ES2234316T3 - Metodo y dispositivo para el calentamiento superficial de tejidos. - Google Patents
Metodo y dispositivo para el calentamiento superficial de tejidos.Info
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Abstract
Dispositivo para el calentamiento superficial de la piel, con una fuente de luz comandable en forma de impulsos y una unidad de mando para el control de la fuente de luz; la cual comanda la fuente de luz, de tal suerte que se suministran unas secuencias de impulsos de luz con una duración y una intensidad de irradiación predeterminadas respectivamente, caracterizado por el hecho de que la fuente de luz suministra unos impulsos de luz con una longitud de onda tal que los impulsos de luz son absorbidos principalmente en una zona de la superficie de la piel, que se sitúa por encima de una profundidad de tejido de 50 my-m, que cada sucesión o secuencia emprende una primera parte, que provoca un calentamiento rápido de esta zona de la superficie de la piel y luego, de una manera retardada, mediante conducción térmica un calentamiento de zonas de tejido situadas debajo de esta zona de la superficie de la piel hasta una temperatura objetivo predeterminada, que es inferior a la temperatura, a la cual se produce la ablación o remoción del tejido, y una parte subsiguiente, que provoca una oscilación de la temperatura de la superficie de la piel y/o de la zona de tejido situada por debajo de la superficie de la piel, alrededor de la temperatura u objetivo, situándose igualmente esta temperatura por debajo de una temperatura, que causa una ablación o remoción.
Description
Método y dispositivo para el calentamiento
superficial de tejidos.
La invención se refiere a un dispositivo para el
calentamiento superficial de tejidos del tipo indicado en el
concepto general de la reivindicación 1 de la patente.
Para la eliminación o supresión de arrugas y para
el alisamiento de piel pre-envejecida (por ejemplo,
debido a insolación excesiva) se utilizan en la dermatología, desde
algún tiempo, con éxito sistemas de láser como el Er:Yag y CO_{2}
láser, con carácter alternativo al Peeling químico. De modo
semejante al caso del Peeling aumentan con la profundidad de
ablación de unos 60 \mum (ablación superficial) hasta 0,8 mm
(Peeling profundo) tanto la acción alisadora como también la
probabilidad de efectos secundarios no deseados (cicatrices, hiper
o hipopigmentación). Por medio de la ablación se puede aplanar en
parte la superficie de la piel, además se observa una tirantez.
Según el estado actual de la Bibliografía se explica la acción
dermotirante por el hecho de que se eliminan capas de la piel
dañadas, elastóticas y en el curso de la subsiguiente cicatrización
se substituyen por una capa de reparación con nuevo colágeno del
tipo I. En principio este efecto es independiente del hecho, de qué
manera se ha eliminado la piel o se ha cambiado irreversiblemente,
explica por qué la dermoabrasión mecánica, los agentes químicos o
las ablaciones inducidas por láser eficaces de igual modo.
Como otro mecanismo la acción, únicamente
existente en el caso del láser, se discute la contracción
termoinducida de colágeno. Las fibrillas de colágeno del tipo I se
contraen, al calentar hasta una gama de temperaturas entre 55°C
hasta 60°C y 70°C (comienzo de la coagulación) hasta un tercio de
su longitud, sin volverse inactivas biológicamente. Esto es un
proceso que se establece directamente con el calentamiento.
Filzpatrik et al., consideran supuestamente este efecto como
causa de una tirantez o atirantado inmediato de piel suelta y
arrugada, observando de improviso al volver a alisar o igualar
("Resurfacing". R.E. Filzpatrik et al.: Pulsed Carbon
Dioxide Láser Resurfacing of Photaged Facial Skin, Arch Dermatol
132, 395-402, 1996).
En muchos caso por cierto, resulta eficaz el
"Resurfacing" que se basa en una ablación o eliminación de la
piel, pero también supone fenómenos concomitantes o secundarios
negativos. Los más importantes son:
- -
- peligro de infección postoperativa (en parte recubrimiento de toda la cara con lámina durante varios días),
- -
- eritema que dura varias semanas,
- -
- capacidad limitada de comunicación social para, al menos, una semana,
- -
- posible hiperpigmentación, escasa hipopigmentación.
Además, la piel de nueva formación muestra en
relación con su estructura divergencias con respecto a la restante
piel. En el caso del alisamiento de arrugas registrado hasta la
fecha, con ayuda de Láseres de CO \mu y Er:YAG. probablemente la
ablación y "la neoplasia" de la piel desempeñan el papel
principal para el resultado. Esta hipótesis se hace comprensible
mediante la extensión en profundidad de las capas de piel tratadas:
al mecanismo de la dermoneoplasia quedan sometidas las zonas de la
piel eliminada (unos 100 \mum) y de la piel dañada
irreversiblemente, coagulada (Láser de CO_{2} unos 80 hasta 100
\mum. láser ER:YAB unos 40 \mum. Por el contrario, para la
contracción del colágeno solo se dispone de la zona contigua a la
zona de coagulación, que queda situada en el intervalo de
temperatura entre la temperatura de coagulación de unos 70°C y el
límite inferior de la temperatura de contracción del colágeno de
unos 55°C a 60°C. Esta zona, en el caso de la eliminación o
ablación de la piel, es para ambos láseres en su extensión de
profundidad relativamente delgada, de modo que no se puede esperar
una contribución apreciable o digna de mención al alisamiento,
aunque se estima mayor en el caso de Láseres de CO_{2} que, por
ejemplo, con láseres Er:
YAG.
YAG.
La Wo-A-97 37723
da a conocer un dispositivo del tipo indicado más arriba, en el que
la longitud de onda del láser con referencia, al espesor, del tejido
objetivo y el coeficiente de absorción espectral de esta longitud de
onda se escoge de tal manera que la radiación láser alcanza la capa
de colágeno en la profundidad de la piel, sin experimentar en las
capas de la piel suprayacentes una absorción esencial o importante.
Al mismo tiempo, se puede enfriar la superficie de la piel antes de
la aplicación de la radiación láser, a fin de evitar un daño de la
superficie de la piel mediante la posible baja absorción en la
epidermis. En este caso, la elección del láser, se limita a
determinadas longitudes de onda de láser, a causa de la necesaria
profundidad de penetración elevada en el tejido.
La EP-A2-0 763
371 da a conocer un procedimiento o un dispositivo para el
rejuvenecimiento de la piel y alisamiento de las arrugas, en el
cual se efectúa una ablación por medio de un Láser ER:YAG,
empleándose adicionalmente una lámpara relámpago con impulsos de
luz en el campo de 600-1000 nm para el
recalentamiento del colágeno. El láser Er:YAG únicamente provoca o
causa una ablación de la superficie debido a la pequeña profundidad
de penetración de los impulsos de luz, mientras que la lámpara
relámpago presenta una mayor profundidad de penetración y alcanza
el colágeno. Evidentemente, el calentamiento del colágeno por medio
del láser Er:YAG no se considera suficiente. Por esta razón el
láser Er:YAG habitualmente sólo se utiliza para la ablación o
eliminación de las capas de la piel superiores.
La invención se enfrenta al problema de crear un
dispositivo de la clase mencionada más arriba, que hace posible una
eliminación mejorada de daños o perjuicios de la piel como, por
ejemplo, cicatrices, arrugas y similares.
Este problema se resuelve mediante las
características indicadas en la reivindicación 1 de la patente.
Configuraciones ventajosas y perfeccionamientos
ulteriores de la invención resultan de las reivindicaciones
secundarias.
En el caso del dispositivo según la invención se
extiende el calentamiento partiendo de la superficie de la piel, en
la que se efectúa esencialmente la absorción sobre un mayor espesor
de capa por debajo de la superficie de la piel, pudiéndose
renunciar totalmente, en muchos casos, a una ablación, en el caso de
una configuración preferida de la invención. En otros casos puede
resultar oportuno utilizar una combinación de ablación local (por
ejemplo, peines para arrugas) y calentamiento de gran dimensión. La
problemática discutida hasta ahora referente a las arrugas también
se aplica de manera similar al tratamiento de cicatrices. En
principio habría que minimizar aquí el daño renovado de la
superficie de la piel. También en este caso cabe la posibilidad de
una adecuada contracción de colágeno (cicatriz) termoinducida.
Según una configuración preferente del
dispositivo como fuente de luz se pueden utilizar diferentes tipos
de fuentes de luz láser como, por ejemplo, un láser HO:YAG, un
láser Er:YAG, un láser ER:YSGG, un láser Tm:YAG, un láser CO_{2}
o un láser ND:YAG, siendo esto solamente algunos ejemplos.
Con todas las clases de fuentes de luz se puede
introducir, mediante el mando de impulsos según la invención, una
considerable cantidad de energía en el tejido por debajo, de la
superficie de la piel.
Al mismo tiempo se selecciona la energía de modo
que no resulte ninguna ablación, que, sin embargo, se dé merced a
conducción del calor un suficiente calentamiento de la capa de
colágeno que se halla situada más profundamente.
A continuación se explica mas detalladamente la
invención con ayuda de un ejemplo de realización representado en el
dibujo.
En el dibujo se representa en la mitad superior
una sucesión de impulsos de luz con unas densidades de energía de
los impulsos individuales preseleccionadas de tal modo que resultan
las gráficas de temperatura representadas en la parte inferior de
la ilustración en la superficie de la piel o en las capas del
tejido, que se hallan por debajo de la superficie de la piel, en
profundidades de 50 \mum. 100 \mum, 150 \mum y 200 \mum en
el curso del tiempo. La escala vertical indica la diferencia de
temperatura \DeltaT en °K frente a la temperatura de la piel.
Como se puede reconocer en el dibujo, en el caso
del ejemplo representado; se aplica una sucesión de impulsos láser
1 hasta 10 sobre la superficie de la piel presentando los primeros
impulsos de la sucesión, por ejemplo los impulsos 1 y 2,
preferentemente una energía, densidad de energía o potencia
superiores, que, sin embargo, debe ubicarse por debajo del umbral
de ablación, a fin de alcanzar o lograr un rápido calentamiento en
primer lugar de la superficie de la piel y luego, con retardo
temporal, mediante conducción del calor un calentamiento de la
deseada capa de tejido subyacente hasta la temperatura objetivo o
meta. Como se puede deducir de la curva para una profundidad de 50
\mum. sube la temperatura en esta profundidad con relativa
rapidez y después se mantiene lo más uniforme posible a una deseada
diferencia de temperatura objetivo, por ejemplo, 40°K. Como se
puede ver, después de la aplicación de los tres primeros impulsos,
vuelve a descender algo, la temperatura para la curva para 50
\mum de profundidad y, por ejemplo, luego mediante el impulso
representado en 4 de nuevo sube a la deseada temperatura límite. Lo
mismo es válido para los subsiguientes impulsos 5 hasta 10, que
causan un calentamiento ulterior respectivamente hasta la
temperatura objetivo o meta. Al mismo tiempo, los impulsos de la
sucesión de impulsos, que siguen a los primeros impulsos, presentan
una energía más baja, provocando mediante una potencia y/o una
duración más pequeña, porque se hace menor la energía necesaria
para el mantenimiento de la deseada temperatura objetivo. En este
caso, asciende continuamente la temperatura en la profundidad de
100 \mum así como en las capas más profundas de 150 \mum y 200
\mum y se aproxima a un deseado valor límite de una diferencia de
temperatura de, por ejemplo, 30°K para la profundidad de 100
\mum.
De conformidad con una configuración ventajosa de
la invención se puede controlar, por ejemplo con ayuda de un sensor
de la temperatura superficial, la temperatura en la superficie de
la piel y eventualmente en las capas subyacentes, de manera que se
puede efectuar un correspondiente mando de impulsos de los
distintos impulsos, quedando garantizado, por ejemplo, que nunca se
sobrepasa la temperatura objetivo precalculada, por ejemplo, de un
daño térmico irreversible.
En el caso de menores exigencias de un rápido
tiempo de calentamiento, se puede indexar naturalmente de igual
modo, ayudado eventualmente mediante la medición de la temperatura
superficial de la piel, un láser impulsado con frecuencia constante
de la sucesión de impulsos y energía de impulsos o densidad de
energía de impulsos o potencia de impulso por debajo del umbral de
ablación, de tal manera que se pueden conseguir aumentos de
temperatura comparables.
El dispositivo según la invención posibilita,
mediante el correspondiente mando de las sucesiones de impulsos y
de las energías de los distintos impulsos, un adecuado tratamiento
de la piel, pudiéndose elegir, de conformidad con el empleo
deseado, estas energías y duraciones o distancias de los
impulsos.
El dispositivo según la invención no sólo es
utilizable para la variación térmica de fibrillas de colágeno, sino
que generalmente puede servir para producir elevaciones de la
temperatura fisiológicamente específicas.
Así, por ejemplo, para el aumento de la actividad
enzimática en la piel únicamente es preciso producir una elevación
de la temperatura en algunos °K. Para la desactivación de enzimas
tendrían que calentarse las capas de tejido, situadas debajo de la
superficie de la piel, hasta una temperatura de unos 43°C hasta
55ºC. Para una contracción de colágeno sin coagulación habría que
utilizar temperaturas en la gama de 55°C hasta 60°C y 70°C. para la
coagulación, la gama de temperaturas es de 50°C hasta 100°C. En el
caso que el dispositivo según la invención tiene que utilizarse
para la variación superficial de tejidos duros (hueso, esmalte
dental), entonces el aumento de la temperatura debería suponer
algunos 100K.
En el caso de que se desee, a la sucesión de
impulsos representada en el dibujo puede seguir un impulso de
ablación postconectado con potencia superior.
Si el dispositivo según la invención se tiene que
utilizar para la ablación o eliminación de tejido maligno o
contaminado bacteriana o víricamente, entonces, merced a la
posibilidad de efectuar una coagulación antes de la ablación, se
reduce el peligro de propagar células tumorosas vivas, bacterias o
virus.
En el caso de un ejemplo especial,
correspondiente al dibujo, se ha empleado una cantidad de impulsos
de un láser Er:YAG con una energía total de unos 100 mJ (cfr.
tabla). En este caso, los tres primeros impulsos contienen con 56
mJ en conjunto más de la mitad de la energía total sucediéndose
estos impulsos con relativa rapidez. Esto conduce a un
calentamiento rápido de la superficie hasta la elevación de
temperatura objetivo o meta admitida \DeltaT = 40°K en 50 \mum
de profundidad. Los subsiguientes impulsos 4 hasta 10 únicamente
sirven para estabilizar esta temperatura. En lo sucesivo, para esta
estabilización se requieren energías de impulsos individuales cada
vez más pequeñas, pudiendo presentarse entre los distintos impulsos
unas pausas relativamente prolongadas. De esta forma se logran
gradientes casi estables en capas de tejido más profundas, como se
puede deducir de las curvas para una profundidad de 100 \mum ó
150 \mum y 200 \mum al final de los diez impulsos.
Este láser y la sucesión de impulsos únicamente
representa un ejemplo de realización preferido sin limitación
alguna.
Por ejemplo, también existe la posibilidad de
emplear un láser con alta frecuencia de impulsos, por ejemplo con 50
Hz, el cual eventualmente se manda, con carácter adicional, por
medio de un sensor que mide la temperatura de la superficie de la
piel.
Claims (10)
1. Dispositivo para el calentamiento superficial
de la piel, con una fuente de luz comandable en forma de impulsos y
una unidad de mando para el control de la fuente de luz; la cual
comanda la fuente de luz, de tal suerte que se suministran unas
secuencias de impulsos de luz con una duración y una intensidad de
irradiación predeterminadas respectivamente, caracterizado
por el hecho de que la fuente de luz suministra unos impulsos de
luz con una longitud de onda tal que los impulsos de luz son
absorbidos principalmente en una zona de la superficie de la piel,
que se sitúa por encima de una profundidad de tejido de 50 \mum,
que cada sucesión o secuencia emprende una primera parte, que
provoca un calentamiento rápido de esta zona de la superficie de la
piel y luego, de una manera retardada, mediante conducción térmica
un calentamiento de zonas de tejido situadas debajo de esta zona de
la superficie de la piel hasta una temperatura objetivo
predeterminada, que es inferior a la temperatura, a la cual se
produce la ablación o remoción del tejido, y una parte
subsiguiente, que provoca una oscilación de la temperatura de la
superficie de la piel y/o de la zona de tejido situada por debajo
de la superficie de la piel, alrededor de la temperatura u
objetivo, situándose igualmente esta temperatura por debajo de una
temperatura, que causa una ablación o remoción.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el dispositivo presenta un
dispositivo de medición para medir la temperatura superficial, y
que la señal de salida del dispositivo de medición comanda la
unidad de mando o control.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que el dispositivo de medición
es un dispositivo de medición radiométrica.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado por el hecho de que la unidad de mando
de la fuente de luz efectúa un comando de tal suerte que, a la
subsiguiente de la o de cada sucesión o secuencia sigue un impulso
de una energía, de una densidad de energía o de potencia más
elevadas.
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado por el hecho de que la primera parte de la
sucesión o secuencia provoca un calentamiento rápido hasta una
temperatura objetivo entre la temperatura de coagulación y la
temperatura de ablación, mientras que la parte subsiguiente de la
sucesión o secuencia de impulsos produce un agrandamiento de la
zona de coagulación, y que el impulso de ablación está dimensionado
de tal suerte que continúa habiendo un pequeño reborde de tejido
coagulado.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado por el hecho de que con la primera
parte y la parte subsiguiente de la sucesión de impulsos se alcanza
un aumento de temperatura hasta una temperatura inferior a 43°C,
que da lugar a un aumento de la actividad enzimática en la
piel.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado por el hecho de que con la primera
parte y la parte subsiguiente de la secuencia de impulsos se logra
un aumento de temperatura hasta una temperatura dentro de la gama
de 43°C hasta 55°C, que da lugar a una desactivación de
enzimas.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado por el hecho de que con la primera
parte y la parte subsiguiente de la sucesión o secuencia de
impulsos se consigue un aumento de temperatura hasta una
temperatura dentro de la gama de 55°C hasta 70°C, que da lugar a
una contracción de colágeno sin coagulación.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado por el hecho de que la fuente de luz
utiliza un material láser Er:YAG o ER:YSGG.
10. Dispositivo según a de las reivindicaciones 1
a 3, caracterizado por el hecho de que la fuente de luz es
un láser de CO_{2}.
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