie en
contacto con la epidermis para enfriar la epidermis antes de que
comience la irradiación. Esto da lugar a que la zona bajo
tratamiento tenga una temperatura elevada cuando comience la
irradiación, reduciendo por ello la energía requerida de la fuente
de radiación. Alternativamente, se puede usar una fuente de
radiación de baja energía, que puede ser la misma o diferente de la
usada para tratamiento, para efectuar la operación de
precalentamiento.
Los anteriores y otros objetos, características y
ventajas de la invención serán evidentes en la siguiente
descripción más detallada de las realizaciones preferidas de la
invención ilustrada en los dibujos anexos.
La figura 1 es una vista semiesquemática en
perspectiva de un aparato adecuado para llevar a la práctica las
ideas de esta invención.
La figura 2 es una vista en sección de un cabezal
útil para llevar a la práctica las ideas de esta invención según
una primera realización.
La figura 3 es una vista en sección de un cabezal
adecuado para llevar a la práctica las ideas de esta invención
según una segunda realización.
La figura 4 es una vista en sección de un cabezal
adecuado para llevar a la práctica las ideas de esta invención
según una tercera realización.
La figura 5 es una vista en perspectiva en
sección de un cabezal adecuado para llevar a la práctica las ideas
de esta invención según una cuarta realización.
Las figuras 6a-6b ilustran dos
realizaciones de un canal transparente astigmático adecuado para
ser utilizado en un cabezal de las varias realizaciones para
suministrar energía radiante.
La figura 7 es una vista lateral de un cabezal en
uso que es adecuado para llevar a la práctica las ideas de esta
invención según una quinta realización.
La figura 8 es una vista en sección lateral de un
cabezal adecuado para llevar a la práctica las ideas de esta
invención según una sexta realización.
La figura 9 es una vista en perspectiva desde
arriba de un cabezal adecuado para llevar a la práctica las ideas
de esta invención según una séptima realización.
Las figuras 10a y 10b son una vista en sección
lateral y una vista frontal, respectivamente, de un cabezal
adecuado para llevar a la práctica las ideas de esta invención
según una octava realización.
Las figuras 11a, 11 b y 11c son una vista
lateral, una vista frontal cuando no está en contacto con la piel
del paciente, y una vista frontal en contacto con la piel del
paciente, de un cabezal adecuado para llevar a la práctica las
ideas de esta invención según una novena realización.
Las figuras 12a y 12b son vistas en perspectiva
de porciones de un cabezal que ilustran varias técnicas para
explorar una fuente de radiación a través de un canal astigmático
de distribución de radiación.
La figura 13 es un gráfico que ilustra la
relación entre la temperatura en la capa basal y la velocidad de
exploración al llevar a la práctica las ideas de esta
invención.
Y la figura 14 es un gráfico que ilustra la
relación entre la velocidad de exploración del cabezal y la
temperatura máxima de un bulbo piloso situado a una profundidad
seleccionada.
La figura 15 es un gráfico que ilustra la
relación entre la potencia por unidad de longitud y la temperatura
máxima del bulbo piloso a una profundidad seleccionada para dos
tamaños diferentes del bulbo piloso.
La figura 1 ilustra un sistema general adecuado
para llevar a la práctica las ideas de esta invención. En la figura
1, se representa una zona 10 de la piel del paciente en la que se
ha de efectuar un tratamiento dermatológico seleccionado. Como se
ha indicado anteriormente, el tratamiento puede ser para quitar
vello indeseado, tatuajes, hemangiomas, venas de mariposa u otras
lesiones vasculares, etc. La piel del paciente tiene una capa
epidérmica 12 y una capa dérmica 14, con una unión
dérmica-epidérmica (D/E) o capa basal 16
entremedio. Aunque algunos tratamientos dermotológicos pueden
implicar calentar la epidermis 12, tal como por ejemplo resurfacing
de la piel, la mayor parte de los tratamientos dermatológicos que
implican la utilización de radiación óptica para tratar una
condición situada en un volumen seleccionado (a veces denominados
más adelante el volumen deseado o previsto) dentro de la capa
dérmica 14. Por ejemplo, cuando el tratamiento dermatológico es
depilación, puede ser deseable calentar y destruir el bulbo 18 de
un folículo capilar 20. Aunque la epidermis 12 podría tener, por
ejemplo, 0,01 cm de profundidad, el bulbo 18 podría entrar, por
ejemplo, de 3,0 a 5,0 milímetros en la piel. Utilizando las ideas
de esta invención, se puede calentar y destruir simultáneamente una
pluralidad de folículos capilares 20.
El aparato de esta invención incluye un aplicador
22 que puede ser movido mecánicamente, pero que, a efectos de la
explicación siguiente, se supondrá que funciona a mano (es decir,
se pasa sobre la superficie de la piel con la mano). El aplicador
22 incluye un cabezal 24 en contacto con la piel del paciente en la
zona de tratamiento y un mango 26 que puede ser agarrado por un
operador para mover el cabezal 24 por ejemplo en la dirección 28 a
través de la piel del paciente manteniendo al mismo tiempo
preferiblemente el contacto entre cabezal 24 y la piel del
paciente. Tal contacto deberá estar bajo presión suficiente entre
la superficie del cabezal y la superficie de la piel para
garantizar, en las realizaciones preferidas, un buen contacto
térmico y óptico entre ellos. Tal presión se puede lograr
presionando el cabezal contra la piel, utilizando presión negativa
para presionar la piel contra el cabezal o alguna combinación de
los dos.
En algunas realizaciones de la invención, una
fuente de radiación óptica 30 está conectada a un tubo de luz 32,
que en la realización de la figura 1 se representa extendiéndose a
través del mango 26, pero se puede conectar de otro modo al cabezal
24, para proporcionar selectivamente radiación óptica al cabezal,
aplicándose radiación a través del cabezal, de la manera que se
explicará más adelante, a la piel del paciente. La fuente 30 puede
ser una fuente de luz coherente tal como un rubí, alejandrita, u
otra fuente sólida de láser, una fuente gaseosa de láser, o una
fuente de diodos láser, o puede ser una fuente de luz incoherente
tal como una lámpara de destellos, lámpara fluorescente, lámpara
halógena, u otra lámpara adecuada. Dependiendo del tratamiento
deseado, la energía radiante puede estar a una sola longitud de
onda, filtrándose las fuentes de luz incoherente para proporcionar
la longitud de onda deseada, o en una banda seleccionada de
longitudes de onda. En la explicación siguiente, cuando se indique
que se está aplicando radiación a una longitud de onda seleccionada,
significará una sola longitud de onda o una banda de longitudes de
onda, según sea apropiado. La fuente 30 según las realizaciones
preferidas de esta invención también es una fuente CW que, a efectos
de esta invención, se definirá como una fuente de luz que produce
radiación continuamente o una fuente pulsada con una alta
tasa/frecuencia de repetición, y en particular que tiene un retardo
entre pulsos inferior al tiempo de parada del cabezal en un
segmento dado. La radiación CW se define como radiación de
cualquier fuente.
Aunque en la figura 1 la fuente 30 se representa
como externa al cabezal 24, en algunas realizaciones de la
invención que implican la utilización de un diodo láser, barra de
diodos láser u otra fuente de radiación suficientemente compacta,
la fuente puede estar situada en el cabezal 24, conectándose hilos
para controlar y energizar la fuente a través del mango 26 o de otro
modo al cabezal. También se ha previsto controles 34 que reciben
cierta información del cabezal 24 por las líneas 36, por ejemplo
información relativa a la velocidad de movimiento del cabezal 24
sobre la piel del paciente, o la temperatura de la epidermis y que
puede enviar señales de control al cabezal por las líneas 38 según
sea preciso. Las líneas 36 y 38 pueden ser parte de un cable que
también está conectado al cabezal 24 mediante el mango 26 o puede
estar conectado de otro modo al cabezal. Los controles 34 también
pueden generar salidas para controlar la operación de la fuente 30
y pueden recibir información de la fuente. Los controles 34 también
pueden controlar dispositivos de salida seleccionados 40, por
ejemplo un zumbador, luz, vibrador u otro control con
realimentación a un operador o, dependiendo de la aplicación, pueden
ser de otros tipos conocidos en la técnica.
Antes de explicar realizaciones específicas del
cabezal 24 y la manera en que se puede utilizar el sistema de la
figura 1 para tratar varios estados dermatológicos según tales
realizaciones, se debe apreciar que mantener el cabezal 24 en buen
contacto térmico y óptico con la superficie de la piel del paciente
durante el tratamiento aplicando al mismo tiempo radiación CW de la
fuente 30, tanto si está situada fuera del cabezal 24 como se
representa en la figura 1 o dentro del cabezal, ofrece varias
ventajas significativas al realizar varios tratamientos
dermatológicos. En primer lugar, como se ha indicado anteriormente,
para que la misma fuente de radiación opere a niveles de energía
comparables, una fuente CW casi siempre es sustancialmente menos
cara que una fuente pulsada comparable. Por lo tanto, la capacidad
de utilizar una fuente CW da lugar a una reducción considerable del
costo del sistema. En segundo término, si el cabezal 24 se desplaza
a través de la superficie de la piel del paciente a una velocidad
sustancialmente uniforme, la radiación aplicada a la piel del
paciente en cada punto a lo largo del recorrido de avance del
cabezal 24 es sustancialmente la misma, algo que, como se ha
indicado antes, no se puede lograr fácilmente con una fuente de
radiación pulsada. El cabezal en buen contacto óptico con la piel
del paciente mejora las eficiencias de transferencia de energía a
la piel, reduciendo más el tamaño y el costo de la fuente de
energía requerida. Además, el cabezal 24 en buen contacto térmico
con la piel del paciente permite usar el cabezal para calentar el
volumen en la dermis del paciente en la que se ha de producir el
tratamiento, por ejemplo la zona de bulbo 18 para un procedimiento
de depilación, para reducir la cantidad de energía requerida de la
fuente de radiación para realizar el procedimiento deseado en este
volumen, reduciendo así más el costo de tal fuente. El buen
contacto térmico también permite utilizar el cabezal para enfriar la
epidermis del paciente 12 antes de la irradiación, durante la
irradiación, y después de la irradiación, para proteger la
epidermis contra el daño térmico. Aplicar presión al cabezal 24
cuando se desplaza a través de la superficie de zona de tratamiento
10 también estira la piel en la zona de tratamiento, lo que puede
proporcionar un número de ventajas, incluyendo reducir la distancia
física entre el cabezal y el volumen deseado, reducir el
coeficiente de dispersión en la piel de manera que una mayor
cantidad de la radiación aplicada llegue al volumen deseado y, para
depilación, aplanar el folículo capilar para aumentar la zona del
folículo expuesta a radiación. Todos estos efectos reducen la
cantidad de radiación requerida de la fuente, reduciendo más por lo
tanto el costo del sistema. Varias técnicas están disponibles para
medir/detectar el buen contacto térmico entre un cabezal y la piel
del paciente incluyendo la técnica de detección de perfil de
temperatura de la solicitud en tramitación número de serie
60/077726 presentada el 12 de marzo de 1998.
La figura 2 ilustra una realización ejemplar para
una pieza de mano 24A adecuada para ser utilizada al llevar a la
práctica las ideas de esta invención. En la explicación de esta
realización, y en las realizaciones que siguen, se usará los mismos
números de referencia para los elementos comunes. Se usará letras
sufijo para elementos que son sustancialmente los mismos, pero que
difieren en algunos detalles. Así, las letras 24A, 24B, etc, se
utilizan para las varias realizaciones de pieza de mano 24.
La pieza de mano 24A tiene tres secciones, un
canal óptico 50 que se representa en la figura 2 como una guía de
onda, una sección delantera 52 que pasa sobre la zona de
tratamiento 10 antes de la guía de onda 50, y una sección trasera
54 que pasa por la zona de tratamiento después de la guía de onda
50. Se aplica radiación óptica a la guía de onda 50 mediante fibras
ópticas 32 (o haz de fibras) u otros componentes ópticos adecuados
de la transmisión o, como se explicará más adelante, diodos láser u
otros componentes adecuados pueden estar en contacto con la guía de
onda 50. La guía de onda 50 también se puede sustituir por una
lente u otro componente de transmisión óptica de enfoque o sin
enfoque adecuado (una guía de onda, lente u otro componente de
transmisión óptica de enfoque o sin enfoque adecuado que a veces se
denominan en adelante en conjunto un "canal óptico"),
componente de transmisión óptica que recibe radiación de la fuente
de radiación utilizada mediante un recorrido de transmisión óptica
adecuado. También se puede emplear otros dispositivos para llevar
radiación al canal óptico 50.
Las secciones 52 y 54 están hechas de un metal u
otro material que tiene buenas propiedades de conducción térmica.
Las secciones 52 y 54 se pueden formar como un bloque único de un
solo material, con el canal óptico 50 formado en el bloque, o,
donde las secciones 52 y 54 han de tener diferentes perfiles de
temperatura, las secciones pueden ser, como se explicará más
adelante, dos secciones separadas del mismo material o de
materiales diferentes fijadas junto con una capa de aislamiento
térmico entremedio. En la figura 2, se representa un componente
térmico 56a, 56b, 56c en contacto con la sección 52, la guía de onda
50, y la sección 54, respectivamente. En una realización preferida,
cada uno de los componentes térmicos 56 es un elemento
termoeléctrico tal como un dispositivo de efecto Peltier; sin
embargo, se pueden utilizar otros mecanismos para controlar la
temperatura conocidos en la técnica, incluyendo agua circulante, y
gas circulante o pulverización a una temperatura deseada, para los
componentes térmicos 56. En aplicaciones donde las secciones 52 y 54
tienen el mismo perfil de temperatura, se puede usar el mismo
componente térmico para controlar la temperatura de ambas
secciones; sin embargo, en particular si se utilizan componentes
termoeléctricos, es preferible utilizar varios de dichos
componentes, distribuidos en las secciones 52 y 54, para lograr una
distribución sustancialmente uniforme de la temperatura en estas
secciones.
La figura 3 muestra un cabezal 24B que es
sustancialmente idéntico al cabezal 24A representado en la figura 2
a excepción de que, además de las secciones 52 y 54, el cabezal 24B
también tiene una sección 58, delante de la sección 52,
disponiéndose una capa de aislamiento térmico 60 entre las secciones
52 y 58. La sección 58 también se forma de un metal u otro material
que tiene buenas características de conducción térmica y se dispone
un elemento térmico 56d, por ejemplo uno o varios elementos
termoeléctricos o térmicos de resistencia, en contacto térmico con
la sección 58. Como se explicará en breve, se pretende que la
sección 58 tenga un perfil de temperatura diferente de la sección
52.
En la realización de la figura 2, la sección 52
se puede utilizar para precalentar o preenfriar la piel del
paciente en la zona de tratamiento. Para un cabezal 24 que se mueve
a una velocidad V en la dirección 28, denominándose también a veces
V la "velocidad de exploración", y para una longitud de la
sección 52 en la dirección de movimiento 28 igual a L_{1}, el
tiempo T_{1} durante el que la sección 52 está sobre un segmento
de la piel del paciente antes del tratamiento, y así el tiempo de
precalentamiento o preenfriamiento, es aproximadamente directamente
proporcional a L_{1} e inversamente proporcional a V. Así,
(1)T_{1}=
\frac{L_{1}}{V}
Dado que el tiempo que tarda una onda de
temperatura en penetrar a una profundidad z en la piel es
(2)T_{z}=
\frac{z^{2}}{4
\alpha}
donde \alpha es el coeficiente de
difusión térmica de la piel (\alpha = 1,5 \cdot 10^{-3}
cm^{2}/s). Por lo tanto, si estos dos tiempos (T_{1} y T_{z})
son aproximadamente
iguales,
(3)z=\frac{\sqrt{4 \alpha \cdot
L_{1}}}{V}
y el efecto térmico deseado llegará
a una profundidad deseada z durante el período que la sección 52
recubre el segmento de la piel. Así, L_{1} y V se pueden
seleccionar para lograr el efecto térmico deseado a una profundidad
deseada en la piel antes de la irradiación. Puesto que, como se
explicará en breve, V también es un factor al determinar la
duración de irradiación para lograr el efecto terapéutico deseado,
L_{1} puede ser el primer factor al determinar la profundidad para
el efecto térmico deseado. Para precalentamiento, la profundidad z
es la profundidad del volumen a la que se desea tratamiento. Por
ejemplo, con referencia a la figura 1, z podría ser la profundidad
del bulbo 18 de un folículo capilar donde el tratamiento es
depilación. Para preenfriamiento, se desea en general enfriar toda
la epidermis 12 en la unión DE 16. Es generalmente indeseable
enfriar considerablemente por debajo de la unión DE puesto que ésta
puede interferir con el tratamiento teniendo algún efecto de
enfriamiento en el tratamiento o volumen deseado. Dependiendo de la
función que la sección 52 vaya a efectuar y la velocidad de
exploración V, L_{1} se selecciona para lograr el efecto térmico
deseado a la profundidad deseada
z.
La figura 3 difiere de la figura 2 en que hay dos
secciones de codificación de pre-temperatura 52 y
58. Con esta disposición, la sección 58 se calienta típicamente
para precalentar a la profundidad z_{c} del volumen deseado. La
sección 52 se enfría y se pretende que después enfríe la epidermis
aproximadamente en la unión DE 16. Puesto que el calentamiento
realizado por la sección 58 es a una mayor profundidad que el
enfriamiento realizado por la sección 52, L_{4} se representa
siendo mayor que L_{1} en la figura 3. La combinación de las
secciones 52 y 58 permite que el blanco se caliente y siga
calentado antes de la irradiación mientras que la epidermis está
protegida contra daño térmico al enfriarse antes de la
irradiación.
El perfil de temperatura a la profundidad z es
una función de la temperatura inicial de la piel y de la
temperatura de la sección 52, 58 para el cabezal 24B. La longitud
del segmento L_{1} y la velocidad de exploración V también son
factores al determinar la temperatura final a la profundidad z. Una
estimación de la temperatura de la piel a profundidad z se puede
hacer usando la ecuación de Thomson de la siguiente manera:
donde T_{0} es la temperatura
inicial de la piel, T_{1} es la temperatura inicial del segmento
que a efectos de la ecuación se supone que es el segmento 52. Para
velocidades de exploración del orden de aproximadamente 0,05 a 10
cm/s, y una longitud L de aproximadamente 0,125 cm, se puede lograr
el precalentamiento deseado a una temperatura del orden de +40ºC a
+60ºC o preenfriamiento de -30ºC a +20ºC. Típicamente, la epidermis
se enfriaría en la unión DE a una temperatura en el rango de -5ºC a
0ºC. Velocidades de exploración de hasta 10 cm/s deberán ser
alcanzables con exploración de contacto, pero las velocidades de
exploración superiores a 10 cm/s pueden ser más difíciles de
lograr.
lograr.
La realización de la figura 3 complica la
determinación de parámetros apropiados puesto que la velocidad de
exploración V, que es la misma para todas las secciones, se debe
seleccionar de manera que se pueda lograr precalentamiento a una
profundidad deseada con L_{4} de tamaño razonable, se puede
lograr preenfriamiento en la unión DE con L_{1} de tamaño
razonable, y se puede lograr el efecto terapéutico deseado, usando
la fuente de radiación con una fluencia dada y para un valor de
L_{2} alcanzable de forma razonable. Esto es algo complicado por
el hecho de que para calentar capas profundas de la piel (es decir,
de más de 3 mm) la velocidad de exploración no deberá exceder de
aproximadamente 0,1 a 0,2 cm/s, mientras que para el calentamiento
de capas subsuperficiales de la piel (de menos de 1 mm) la
velocidad de exploración puede ser de hasta 2 cm/s. Esto supone una
L_{4} de aproximadamente 5 cm o menos.
La radiación que pasa a través de la guía de onda
u otro componente ópticamente transparente 50 se dirige a través de
la epidermis, que se ha preenfriado preferiblemente, al blanco, que
puede haberse precalentado, para lograr el efecto terapéutico
deseado. Al determinar el tiempo durante el que se irradia el
blanco, se debe tener en cuenta el hecho de que, debido a dispersión
en la piel del paciente, la anchura del haz en el blanco puede ser
mayor que L_{2}, la anchura de la radiación en la superficie de
la piel, un valor \Delta. El valor L_{2} + \Delta se puede
minimizar enfocando el haz. Así, el tiempo de exposición T_{2}
del blanco a radiación CW viene dado como
(5)T_{2}=\frac{L_{2}+\Delta}{V}
El blanco tiene un tiempo de relajación térmica
que es generalmente una función de su tamaño y de su forma. Es
generalmente deseable que el tiempo T_{2} sea aproximadamente
igual al tiempo de relajación térmica del blanco, suponiendo que la
destrucción del blanco es el efecto terapéutico deseado, puesto que
esto da lugar a calentamiento máximo del blanco con calentamiento
mínimo del tejido circundante. En aplicaciones tales como
depilación, donde se ha hallado que cierto daño de una pequeña capa
de tejido que rodea el folículo facilita la depilación permanente,
o al menos más permanente, puede ser deseable que el tiempo T_{2}
sea ligeramente mayor que el tiempo de relajación térmica del
blanco. En cualquier caso, para un blanco que tiene un tamaño o
diámetro d, la velocidad crítica a la que el tiempo de parada en el
blanco es aproximadamente igual a su tiempo de relajación térmica
viene dada por
(6)V_{c}=\frac{g(L_{2}+\Delta)
\alpha}{d_{2}}
donde g es el factor de forma (g =
8, 16 y 24 para blancos estratificados, cilíndricos y esféricos,
respectivamente). Así, donde el bulbo 18 de un folículo es el
blanco, g sería aproximadamente 24. Suponiendo una velocidad de
exploración máxima de 10 cm/s, y suponiendo también una profundidad
de z = 3 mm y L_{2} + \Delta de aproximadamente 3 mm, la
ecuación (6) sugiere que el proceso funciona mejor para blancos
estratificados como capa de grasa con un grosor superior a 190
\mum, blancos cilíndricos como un vaso sanguíneo con un diámetro
mayor que 270 \mum, y blancos esféricos como un bulbo piloso con
un diámetro mayor que 320 \mum. Sin embargo, puesto que, como se
ha explicado anteriormente, se emplearía típicamente velocidades
más bajas para lograr precalentamiento y/o preenfriamiento de la
sección 52, 58, se requieren volúmenes blanco mínimos
considerablemente más grandes para las varias formas en un sistema
práctico. Sin embargo, puesto que V_{c} es solamente una guía, y
tiempos inferiores o superiores al tiempo de relajación térmica del
blanco pueden ser apropiados en algunos tratamientos, también
variarán los tamaños de los blancos tratables. El precalentamiento
efectivo del blanco también puede reducir el tiempo de parada
requerido para lograr un efecto terapéutico
deseado.
Otra cuestión al emplear las ideas de esta
invención para tratamiento dermatológico es que el aumento de
temperatura en el blanco sea suficiente para lograr el efecto
deseado. Donde el tratamiento que se realiza es depilación
utilizando técnicas similares a las descritas en la Patente de
Estados Unidos número 5.735.844 concedida el 7 de abril de 1998,
hay que calentar el bulbo piloso a una temperatura de
aproximadamente 65ºC a 75ºC. La temperatura máxima de un bulbo
piloso que experimenta irradiación viene dada por la ecuación
siguiente
donde
z es la profundidad del bulbo 18 en la piel
T_{0} es la temperatura inicial del bulbo antes
de la irradiación
a es el tamaño de la zona irradiada dentro de la
piel a lo largo de la dirección de exploración a la profundidad z
(como se ha indicado anteriormente a = L_{2} + \Delta)
c y \rho son la capacidad térmica y la densidad
del bulbo, respectivamente
k(\lambda) es la capacidad de absorción
del bulbo piloso y el eje definido por una concentración y un tipo
de melanina, y depende de la longitud de onda (es mayor para vello
oscuro y menor para vello más claro)
\psi(z, \lambda) es la radiancia
dentro de la piel a la profundidad z, producida por un flujo de luz
de potencia por unidad de longitud. Depende de la dispersión y
absorción dentro de la piel
P es la potencia por unidad de longitud (es
decir, igual a la potencia total aplicada a la superficie de la
piel por la anchura del haz de luz en la dirección perpendicular a
la dirección de exploración. P es en unidades de W/cm.
\tau(d) = d^{2}/g\alpha es un
período de relajación térmica, donde d es el diámetro del bulbo, g
es como se ha indicado anteriormente igual a 24 para un bulbo
piloso, y \alpha es el coeficiente de difusión térmica del tejido
alrededor del bulbo.
Para la destrucción de un bulbo piloso, \lambda
está en un rango de 600-1200 nm y está
preferiblemente en un rango de 670-1100 nm. En este
rango, k(\lambda) varía de 1-0,1 y
disminuye con el aumento de la longitud de onda. \psi(z,
\lambda) en este rango aumenta con la longitud de onda a causa del
debilitamiento de las propiedades de dispersión de la piel y
disminuye con la profundidad. A una profundidad de
3-5 mm donde se coloca típicamente un bulbo piloso
en su etapa anagénica, este valor, que se denomina a veces como
atenuación de radiancia, es del orden de 0,1-0,5.
Este valor se puede incrementar considerablemente donde se utilizan
técnicas de enfoque, a describir más adelante. Con enfoque, el
coeficiente de reflexión de luz de la piel puede ser 20%-70%.
Además, la reflexión de luz dispersada de la piel de nuevo a ella
por varios medios a describir aumenta 1,2-2,5 veces
la radiancia en la zona del engrosamiento capilar o en un bulbo
piloso. Así, los dispositivos de esta invención permiten aumentar
\psi(z, \lambda) a 0,5-1.
Por lo anterior se puede ver que, una vez que se
ha seleccionado la geometría de los sistemas, la temperatura en el
bulbo es directamente proporcional a la potencia aplicada P y es
inversamente proporcional a la velocidad V en una forma más
compleja. La figura 14 ilustra la dependencia de la temperatura
máxima en un bulbo piloso de la velocidad de exploración V para
parámetros típicos. La curva de la figura 14 se calcula suponiendo a
= 0,3 cm, k = 0,5, \psi = 0,5, P = 40 W/cm^{2}, d = 0,03 cm.
Por la figura 14 se ve que a bajas velocidades de exploración,
T_{m} no depende de la velocidad de exploración y es igual a
(8)T_{m}=\frac{6\cdot P \cdot d
\cdot k \cdot \psi}{g \cdot \alpha \cdot c \cdot \rho \cdot a}+
T_{0}
Cuando la velocidad de exploración excede de
(9)V_{m}=\frac{g\cdot a\cdot
\alpha}{3 \cdot
d^{2}}
la temperatura T_{m} comienza
disminuir.
Cuando V es inferior a V_{m}, la temperatura
media del bulbo piloso no cambia al cambiar la velocidad, pero
disminuye la selectividad de daño térmico. Así, disminuyendo la
velocidad de exploración, es posible aumentar el diámetro de la
zona de daño térmico alrededor del bulbo piloso. La velocidad de
exploración máxima depende de la dimensión del bulbo piloso y
disminuye a medida que aumenta el tamaño del folículo. La figura 15
muestra la dependencia de T_{m} para un bulbo piloso de la
potencia por unidad de longitud P. Para un período de tratamiento
de menos de 1 segundo, se observa desnaturalización de las
estructuras proteínicas a una temperatura superior a 65ºC. Por la
figura 15 se ve que la temperatura máxima T_{m} en un bulbo
piloso también es una función de la potencia P por unidad de
longitud. Para un tratamiento de menos de 1 segundo, se observa que
la desnaturalización de las estructuras proteínicas se produce a
temperaturas superiores a 65ºC. La figura 15 también ilustra que la
potencia necesaria para producir daño térmico en un bulbo piloso es
inversamente proporcional al tamaño del bulbo piloso (es decir, se
produce daño térmico a una potencia más baja en un bulbo grande que
en un bulbo pequeño). Así, para depilación, e independientemente de
la realización utilizada, se aplicarían los parámetros
siguientes:
1. Longitud de onda: 600-1200
nm;
2. Potencia media por unidad de longitud:
5-150 W/cm;
3. Anchura del haz a lo largo de la dirección de
exploración: 0,055 mm;
4. Velocidad de exploración:
0,01-10 cm/s;
5. Temperatura de enfriamiento: -20ºC+30ºC.
En las realizaciones preferidas, la sección
ópticamente transparente 50 también es enfriada por
elemento(s) térmico(s) 56b para evitar, o al menos
limitar, el calentamiento de la epidermis 12 en la zona de
tratamiento durante la irradiación. Este efecto de enfriamiento
también es una función de la velocidad de exploración y es
especialmente crítico donde la irradiación usada es de una longitud
de onda que se dirige preferentemente a melanina, como es, por
ejemplo, el caso de algunos tratamientos de depilación. Puesto que
hay una alta concentración de melanina en la unión DE 16, es
deseable que V sea suficientemente lenta para poder extraer el
calor producido en la unión DE mediante la guía de onda enfriada u
otro elemento ópticamente transparente enfriado 50. La velocidad de
exploración máxima a la que el efecto de enfriamiento resulta
observable para una profundidad dada z viene dada
por
por
(10)V_{max}=\frac{4 \cdot L_{2}
\cdot
\alpha}{z^{2}}
donde la epidermis 12 a enfriar
tiene un grosor de aproximadamente 100 \mum y la longitud L_{2}
es aproximadamente 1 mm, V_{max} = 6
cm/s.
Además, como se ha indicado anteriormente, la
presión aplicada a la piel por el cabezal 24 en general, y por la
superficie del elemento 50 en contacto con la piel en particular,
tiene varias ventajas, incluyendo mejorar la transmisión óptica (es
decir, reducir la dispersión) de la radiación que pasa a través de
la piel. El movimiento de cabezal en la dirección 28 sobre la zona
10 de la piel también estira la piel en la dirección de exploración
dando lugar a un aumento adicional de transmisión de la piel y así
la profundidad de penetración de la onda electromagnética en la
piel. Además, cuando el blanco es, por ejemplo, un folículo
capilar, el estiramiento de la piel gira el folículo haciendo que
la radiación choque en una porción más grande del folículo y
aproxima el folículo a la superficie de la piel.
La sección 54 sigue enfriando la epidermis
después de la irradiación para mayor protección contra el daño
térmico potencial de la piel. A diferencia de las longitudes
L_{1}, L_{2} y L_{4} que son bastante críticas, la longitud
L_{3} no es crítica. La finalidad de esta sección es garantizar
que la epidermis no se sobrecaliente y, si las secciones anteriores
son efectivas al mantener baja la temperatura de la epidermis, la
sección 54 puede no ser necesaria.
Puesto que es generalmente deseable disminuir el
tiempo que el elemento 50 está sobre el blanco, generalmente es
deseable que L_{2} sea pequeña. Sin embargo, para lograr un
tratamiento más rápido, es deseable un agujero significativo del
haz. Esto sugiere que la dimensión del haz perpendicular a la
dirección de movimiento deberá ser relativamente grande, dando lugar
a un agujero para que la superficie de contacto de la piel del
elemento 50 tenga una forma astigmática, forma que también puede
ser asimétrica. La figura 6 ilustra dos de tales formas, a saber, un
óvalo 66 (figura 6a), y una serie de tubos de luz adyacentes 76a,
76b como se representa en la figura 6b, explicándose los tubos de
luz de la figura 6b con mayor detalle en relación con la figura 4.
Estas formas son solamente ejemplos de formas astigmáticas para un
agujero óptico, y otras muchas formas astigmáticas caen dentro de
lo contemplado por la invención.
Además, para suministrar eficientemente la
radiación a una profundidad significativa (es decir, mayor que 1
mm), se requieren en general haces de diámetro grande para superar
el efecto de dispersión. Con haces astigmáticos del tipo
representado en la figura 6, es deseable, por lo tanto, utilizar
enfoque del haz en una dirección perpendicular a la dirección de
exploración. Una forma de lograr esto es mediante el uso de una
lente cilíndrica 70 tal como se representa en la figura 9. Lente
que tiene un radio de curvatura pequeño (por ejemplo inferior a 10
mm). Sin embargo, tal enfoque se puede lograr mejor mediante el uso
de un cabezal 24C como el representado en la figura 4. Este cabezal
tiene una sección 52 que funciona de la misma manera que la sección
52 del cabezal 24A para preenfriar o precalentar la zona bajo
tratamiento. La sección 52 está separada de una sección 72 del
cabezal por una capa de material de aislamiento térmico 74. La
sección 72 también se forma de un metal u otro material que tiene
buenas propiedades de conducción térmica. Se han previsto dos filas
de elementos microópticos 76a y 76b que se extienden a través de la
sección 72 y están inclinados de manera que sus enfoques se combinan
a lo largo de una línea común situada en la profundidad deseada. Se
puede incluir microlentes en los extremos distales de los elementos
76 para mejorar el enfoque. Esta técnica permite que los haces se
dirijan a la piel en ángulos mayores que se puede lograr usando
sistemas ópticos y compensa de forma más efectiva la dispersión de
radiación en la piel. La sección 72 se enfriaría preferiblemente
por varios elementos termoeléctricos 56b, de manera que realicen el
preenfriamiento de la epidermis antes de la irradiación, el
enfriamiento de la epidermis durante la irradiación, y
post-enfriamiento de la epidermis. La sección 72
puede realizar así las funciones de refrigeración de las secciones
50, 52 y 54, por ejemplo, de la realización de la figura 2. Así, en
esta realización de la invención, la sección 52 se puede usar como
un precalefactor o se puede eliminar.
La figura 4 también ilustra algunas
características adicionales. En primer lugar, representa un canal
óptico 78 que se puede conectar a un detector adecuado en los
controles 34 para detectar la velocidad de exploración del cabezal
28. También se puede usar otras técnicas que se explicarán en unión
con la figura 10 para llevar a cabo esta función. Detectar la
velocidad de exploración permite que los controles 35 operen la
salida 40 si se detecta que la velocidad de exploración está fuera
de las bandas deseadas para alertar al operador de manera que la
velocidad se pueda incrementar o disminuir según convenga. Por
ejemplo, la salida puede ser una luz roja o verde en alguna porción
del aplicador 22 o una consola asociada, podría ser una voz, o
zumbador u otra alerta audio dirigida al operador, podría ser un
vibrador en el mango 26, o podría ser algún otro aviso apropiado
dirigido al operador. En caso de que la velocidad detectada sea tan
lenta (o incluso sin movimiento) que presente un peligro potencial
de lesión para el paciente, los controles 34 también podrían
desactivar la fuente 30 para proteger al paciente.
Un problema de los tratamientos de radiación es
que un porcentaje significativo de la radiación aplicada a la piel
se refleja de nuevo o es retrodispersada por la piel y se pierde.
Se han propuesto varios esquemas en el pasado para retrorreflejar
tal radiación de nuevo a la piel, incluyendo por ejemplo poner
algún tipo de reflector en la sección 50. Las secciones 52 y 54
también podrían tener un recubrimiento reflector en sus superficies
de contacto con la piel para reflejar de nuevo dicha radiación a la
piel. La sección 72 es especialmente útil para ello puesto que toda
la superficie de contacto con la piel 80 de esta sección se puede
formar de material altamente reflector, o tener un recubrimiento
altamente reflector. Redirigiendo de nuevo la mayor parte de la
radiación a la piel, la intensidad de radiación dentro de la piel se
puede incrementar de 1,2 a 2,5 veces.
La figura 5 muestra un cabezal 24D de una
realización de la invención que difiere del representado en la
figura 4 solamente en que hay un canal rebajado 84 formado en
superficie en contacto con la piel 80 de la sección 72, y que los
canales ópticos 76a y 76b terminan en lados opuestos del canal 84,
estando su punto focal en un punto en el rebaje, por ejemplo en su
centro sustancial. Un manguito 86 está conectado en un extremo a la
parte superior del canal 84 y en el otro extremo a una fuente de
presión negativa. Cuando el cabezal 24D se mueve en la dirección 28
a través de la piel del paciente, los pliegues de la piel del
paciente son arrastrados al canal 84. El tamaño del canal 84 se
selecciona de tal manera que el blanco se incluye en el pliegue de
la piel arrastrado al canal 84 y se irradie por ambos lados por la
radiación aplicada a los canales ópticos 76. Por ejemplo, si el
cabezal 24D está siendo utilizado para depilación, el canal 84
podría tener de 1 a 6 milímetros de ancho y de 1 a 6 milímetros de
profundo, un tamaño que daría lugar en general a un pliegue que
tiene solamente un solo folículo capilar en el plano representado
en la figura, aunque múltiples folículos capilares pueden estar en
el canal a lo largo de su dimensión larga. La configuración de la
figura 5 tiene varias ventajas. En primer lugar, reduce la
distancia para que radiación alcance el blanco y enfoca de forma más
efectiva la radiación en el blanco. En segundo lugar, si el canal
se hace de un material ópticamente reflector, las paredes del canal
84 reflejan de nuevo sustancialmente toda la radiación que sale de
la piel al pliegue, realizando una irradiación muy eficiente.
Aunque en la figura 5 se supone que se utiliza
una línea conectada a un vacío u otra fuente de presión negativa
para arrastrar un pliegue de piel al canal 84, también se podría
utilizar un fuelle u otro mecanismo adecuado para embutir la piel
en el canal 84 o, como se representa en la figura 7, se podría
prever un cabezal 24E que tenga un canal 84' formado en un cuerpo
72' de un material conductor térmico, canal que se conforma de
manera que un pliegue de la piel 90 que incluya el blanco 92 sea
arrastrado al canal 84' cuando el cabezal 24E se desplace en la
dirección 28 sobre la piel del paciente. Pliegues sucesivos de la
piel del paciente serían empujados al canal 84' cuando el cabezal
se mueve de manera que proporcione irradiación sustancialmente
uniforme de la piel en la zona de tratamiento 10. A excepción de
que no se incluye una sección de precalentamiento 52, la
realización de la figura 7 operaría de otro modo sustancialmente de
la misma forma que la realización de la figura 5 y proporcionaría
sustancialmente las mismas ventajas.
La figura 8 muestra un cabezal 24F que difiere de
los previamente descritos en que tiene cuatro conjuntos de canales
ópticos 76, los canales 76a, 76b, 76c, y 76d, que en esta
realización son meramente recorridos de luz a través de un bloque
transparente o aire, cada uno de los cuales es alimentado por
correspondientes guías de onda flexibles 32a-32d,
respectivamente. Todos los canales ópticos 76 están inclinados de
manera que se enfoquen sustancialmente a la profundidad deseada 92.
El cuerpo 72'' está curvado para facilitar la colocación de los
canales 76 y también tiene una superficie reflectora superior 93.
Además de los componentes mencionados anteriormente, la figura 8
también incluye una línea 94 que conduce desde un termopar u otro
sensor de temperatura adecuado montado cerca de la superficie 80 o
en la superficie 80. La línea del sensor de temperatura 94 conecta
con los controles 34 y se puede utilizar para controlar las
temperaturas epidérmicas o para otros efectos adecuados.
La figura 9 muestra otra realización de la
invención que, como se ha indicado anteriormente, utiliza una lente
cilíndrica 70 que tiene una ventana transparente 96 contra la que
está montada una fuente de radiación 98, que puede ser, por
ejemplo, una barra de diodos láser, una lámpara con un reflector, u
otra fuente de radiación que sea suficientemente pequeña para
montarla en la pieza de mano. Se ha previsto una placa de reflexión
100 para efectuar la función de retrorreflexión para
retrodispersión de la luz. La figura 9 también muestra un sensor de
movimiento cinemático 102 que puede complementar el sensor de
movimiento óptico 73 o se puede usar en su lugar. El sensor de
movimiento cinemático 102 puede ser, por ejemplo, una rueda que
gire cuando la lente cilíndrica 70 se desplace sobre la superficie
de la piel para proporcionar a los controles 34 una señal
indicativa de la velocidad de exploración. El elemento de control
de temperatura 56 se representa en contacto con la lente 70 y la
placa de reflexión 100 para enfriar ambos elementos, proporcionando
por ello preenfriamiento de la zona de tratamiento y enfriamiento
durante la irradiación. Hay preferiblemente un segundo elemento 56
en el lado opuesto del cilindro 70 en contacto con la placa 100 en
el lado trasero de la lente que sirve además para enfriar la lente
y para enfriar la placa de reflexión 100 y su porción trasera de la
lente para proporcionar postenfriamiento. Como se ha indicado
previamente, la lente cilíndrica 70, en particular si tiene un
diámetro relativamente pequeño, por ejemplo de menos de 20 mm,
también es operativa para enfocar la radiación en el blanco 92 y
compensar en parte el efecto de dispersión de la piel. A excepción
de lo antes indicado, la realización de la figura 9 opera
sustancialmente de la misma forma que las realizaciones anteriores
para proporcionar tratamiento dermatológico CW por exploración.
también se deberá observar que, aunque la figura 9 es la única
realización que muestra la fuente de radiación 98 situada en el
cabezal 24 en contraposición a la radiación que se aplica al
cabezal desde una fuente externa 30 mediante cables ópticos 32, una
fuente externa 30 o una fuente interna 98 para el cabezal son
intercambiables en todas las realizaciones, de manera que
cualquiera de las realizaciones anteriores puede tener una fuente
interna de radiación 98 en lugar del conjunto representado, y la
realización de la figura 9 puede tener una fuente externa de
radiación con cables ópticos 32 que chocan en una ventana
transparente 96. En una realización como la representada en la
figura 8, se podría prever, por ejemplo, una barra o barras de
diodos láser separadas 98 para cada uno de los canales ópticos
76a-76d.
Las figuras 10A y 10B muestran otra pieza de mano
24H adecuada para llevar a la práctica las ideas de la invención.
Esta pieza de mano difiere de las antes mostradas en que, en vez de
aplicar energía radiante directamente a la guía de onda óptica,
lente u otro componente transparente mediante el que se aplica
energía radiante a la piel del paciente, las líneas ópticas 32
terminan en una cavidad 106 formada en un cuerpo 108 de cobre o de
algún otro material que tiene buenas propiedades de conducción
térmica. Las paredes de la cámara 106 se pulen, recubren o tratan
de otro modo de manera que tengan superficies altamente
reflectoras, y preferiblemente totalmente reflectoras. La ventaja de
la configuración representada en la figura 10 con la cámara 106 es
que la energía radiante entra en la lente cilíndrica o
microobjetivo astigmático 70' a varios ángulos que pueden ser
enfocados por la lente/microobjetivo a la profundidad deseada en la
piel, siendo más eficiente la acción de enfoque cuando la luz entra
en la lente a varios ángulos que a un solo ángulo. La lente
cilíndrica 70' puede estar montada en el cuerpo 108 rígidamente,
como en la realización de la figura 9, o puede estar montada para
rotación en el cuerpo. La rotación de la lente facilita el
movimiento del cabezal sobre la piel del paciente, pero evita el
estiramiento deseado de la piel. Sin embargo, una lente rotativa
está dentro de lo contemplado por la invención. Los elementos
térmicos 56 enfrían el cuerpo 102, dando lugar a precalentamiento,
enfriamiento y postenfriamiento de la epidermis y dando lugar
también al enfriamiento de la lente cilíndrica 70' que enfría la
epidermis durante la irradiación. El cuerpo 108a tiene superficies
reflectoras en contacto con la piel 80 para retrorreflejar la luz de
retrodispersión de la piel del paciente. La figura 10 también
ilustra un sensor de movimiento cinemático 102 y un termopar u otro
sensor de temperatura adecuado 94. A excepción de las diferencias
explicadas anteriormente, la realización de la figura 10 funciona
sustancialmente de la misma manera que las realizaciones explicadas
anteriormente.
Las figuras 11a-11c ilustran otra
realización 241 del cabezal. Con esta realización, la lente
cilíndrica 112, que se hace, por ejemplo, de zafiro, se trata de
manera que tenga normalmente reflexión interna total de manera que
la luz u otra radiación que entre en la lente mediante la línea
óptica 32 se refleja mediante la lente y salga por las líneas
ópticas 32'. Sin embargo, cuando la lente 112 está en contacto con
la piel del paciente como se representa en la figura 11c, la
reflexión interna total en la superficie en contacto con la piel se
interrumpe debido al cambio del índice de refracción en esta
superficie de manera que se emite energía luminosa desde la lente a
la piel del paciente. El uso de la lente interna de reflexión total
112 de la figura 11 es una característica de seguridad que
garantiza que no se aplique radiación a un paciente u otra persona
a no ser que la pieza de mano 24 esté en contacto con la piel del
paciente en la zona a tratar. A excepción de esta diferencia, la
realización de la figura 11 funciona de la manera descrita con
respecto a las realizaciones anteriores y también se podría
utilizar con esta realización componentes tal como una caja para
pre- y postenfriamiento, un refrigerador de la lente, sensores de
movimiento, etc, de las realizaciones anteriores.
Aunque en las realizaciones de la invención
descritas hasta ahora la radiación energía se aplica en paralelo a
lo largo de la longitud del cabezal durante la irradiación, las
figuras 12a y 12b ilustran realizaciones de la invención donde la
luz es explorada rápidamente. En la figura 12a, la energía radiante
aplicada al cabezal por una línea 32 choca en un deflector 120 que
se hace oscilar a una velocidad tal que la radiación de choque sea
explorada en la dirección indicada con las flechas 122 a la
velocidad antes indicada a través de una lente cilíndrica 70''. En
la figura 12b, la radiación de choque 32 también es aplicada a un
deflector oscilante 120 que explora el haz en fibras ópticas 124.
Cada fibra óptica termina en una microlente 126 montada en una
placa 128 de un material altamente conductor térmico. La placa 128
también tiene preferiblemente una superficie altamente reflectora
en contacto con la piel 80. A condición de que la tasa de
exploración del deflector 120 sea suficientemente alta, la
radiación salida de la lente cilíndrica 70'' o microlentes 126 es
radiación CW tal como este término ha sido definido previamente, y
este sistema opera sustancialmente igual que en las realizaciones
anteriores. De nuevo, para simplificar los dibujos, no se
representan en las figuras 12a y 12b elementos tales como los
elementos térmicos 56, el sensor de movimiento 78 y 102, y los
sensores de temperatura 94.
Aunque se han descrito anteriormente varias
realizaciones y variaciones, es evidente que estas realizaciones
tienen fines ilustrativos solamente y que son posibles otras muchas
variaciones al llevar a la práctica las ideas de esta invención
definida en las reivindicaciones acompañantes. Por ejemplo, aunque
en la explicación anterior se ha supuesto que el cabezal 24 es
movido manualmente sobre la zona de tratamiento, esto no es una
limitación de la invención y también se podrían utilizar varios
tipos de escáners mecánicos, solos o en unión con control manual.
Además, aunque se han mostrado mecanismos medidores del movimiento
ópticos y cinemáticos, también se podría usar mecanismos de medición
adecuados del movimiento térmicos, electrónicos y magnéticos. Los
controles 34 servirían para mantener la velocidad de exploración
requerida para tal escáner.
Claims (20)
1. Aparato (22) para efectuar un tratamiento
dermatológico seleccionado en una zona de la piel del paciente (10)
incluyendo:
una fuente (30) de radiación a una longitud de
onda apropiada para el tratamiento dermatológico seleccionado;
y
un cabezal (24) que tiene al menos un canal
ópticamente transparente (50, 76) formado a su través, teniendo
cada canal un extremo próximo conectado para recibir radiación de
la fuente (30) y un extremo distal que termina en un agujero de
radiación que es menor que la zona de la piel del paciente,
siendo operativo el aparato (22) para suministrar
la radiación de la fuente (30) mediante el al menos único canal a
sucesivas porciones del tamaño del agujero de radiación de la piel
del paciente, caracterizado porque
la radiación es radiación de onda continua (CW) y
porque el aparato incluye además un mecanismo (34, 36, 38, 78) para
determinar la velocidad de movimiento del cabezal (24) sobre la
zona de piel del paciente de manera que, en la práctica, el cabezal
(24) se pueda mover sobre y en contacto con dicha zona de la piel
del paciente a una velocidad seleccionada.
2. Aparato según la reivindicación 1, donde la
fuente de radiación (30) es una fuente de pulsos a alta velocidad
de repetición, siendo tal la velocidad de repetición de pulsos
(PRR) que el retardo entre pulsos sea inferior al tiempo de parada
del cabezal (24) en la piel del paciente contactada por el
cabezal.
3. Aparato según la reivindicación 1 o 2 en el
que el cabezal (24) incluye además una porción delantera dispuesta
para moverse sobre cada segmento sucesivo de la zona de la piel del
paciente antes del al menos único canal óptico, formándose la
porción delantera de material conductor térmico e incluyendo un
componente térmico (56a, d) para calentar o enfriar la porción, y
por lo tanto la piel sobre la que pasa en la práctica.
4. Aparato según la reivindicación 3 en el que la
porción delantera del cabezal está dividida en dos porciones
(52,58) térmicamente aisladas una de otra, incluyendo cada una un
componente térmico (56a, d) de manera que se puedan calentar o
enfriar independientemente.
5. Aparato según cualquier reivindicación
anterior en el que el cabezal (24) incluye además una porción de
cola (54) dispuesta para moverse sobre cada segmento sucesivo de la
zona de la piel del paciente después del al menos único canal
óptico (50, 76), formándose la porción de cola de material conductor
térmico e incluyendo un componente térmico (56c) para enfriar la
porción, y por lo tanto la piel sobre la que pasa.
6. Aparato según cualquier reivindicación
anterior en el que el al menos único canal ópticamente transparente
(50, 76) incluye un solo conducto alargado que tiene una porción
ópticamente transmisora que se extiende al menos en parte a través
del conducto y que sobresale de la parte inferior del cabezal.
7. Aparato según cualquier reivindicación
anterior incluyendo además medios (56b) para enfriar el canal
óptico.
8. Aparato según cualquier reivindicación
anterior en el que el canal ópticamente transparente (50) incluye
una lente cilíndrica (70), montada preferiblemente de modo que gire
cuando el cabezal se desplace sobre la zona.
9. Aparato según la reivindicación 8 en el que la
lente (70) se trata de manera que tenga normalmente reflexión
interna total, interrumpiéndose la reflexión interna total en una
superficie de la lente en contacto con la piel del paciente.
10. Aparato según cualquier reivindicación
anterior en el que el extremo distal del al menos único canal
ópticamente transparente (50, 76) tiene una forma astigmática (66),
siendo más estrecho en la dirección de movimiento del cabezal que
en una dirección normal a él.
11. Aparato según cualquier reivindicación
anterior incluyendo medios (120) para explorar la radiación a través
del al menos único canal ópticamente transparente.
12. Aparato según cualquier reivindicación
anterior incluyendo además medios (34, 36, 38, 78) para
proporcionar una salida seleccionada (40) si la velocidad detectada
por el mecanismo para determinar la velocidad de movimiento está
fuera de un rango de velocidades predeterminado.
13. Aparato según cualquier reivindicación
anterior incluyendo además medios (34, 36, 38, 78) para parar la
aplicación de radiación a través del al menos único canal a la piel
del paciente si la velocidad detectada por el mecanismo para
determinar la velocidad de movimiento está fuera de un rango
seleccionado.
14. Aparato según cualquier reivindicación
anterior incluyendo además un indicador de la velocidad de
movimiento del cabezal.
15. Aparato según cualquier reivindicación
anterior en el que el al menos único canal óptico (50, 76) o los
medios para aplicar radiación electromagnética al volumen
seleccionado incluyen una pluralidad de primeros canales ópticos
(76a, 76d) inclinados a un primer ángulo y una pluralidad de
segundos canales ópticos (76b, 76c) inclinados a un segundo ángulo,
seleccionándose los ángulos primero y segundo de manera que la
radiación que pasa por los canales ópticos primeros y segundos
converja en una profundidad seleccionada, preferiblemente la
profundidad (92) a la que se ha de producir tratamiento
dermatológico.
16. Aparato según cualquier reivindicación
anterior en el que el aparato incluye un rebaje (84) en el extremo
distal de los canales ópticos (50, 76) o los medios para aplicar
radiación electromagnética al volumen seleccionado y medios (86),
preferiblemente una fuente de presión negativa, para mover la piel
del paciente al rebaje (84) cuando el rebaje pasa por encima.
17. Aparato según la reivindicación 16 en el que
el rebaje (84) está configurado para forzar sucesivos pliegues de
piel cuando el aparato se desplaza sobre la piel del paciente.
18. Aparato según cualquier reivindicación
anterior incluyendo además un sensor de temperatura (94).
19. Aparato según cualquier reivindicación
anterior en el que la fuente de radiación CW (30) es una fuente de
pulsos a alta velocidad de repetición, siendo tal la velocidad de
repetición de pulsos que el retardo entre pulsos sea inferior al
tiempo de parada del cabezal en la superficie contactada por el
cabezal, es decir,
PRR \geq
\frac{V}{d}
donde
PRR = velocidad de repetición de pulsos
V = velocidad a la que se mueve el cabezal; y
d = dimensión de la superficie en la dirección de
movimiento del cabezal.
20. Aparato según cualquier reivindicación
anterior incluyendo un mango (26) que sobresale de dicho cabezal
adecuado para ser utilizado por un operador para mover el cabezal
por encima de dicha zona.
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