KR20000005305A - 피부병리학적 표본의 처리를 위한 알렉산더 레이저 시스템 - Google Patents

피부병리학적 표본의 처리를 위한 알렉산더 레이저 시스템 Download PDF

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호레이스 더블유. 후루모토
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Abstract

본 발명에서는 피부 병리학적 표본을 처리하기 위한 장펄스의 알렉산더 레이저가 개시되었다. 알렉산더 레이저의 사용은 근적외선, 특히 755 나노미터 주변 50 나노미터 범위에서의 동작을 허용한다. 이러한 범위의 적외선은 양호한 투과성을 허용할 뿐만 아니라 허용 가능한 멜라닌에 대한 헤모글로빈의 흡수 비율을 얻을 수 있다. 동작에 있어서, 레이저는 5msec와 100msec 사이의 주기와 10 J/cm2과 50J/cm2사이의 플루언스를 가지는 펄스를 발생시킨다. 환자의 피부병리학적 타깃에 레이저 광출력 펄스를 전달하는 광전달 시스템이 제공된다. 본 발명은 또한 헤어 제거 시스템에도 적용된다. 치료될 피부 부분에 대한 인덱스-정합 어플리케이션을 사용하는 것이 바람직하며, 가시적인 지시기는 열 응답성 또는 광 응답성이거나, 그렇지 않으면 가시적인 변화를 생성하는 레이저 광 펄스에 응답적이다. 이것은 이미 처리된 피부 부위에 대한 기록을 조작자에게 제공한다. 최종적으로 본 발명은 경화 요법과 광 치료법의 조합 및 결함이 있는 정맥을 위한 키트에도 적용된다. 광에 기초한 치료와 경화 요법 사이에 12 시간광 6개월 사이의 휴지 시간을 수행하므로써 90% 내지 100% 범위의 증가된 성공율이 달성된다. 바람직하게, 광에 기초한 치료법은 경화 요법에 앞서 수행된다. 그러나 상기 성공율은 경화 요법에 이어 휴지 시간 이후에 광에 기초한 치료법을 수행하므로써도 달성될 수 있다.

Description

피부병리학적 표본의 처리를 위한 알렉산더 레이저 시스템
선택적인 광체온발산의 원리는 많은 레이저 치료의 기초가 되며 다리 정맥, 포트와인 얼룩 반점, 기타 확장성 혈관 장애 및 문신을 포함한 색소 장애와 같은 다양한 피부병리학적 문제를 처리하기 위하여 이용된다. 타깃 구조를 포함하는 피부 및 표피층은 일반적으로 레이저 또는 플래쉬램프(flashlamp)로부터의 광으로 조사된다. 이러한 광의 파장 또는 컬러는 광의 에너지가 구조에 차별적으로 또는 선택적으로 흡수되도록 선택된다. 이는 구성 단백질이 변성되거나 색소 입자가 분사되는 포인트로 온도를 상승시키도록 국부적인 가열이 가능하도록 한다.
조사광의 펄스 주기 역시 선택에 있어서 중요하다. 펄스 주기가 너무 길면 구조에 의하여 흡수된 열이 주변의 조직으로 확산되어 원하는 정도로 선택적으로 가열되지 않는다. 그러나, 펄스 주기가 너무 짧으면, 헤모글로빈 또는 문신 색조 입자와 같은 광 흡수 화학물질은 너무 빨리 가열되어 증발한다. 적당한 펄스폭이 타깃 구조의 열 확산 시간과 매칭되어야 한다. 예를 들어, 포트와인 얼룩 반점에 포함된 작은 혈관에 대하여, 이들 열 확산 시간은 약 수백 마이크로초(μsec) 내지 수 밀리초(msec)일 수 있다. 큰 다리 정맥은 5 내지 100msec 범위의 열 확산 시간을 가진다. 색소 장애 입자는 나노초(nsec)정도의 짧은 확산시간을 가질 수 있다.
여러 가지 종류의 레이저가 피부병리학적 표본의 선택적인 광체온발산을 위해 테스트되었다. Q-스위칭 알렉산더 레이저는 자연적으로 발생한 피부병리학적인 색소침착 및 문신을 처리하기 위하여 성공적으로 이용되었다. 장펄스 루비 레이저는 머리털 제거를 위해 개발되었다. Nd:YAG 레이저(1060nm에서 동작), 카본 디옥사이드 레이저(10.6마이크로미터에서 동작) 및 아르곤 레이저(488-514nm범위에서 동작)는 확장성 혈관의 치료를 위해 개발되었다. 가장 성공적인 혈관 치료는 색조 레이저, 특히 플래쉬램프 여기 펄스 색조 레이저를 이용하여 달성되었다. 이들 레이저는 헤모글로빈에 대한 흡수 밴드 피크가 존재하는 577-585nm범위에서 동작하며 또한 양호한 선택이 가능한 펄스 모드에서 우수하게 동작한다. 컬러 및 펄스 주기의 적당한 선택에 의하여, 작은 혈관을 치료할 때 50%이상의 성공률이 보통이다. 불행하게도, 색조 레이저는 1.5밀리초이하의 펄스 주기가 한계이다. 따라서, 이들은 이론적으로 수백 마이크로초의 펄스 주기가 요구되는 큰 구조의 치료에는 적합하지 않다. 이러한 문제를 해결하기 위한 시도가 있어왔다. 주파수 배가 Nd:YAG는 532nm에서 장펄스를 발생시키기 위한 기술로서 제안되었다.
도 1은 피부병리학적 표본의 처리에 사용되는 것을 설명하는 알렉산더 레이저 시스템을 도시한 개략도.
도 2는 알렉산더 레이저 시스템의 두 실시예의 개략도.
도 3은 레이저 시스템에 대한 플래쉬램프 구동기를 도시한 회로도.
도 4A 및 4B는 펄스 주기 가열 및 일정 진폭 가열을 위한 시간의 함수로서 파워/유도된 온도의 그래프.
도 5는 헤모글로빈과 멜라닌의 스펙트럼 흡수의 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 모발 제거를 도시한 공정도.
도 7A 및 7B는 본 발명의 두 실시예에 따른 다리 정맥을 처리하기 위한 결합된 광 및 경화요법 기술을 설명하는 공정도.
도 8은 근적외선광에 대하여 577-585 나노미터 광을 사용함으로써 얻어지는 다른 가열효과 및 혈관 교차부를 도시한 도면.
도 9는 다양한 플루언스의 조합 및 펄스 조합을 위한 다리 정맥 제거의 퍼센트를 설명하는 그래프.
본 발명은 피부병리학적 표본을 처리하기 위한 장펄스 알렉산더 레이저에 관한 것이다. 알렉산더의 사용은 근적외선, 특히 알렉산더가 동조가능한 760nm를 중심으로한 100nm범위, 특히 이상적으로는 약 755nm 및 50nm범위 ±25nm에서 동작한다. 이러한 범위의 적외선은 잘 관통될 뿐만 아니라 허용가능한 헤모글로빈 대 멜라닌 흡수 비율을 얻을 수 있다. 더욱이, 장펄스 알렉산더 레이저의 이용은 색소 장애 및 문신에 일반적으로 이용되는 Q-스위칭 레이저 버전과 같은 단펄스에 비하여 다음과 같은 두가지 장점을 가진다. 즉, 1) 펄스 주기는 큰 피부병리학적 구조의 열적 완화 시간과 매칭될 수 있고, 2) Q-스위칭 엘리먼트의 제거는 변동이 적고 작동이 용이한 레이저 시스템이 가능하도록 한다.
이론적으로, 이러한 레이저는 5 내지 100msec의 주기, 최고 50주울의 출력 및 10 내지 50 J/cm2의 조절된 플루언스(센티미터 단위면적당 주울(J/cm2)을 나타내는 단위)를 가진 레이저 광출력 펄스를 발생시킨다. 0.1 내지 10cm2사이의 스폿 사이즈는 타깃 영역의 유효 범위에 적합하다. 환자의 피부병리학적 타깃에 레이저 광출력 펄스를 전달하는 광전달 시스템이 제공된다.
특정 실시예에서, 펄스는 반구형 공진기 구조에 의하여 지원되는 다중 공진 모드로 이루어진다. 바람직하게, 적어도 하나의 공진기 미러의 곡률 반경은 레이저 광출력 펄스의 발생 중에 알렉산더 이득 매체에서 유도되는 열 렌즈의 초점 길이보다 짧다. 이는 렌즈에 대한 레이저의 감도를 감소시킨다.
실시예의 다른 특징에 따르면, 액티브 펄스 형성 네트워크는 알렉산더를 펌핑하기 위하여 적어도 하나의 플래쉬램프를 구동하기 위하여 이용되며, 네트워크는 장펄스 주기의 효과를 얻기 위하여 펄스 주기적 가열을 가능하게 한다. 그러나, 이러한 펄스 주기적 원리는 다른 종류의 플래쉬램프 여기 레이저에 대하여 일반화될 수 있다.
일반적으로, 펄스 주기적 가열 기술 역시 예를 들어 선택적인 광체온발산 분야에 요구되는 제한된 플루언스의 유효한 장펄스를 효율적으로 발생하도록 색조 레이저 및 루비 레이저와 같은 다른 종류의 플래쉬램프 여기 레이저에 적용될 수 있다. 이들 기술은 예를들면 목표 혈관의 열 완화 시간의 전체 존속기간을 가지는 제한된 듀티 사이클을 갖는 일련의 레이저 광 펄스의 사용에 의존한다. 펄스의 전체 파워는 목표 혈관을 변성시키는데 필요한 것이다. 펄스 주기 가열 기술은 레이저 드레스홀드에 이르도록 이득 매체에 의해 흡수된 에너지를 감소시키기 위해 레이저를 사용한다. 이 에너지는 레이저 동작에 기여하지 않으며 손실된다. 가장 일반적으로, 펄스 주기 가열은 10 msec 이상의 펄스를 필요로하는 플래쉬램프-여기 레이저에 대한 피부병학 분야에 유용하다.
본 발명은 장펄스 알렉산더 레이저 모발 제거 시스템에 관한 것이다. 본 발명에서 알렉산더의 사용은 근적외선에서의 동작을 허용하며, 이는 멜라닌 대 헤모글로빈 흡수의 허용가능한 비율을 달성하면서 모근(hair root)을 양호하게 관통한다.
특성 실시예에서, 처리될 피부 섹션에 대해 인덱스 정합 애플리케이션을 사용하는 것이 바람직하다. 이 물질은 피부속으로 레이저 광의 양호환 결합을 제공하기 위하여 상피층을 덮는다.
실시예의 다른 특징에 있어서, 국부 지시기는 피부에 사용된다. 근적외선에서의 피부 조사는 일반적으로 색조 펄스 레이저를 사용할 때 발견되는 바와 같이 어떤 특성 피부 색변화를 일으키지 않는다. 그러므로, 피부의 어떤 부분이 처리기간동안 이미 정확하게 조사되었는지 알기가 어렵다. 시각 지시기는 시각 변화를 일으키기 위하여 레이저 광 펄스에 열적 또는 광학적으로 응답하거나 또는 그 반대로 응답한다. 이것은 이미 처리된 피부의 부분의 기록을 조작자에게 제공한다.
피부는 밀리세컨트, 바람직하게는 5 내지 50 msec보다 큰 레이저 펄스로 처리된다. 각 펄스는 10 내지 50 J/㎠의 플루언스를 포함하여야 한다. 각 처리기간동안, 피부의 각각의 처리된 섹션들은 다중 펄스가 사용된다 하더라도 하나의 펄스로 조사되는 것이 바람직하다. 그렇다 하더라도, 영구적이고 완전한 레이저 제거는 3번 내지 4번 반복 처리 기간을 필요로하며, 각 기간사이의 주단위 및 월단위의 긴 휴지시간이다.
본 발명은 원하지 않는 혈관의 표면처리, 즉 비치료용 처리를 위한 결합된 경화요법 및 광 처리방법에 관한 것이다. 종래기술로부터 플래쉬램프-여기 펄스 색조 레이저-경화요법과 유사하다. 그러나, 90-100%의 범위에서 실질적으로 상승된 성공은 광 치료 및 경화요법 사이의 12시간 내지 6개월간의 휴지시간을 실시함으로써 달성되었다. 바람직하게는, 광 치료는 경화요법 전에 수행된다. 그러나, 성공은 휴지시간후 광 치료뒤에 따르는 경화요법을 수행함으로써 달성될 수 있다.
특정 실시예에서, 755 나노미터 범위에서 동작하는 알렉산더 레이저는 플래쉬램프 소스가 사용된다 하더라도 바람직한 광원이다.
다른 특징에 따르면, 본 발명은 원하지않는 혈관의 처리를 위한 키트를 특징으로 한다. 그것은 혈관의 파괴를 개시하도록 된 광으로 혈관을 조사하기 위한 광원을 포함한다. 고장 식염수와 같은 경화약품은 혈관내로 주입하는데 필요하다. 명령은 혈관의 조사와 경화제 주입사이의 휴지시간동안 대기하는 것을 암시하는 광원으로 제공된다.
본 발명의 상기 및 다른 특징들은 첨부도면을 참조로 더 상세히 설명될 것이며 청구범위에서 지적될 것이다. 본 발명을 사용하는 특정 방법 및 장치들은 설명을 통해 도시될 것이며 본 발명에 한정되지 않는다. 본 발명의 원리 및 특징들은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 실시예에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 원리에 따라 구성된 알렉산더 레이저 시스템을 도시한다. 알렉산더 레이저(108)는 일반적으로 동심으로 위치된 알렉산더 결정 이득 매체(110) 주위에 배치된 하나이상의 플래쉬램프(LP1,LP2)를 포함한다. 플래쉬램프(LP1,LP2)는 직접 또는 연관된 반사기(112)를 경유하여 이득 매체를 조사한다. 플래쉬램프(LP1,LP2)는 플래쉬램프 구동기(122)에 의해 구동된다.
알렉산더 레이저의 사용은 여러 가지 이유 때문에 다른 레이저 시스템에 바람직하다. 577-585 나노미터 범위에서 동작하는 펄스 색조 레이저는 탈산화-헤모글로빈(Hb) 및 멜라닌에 관련된 산화-헤모글로빈(HbO2)에 의해 잘 흡수된다. 이것은 양호한 선택도를 제공한다. 그러나, 문제는 멜라닌의 전체 흡수가 아주 높다는 것이다. 그로인해, 레이저 광은 피부 레이속으로 깊이 침투하지 못한다. 일부 피부구조에 효과적으로 도달하기 위하여, 광은 5밀리미터까지 깊게 침투하여야 한다.
694나노미터에서 동작하는 루비 레이저는 멜라닌의 흡수가 이 파장에서 점차 낮아지기 때문에 양호한 침투를 달성한다. 그러나, 문제는 Hb와 HbO2가 이 파장에서 낮은 흡수를 갖는다는 것이다.
이와는 대조적으로, 알렉산더 레이저 시스템이 동작하는 50 내지 755 나노미터에서, 멜라닌 흡수는 루비 레이저에 비해 낮다. 그러므로, 양호한 침투가 달성된다. 그러나, 어느정도 더 중요한 것은 이 범위에서 Hb 피크의 흡수 및 HbO2의 흡수가 루비 레이저의 파장에서 보다 더 높다는 사실이다. 알렉산더 레이저의 사용은 다른 유용한 이점이 있다. 장펄스 색조 및 루비 레이저는 비효율적인 경향이 있어 장치가 크다. 더욱이, 펄스 색조 레이저는 적외선에서 효율적이지 않은 색조 이득 매체를 요구하는 부가적 결함을 갖는다. 이와는 대조적으로, 장펄스 알렉산더 레이저 시스템은 실질적으로 작으며, 플래쉬램프로부터 출력 레이저 광 펄스로 에너지의 변환은 색조 또는 루비 레이저보다 더 효율적이다.
색조 레이저에 관련된 다른 이점은 보다 큰 열적 구조의 처리를 허용하는 색조 레이저보다 더 장펄스 주기를 허용한다.
장펄스 알렉산더 레이저(108)의 사용은 문신 제거 및 착색된 손상처리를 위해 종래기술에 사용된 다른 알렉산더 레이저 시스템에 관련된 어떤 이점들을 갖는다. 역사적으로, 알렉산더 레이저는 실시하기 어려울 때 관찰된다. 레이저 캐비티에서의 Q-스위칭소자는 레이저의 동작을 불안정하게 한다. 본 레이저 시스템(108)에서 Q-스위칭소자는 제거되고 이득 매체 레이저는 장펄스주기로 구동된다. 이것은 레이저의 동작을 개선시킨다.
알렉산더 결정(110)은 미러(118,120)에 의해 한정된 레이저의 공진 캐비티에 레이저 광 펄스(124)를 발생시킨다. 미러(120)는 부분적으로만 반사되며 레이저의 출력 구멍을 제공한다. 그러나, 출력 구멍 미러(120)의 반사도는 비교적 높다. 일반적으로, Q-스위칭 레이저에서 출력 구멍 미러의 반사도는 50%이하이다. 이것은 짧은 펄스 주기에 대해서만 놀은 피크 펄스 파워가 발생될 수 있다는 사실에 기인한다. 이와는 대조적으로, 장펄스 알렉산더 레이저 시스템에서, 구동인자는 레이저의 펌핑 드레스홀드 바로 위에서 동작할 때 레이저의 효율을 증가시키는 것이다. 그 결과, 본 발명에서 미러(120)의 반사도는 70%보다 크거나 같으며 일 실시예에서는 80%이다.
바람직한 실시예에서, 미러(118,120)에 의해 결정되는 공진 캐비티는 반구에 가깝다. 이 구성에서, 출력 반사기(120)는 평면이나 거의 평면 미러이며, 전체 반사 미러는 굽어져 있다. 그것의 곡률 반경은 0.5 내지 1 미터인 것이 바람직하다.
반구 공진기 예에서 미러(118)의 곡률 반경 또는 대안적인 보다 동심 캐비티 구성에서의 미러들에 대한 결합 곡률 반경은 알렉산더 수정(110)에서 열적 렌징(thermal lensing)을 보상할 만큼 짧은 것이 바람직하다. 열적 렌징은 온도 경사로 인해 레이저 로드(110)에 발생된다. 필요에 의해, 알렉산더 수정(110)은 종래 기술로 그것의 주위가 냉각된다. 레이저 출력으로 전환되지 않은 흡수열은 수정(110) 주위에 냉각 액체나 가스를 흐르게 하여 제거하여야 한다. 수정의 길이방향 중심축이 가장 높은 온도를 가진다는 추측이 가능한 데, 이는 열을 제거하는 데 온도 경사가 필요하기 때문이다. 온도 경사는 열 렌즈가 형성되도록 하며, 대부분의 물질이 열 팽창에 대해 양성 온도 계수를 가지므로 렌즈는 양성이다. 일반적으로, 레이저 공진기는 열적 렌징에 의해 공진기에 가해진 어떤 파워를 보상하도록 설계될 수 있다. 문제는, 레이저가 다른 출력을 끌어내기 위해 다른 파워에서 여기되는 경우에서와 같이, 렌징이 하나의 변수일 때 발생한다. 이 때문에, 대분분의 상업 레이저는 일정한 평균 파워에서 동작되며, 가변 출력은 흡수 또는 반사 감쇠기를 갖는 다른 수단에 의해 얻어진다.
광열분석(photothermolysis) 원리를 이용하여 다리 혈관과 모낭 또는 보다 큰 다른 피부 조직을 치료하는 경우와 같이 과도하게 장펄스 지속시간이 필요한 경우, 특수한 문제가 발생한다. 필요한 펄스 지속시간은 1내지 100 밀리초(㎳)이며, 일반적으로 5밀리초보다 크다. 알렉산더 수정은 수정이 레이저를 발하는 동안 열 렌즈를 형성할 수 있다. 이러한 동적 렌징은 정적 광소자로 고쳐질 수 없다.
본 발명에서, 동적 렌징의 영향은 광학 공진기를 선택함으로써 최소화된다. 특히, 미러(118, 120)의 파워는 펄스 동안의 가열에 의해 알렉산더 수정에 유도된 열 렌즈 파워보다 훨씬 크도록 선택된다. 물론, 이러한 개념은 펄스 사이의 열적 렌징 정정에도 효과적이다.
본 발명에서, 도시된 실시예 렌즈(118)에서의 적어도 하나의 공진기 미러의 반경은 유도된 열 렌즈의 초점 길이보다 훨씬 짧은 초점 길이를 갖는 높은 곡률을 가져야 한다. 열적 렌징은 1 디옵터 양만큼의 파워를 캐비티에 추가할 수 있으며, 그래서 열 렌즈의 영향을 최소화하기 위하여 공진기 미러는 상당한 파워를 가져야 한다. 한 예에서, 0.5미터 반경 공진기 미러는 4디옵터의 초점 길이를 가지며, 1디옵터까지의 어떤 열적 렌징은 공진기 상의 영향을 감소시킨다. 비교해 보면, 종래 공진기 미러는 수 미터의 곡률을 갖는다.
다른 설계 인자는 미러(118,120)에 의해 결정되는 공진 캐비티의 길이이다. 바람직한 예에서, 캐비티는 비교적 짧다, 즉 15인치, 대략 38 센티미터이다. 반구 레이저 공진 캐비티는 열 렌즈 팩터가 추가될 경우 불안정해질 수 있다. 따라서, 미러(118, 120) 사이의 캐비티간 간격은 열 렌즈에 의한 미러 곡률보다 짧아야 한다.
짧은 곡률 반경과 짧은 공진기는 캐비티의 프레넬 넘버(Fresnel number)에 영향을 준다. 프레넬 넘버는 α2/λD 이며, 여기서 α는 웨이스트(waist) 반경, λ는 파장길이, 그리고 D는 미러 간격이다. 최저 차수 모드 레이저에 대해, 프레넬 넘버는 1보다 작거나 같아야 하며, 자유공간 레이저는 이러한 기준을 이용하여 설계된다. 빔 발산이 상당하지 아니한 경우, 다중 모드 레이저가 고려될 수 있고 프레넬 넘버는 1보다 상당히 클 수 있다. 사실, 고도로 균일한 최상의 빔 프로필이 요구되는 경우에는, 모드가 많을수록 더 좋다. 거의 미러 곡률과 같은 0.4미터의 미러간 간격을 이용하고 "웨이스트(waist)"를 닮은 로드의 단면을 이용하는 예에서, 유효 프레넬 넘버는:
F = α2/λD
α = 3㎜ (1/4" 직경 로드에 대해)
λ = 0.755 미크론
D = 0.4 미터
F =
이는 다중 모드 레이저의 결과로 된다.
피부 및 성형 외과 수술에서 직면하는 것들과 같은 표면 처리를 위한 레이저 시스템의 설계는 일반적으로 자유 공간 레이저를 최적화하는 데 사용되는 것들과는 다른 원리에 기초하고 있다. 자유 공간 레이저 시스템에서의 의도는 보다 낮은 차수의 모드를 생성하는 것이며, 바람직하게는 최저 차수 TEM0모드를 생성하는 것이다. TEM0레이저의 특징은 이해가 용이하며, 원근 필드에서의 가우시안 공간 빔 프로필은 용이하게 분석 가능하다. TEM0모드는 전형적인 레이저 조건에서 장거리에 걸쳐 전파될 수 있다. 그러나, 표면 처리에 대해, 낮은 차수 모드의 레이저의 고유한 필드의 긴 깊이를 가질 필요는 없다. 정의에 따른 표면은 타겟의 외측 경계이며, 타겟과 레이저 필드의 소저의 상호작용은 짧은 상호작용 깊이에 걸쳐 발생한다. 상호 작용은 흡수나 산란의 형태이다. 표면 상호작용에서 중요한 파라미터는 빔 분산을 포함하는 방사 조도라기보다는 표면에서의 세기이다. 보다 쉬운 용어로, 표면에서 유입하는 방사 필드의 빔 분산은 표면 상호작용에서는 그리 중요하지 않으며, 특히 표면이 표피 및 피부 층에서와 같이 고도로 흡수하고 산란하는 경우가 그렇다. 따라서, 피부 표본에 열을 가할 때 다중 모드 특징은 수용할 만 하다.
캐비티로부터의 펄스는 광 파이버를 포함하는 다수의 다른 형태 중 하나를 취하는 의료 전달 시스템(126)으로 결합되는 것이 바람직하다. 도시된 예에서, 그것은 펄스를 레이저에서 처리된 피부 견본으로 전송하는 파이버 광 가이드이다. 특히, 석영 파이버 전달 시스템이 사용될 수 있다. 본 발명의 특징인 더 장펄스는 석영의 사용을 가능하게 한다. 비교적 높은 에너지가 레이저 광 출력 펄스(124) (20-40J)와 함께 발생되지만, 낮은 피크 파워는 전달 시스템에 대한 손상을 피하게 한다.
고도의 다중 모드 레이저 사용으로 발생하는 하나의 문제는 결과로 발생하는 빔이 낮은 f 넘버 광을 이용하여 전파하기가 어렵다는 것이다. 레이저로부터 고도로 분산하는 빔의 포커싱을 수용할 수 있는 개구수를 갖는 1.5 ㎜ 코어 직경까지의 직경을 갖는 광파이버는 상업적으로 이용가능하다.
인조 팔과 비교하여 낮은 비용 및 그것의 편의성에 더하여, 파이버의 사용은 다른 이점을 갖는다. 낮은 여기 레벨에서 동작하는 레이저는 종종 둘레에서만 레이저를 발하며, 고리 모양의 출력 프로필을 생성한다. 인조 팔의 경우, 이러한 이미지는 타겟으로 전송된다. 파이버 전송 시스템은 그러한 빔을 균일하게 하며, 출력 개구에서 소정의 균일한 최상 프로필을 생성한다.
도 2A 및 2B는 사무실 내 처리를 위해 적절한 레이저 시스템의 두 가지 실행례를 도시하고 있다. 그들은 측정부(512) 및 전방 제어 패널(514)을 갖는 주장치(510)를 포함한다. 용이한 제어를 위해, 풋 스위치(516)가 구비된다. 스윙 암(520)은 핸드피스(524)로 끝나는 광 전달 파이버(126)를 지지한다. 핸드피스는 동작을 위한 핑거 스위치(526)를 갖는다. 도 2B는 전달 시스템(126)으로서 인조 팔(528)을 이용하는 또다른 실시례를 도시하고 있다.
도 3은 플래쉬램프 구동기(122)를 도시하는 회로도이다. 일반적으로, 회로는 두 개의 크세논 플래쉬램프(LP1, LP2)를 위한 시머 파워 서플라이(132) 및 고전압 파워 서플라이(130)를 갖는다. 도시된 바와 같이 시머 파워 서플라이(132)는 동작온도에서 플래쉬램프(LP1,LP2)를 유지하며, 따라서 이들이 고 전압 파워 서플라이에 의해 구동될 때, 광 발생은 거의 순간적이다. 병렬 레지스터(Rx 및 Ry)를 갖춘 두 개의 직렬 커패시터 뱅크(Cx 및 Cy)는 각각 알렉산더를 펌핑할 때 플래쉬램프(LP1 및 LP2)에 공급되는 파워를 보충하기 위해 고전압 파워 서플라이에 의해 충전된다. 50J 까지의 출력에서 1% 효율의 레이저로, 플래쉬램프로의 여기 에너지는 약 5kJ이어야 한다. 이것은 최대 약 10㎝ 길이의 플래쉬램프로 달성될 수 있다.
통상적으로, 레이저 플래쉬램프는 수동 펄스-포밍 네트워크(PFN)를 통한 고전압 파워 서플라이에 의해 구동된다. 본 발명은 이 아날로그 유형 PFN 구성을 능동 PFN 구성의 두 개의 IGBT 트랜지스터(Q1,Q2)로 대체한다. IGBT 파워 스위치는 대 전류만을 턴 온시키는 SCR 또는 사이리스터와는 상이하며; IGBT는 대 전류를 턴 오프시킨다. 큰 타겟이 사용될 때, 필요로 되는 펄스 주기는 5 내지 50 밀리초이다. 동작시, 이들 트랜지스터는 정상적으로 비전도 상태에 있다. 이것은 심머 파워 서플라이(132)에 걸리는 플래쉬램프(LP1 및 LP2)만을 연결한다. IGBT 구동기(134)가 레이저 광 펄스를 개시하도록 신호가 전송될 때, 트리거 신호는 두 트랜지스터(Q1,Q2)에 전송된다. 이것은 직렬 연결된 크세논 플래쉬램프(LP1 및 LP2)를 고전압 파워 서플라이(130)을 가로지르고 레지스터(R7 및 R8)를 통해 접지에 연결된다. 상기 플래쉬램프는 그후 상기 고전압 파워 서플라이 및 직렬 커패시터 뱅크(Cx 및 Cy)로부터 유출된다. 본 발명에서, 직렬 커패시터 뱅크(Cx 및 Cy)는 바람직하게 저 비용이고 컴팩트한 전해 커패시터로 바람직하게 구성된다. 10 ㎝ 까지의 플래쉬램프 길이를 위해 장펄스를 갖춘 레이저 스레시홀드에 도달하기 위해 필요한 전류로 플래쉬램프를 구동하기 위해 필요한 전압은 460 볼트 내지 900 볼트 사이이다. 표준 전해 커패시터는 450 VDC 등급이고, 더욱 고 전압을 위해 직렬결합이 사용될 수 있다.
고 전압 파워 서플라이(130)에 걸치는 플래쉬램프를 연결하기 위해 트랜지스터(Q1, Q2)의 사용은 종래의 수동 PFN 회로에 비해 여러 이점을 갖는다. 먼저, 수동 PFN으로, 펄스 주기의 선택을 위해 제공하는 것이 일반적으로 곤란하며; 수동 펄스-포밍 네트워크는 일반적으로 단일 주기의 펄스만을 발생시키도록 튜닝된다. 대조적으로, IGBT 트랜지스터(Q1,Q2)에 제공된 트리거 펄스는 IGBT 구동기(134)를 통해 용이하게 디지모발식으로 제어될 수 있으며, 레이저의 특성 및 파워 서플라이와 양립하는 임의의 소망하는 펄스 주기를 허용한다. 이것은 오퍼레이터가 5, 10 또는 20 밀리초인 펄스 주기를 선택할 수 있게 하는 펄스 주기 선택기(135)에 의해 예시된다. 펄스에서의 유일한 제한은 트랜지스터(Q1,Q2)가 손상되기 이전에 트랜지스터(Q1,Q2)가 전도할 수 있는 전류이다. 그러나, 이 요인은 전류 요구조건을 충족시키기 위해 두 개 이상의 트랜지스터가 병렬로 연결될 수 있기 때문에 상기 네트워크에 의해 발생된 펄스 주기에 뚜렷한 상한을 제공할 수 없다.
더욱이, 능동 PFN의 사용은 추가적으로 주기적인 펄스 가열 기술의 사용을 허용한다. 도 4a는 시간 함수로서 타겟 혈관의 최종 온도(T)와 레이저에 공급된 파워(P)의 플롯도이다. 일련의 짧은 서브 펄스는 트랜지스터(Q1,Q2)를 제어하므로써 선택된 유효 펄스 주기(Ts)에 대해 분수적인 듀티 사이클로 발생된다. 각각의 서브펄스는 1, 2 또는 3 밀리초의 주기를 갖는다.
주기적인 펄스 가열 기술은 도 4b에 도시된 일정한 진폭의 가열 특히, 플래쉬램프-여기된 레이저에 대해 일정한 이점을 지닌다. 일정한 펌프 파워 임계치(Pth)는 이득 매체, 알렉산더에서 레이징을 시작하기 위해 필요로 된다. 이 레이징 임계치를 넘는 초과 플래쉬램프 파워(Pa)는 레이저 출력 빔의 진폭을 결정한다. 발생된 광을 일련의 단펄스로 압축시키므로써, 매체를 여기시키기 위해 사용된 펌핑 파워의 높은 백분율은 도 4a에 빗금친 영역에 의해 도시된 바와 같은 출력 빔의 파워로 실현된다. 반면에 도 4b에 도시된 바와 같이, 일정 진폭 모드로 동작할 때, 대부분의 파워는 레이징 임계치에 도달할 때 소비된다. 이 파워는 열을 소실하며, 전력공급에 대한 요구와 액체 냉각을 위한 필요를 증가시킨다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 주기적인 펄스 가열에 의해 피부 표면내에서 타겟 구조에 유도된 온도 상승(T)은 연속적인 진폭 가열에 의해 유도된 온도상승과 약간 상이할 뿐이다. 연속적인 진폭의 경우에서와 반대로 주기적인 펄스 가열에 의한 스텝 형상 방식으로 증가한다. 그러나 가열에서의 이러한 차이는 그것이 단지 최대온도만이 구조가 파괴되었는 지의 여부를 결정하기 때문에 치료의 효과에 영향을 미치지 않는다.
더욱 단펄스 주기에 의한 일정한 진폭 가열에 대한 주기적인 펄스 가열 기술의 이점은 덜 현저해진다. 일반적으로 본 발명 시스템의 관점에서, 주기적인 펄스 가열은 단지 10 밀리초 보다 큰 유효 펄스주기에만 필요하다.
1. 모발 제거 방법
알렉산더 레이저 시스템은 비치료적인 성형 모발 제거에 응용된다. 알렉산더의 이용은 여러 이유로 기타 레이저 시스템에 바람직하다. 알렉산더는 760 nm 근처의 100 nm 범위로 조정될 수 있다. 이 범위는 종래에 사용된 루비 또는 펄싱된 염색 레이저에 비해 여러 이점을 갖는다.
577 nm 내지 585 nm 범위에서 동작하는 펄싱된 염색 레이저는 도 5에 도시된 바와 같이 멜라닌에 비해 디옥시-헤모글로빈(Hb) 및 옥시-헤모글로빈(HbO2)에 의해 양호하게 흡수된다. 이것은 양호한 선택도를 제공한다. 그러나, 문제는 멜라닌의 전체 흡수가 매우 높다는 것이다. 결과적으로, 레이저 광은 피부층에 매우 깊이 침투하지 못한다는 것이다. 모발-생성 피부 구조를 효과적으로 비활성으로 하기위해, 상기 레이저 광은 모발 유두 및 이를 포위하는 영양을 공급하는 혈관에 최대 5 밀리미터 깊이 까지 관통해야 한다.
694 nm에서 동작하는 루비 레이저는 양호하게 관통하게 되는 데 이는 멜라닌의 흡수가 상기 파장에서 점점 낮아지기 때문이다. 그러나 여기서 문제는 도 5에 도시된 바와 같이 Hb 및 HbO2가 상기 파장에서 낮은 흡수를 갖는다는 것이다. 효과적으로 및 영구적으로 모발의 성장을 멈추게하기 위해, 레이저 광은 반드시 유두에 까지 관통해야 하며 상기 유두 및 이를 둘러싸는 혈관에 흡수되어야 한다. 루비 레이저는 이러한 파괴를 달성하지 못하는 데 이는 그것들의 열악한 혈액 흡수 때문이다. 이것은 종래기술이 외인성 흡수재의 사용을 개시하는 이유이다. 그러나 이들 흡수재는 상기 문제를 해결하지 못하는 데 이는 이것들이 유두의 깊이까지 도달하지 못하기 때문이다.
대조적으로, 본 발명의 알렉산더 레이저 시스템이 동작하는 755nm 근처의 50nm 범위에서, 멜라닌 흡수는 루비 레이저에 비해 낮다. 따라서, 약 5 밀리미터 까지의 모발 유두까지 더욱 양호하게 관통된다. 그러나 더욱 중요한 것은 Hb의 흡수가 이 범위에서 피크치에 이르고 HbO2의 흡수는 실질적으로 루비 파장에서 높다는 것이다. 이들 요인은 레이저 광이 1)유두 및 유두에 공급하는 혈관 깊이까지 관통하는 것과 2) 그후 멜라닌과 상기 혈관의 혈구를 함유하는 헤모글로빈에 의해 흡수될 수 있도록 결합한다. 장펄스 주기로 인해, 표피의 표면과 유두 사이의 작은 혈관의 혈액은 자신의 열을 주위 조직에 확산시키며 변성되도록 가열되지 않는다. 유두내의 혈액은 가열되는 데 이는 열이 큰 구조의 유두내에서 가둬지기 때문이다.
기타 레이저에 대한 추가 이점은 Q-스위칭 엘리먼트가 없는 알렉산더 레이저가 일반적으로 염색 레이저 보다 장펄스 주기를 허용할 수 있기 때문이다. 이 요인은 조사 광의 펄스 주기가 선택도에 중요하기 때문에 관련이 있다. 펄스 주기가 너무 길다면, 유두 및 주위의 혈관에 의해 흡수된 열은 주위 표피 조직 내부로 확산하여 유두 및 혈관은 단지 그것들의 구조만을 파괴시키는 데 필요한 정도까지 선택적으로 가열되지 않을 것이다. 만일 펄스 주기가 지나치게 짧다면, 혈액 헤모글로빈 또는 멜라닌과 같은 더욱 작은 광 흡수 화학종과 작은 혈관은 열 확산에 의해 냉각되지 않을 것이고 표피는 과열되어 연소될 것이다. 이 결과는 자반병, 출혈 및 연소를 야기시키며 일반적으로 모발 성장을 영구적으로 멈추게 하는 데 효과적이지 못하다. 이것은 단펄스 주기 루비 레이저만이 영구적인 모발 제거에 제한된 성공을 획득하는 이유이다.
바람직한 실시예에서, 레이저 시스템은 모발 제거를 위해 1 내지 40 밀리초 사이의 주기를 갖는 레이저 광 출력 펄스로 약물처리된 피부 절개부에 조사된다. 그러나 최적 결과는 약 5 내지 10 밀리초 또는 이것보다 더 장펄스를 이용하여 달성되었다.
장펄스 알렉산더 레이저의 사용은 문신제거 및 상처 착색 처리를 위해 종래기술에서 이용된 다른 알렉산더 레이저 시스템에 비해 이점을 갖는다. 역사적으로, 알렉산더 레이저는 일반적으로 구현하기에 곤란한 것으로 알려져왔다. 레이저 공진기의 Q-스위칭 엘리먼트는 레이저의 동작을 불안정하게 한다. 현재의 레이저 시스템에서, Q-스위칭 엘리먼트는 제거되고 이득 매체 레이저는 더욱 장펄스 주기로 구동되어 진다. 이것은 레이저의 동작을 개선시킨다.
본 발명은 추가적으로, 처리되어야 할 피부에서 하나이상의 국부적인 응용을 포함한다. 미네랄 오일, K-Y 젤리 또는 기타 습기있는, 관통 바이오컴패터블 응용이 처리되어야 할 모발 생성 피부 위의 층에 응용된다. 이 층은 총 반사 인덱스-정합을 제공한다.
인덱스-정합 층에 추가하여, 써모-센시티브 또는 포토-센시티브 조사 마커가 인덱스-정합 층에 별개 층으로서 또는 인덱스-정합체를 갖춘 공통 매개체에 포함된다. 이 써모크로믹 마커 및 포토크로믹 마커는 바람직하게 레이저 광 출력 펄스에 의한 노광에 응답하여 색 또는 상태를 변화시킨다. 이것은 오퍼레이터에게 피부 표면의 해당 부분이 노광되었음을 지시한다. 마커는 바이오-컴패터빌리티가 Omega Engineering, Inc.에 의해 판매되는 제품으로 아직 확인되지 않았을지라도, 공지된 온도로 액화시키는 상기 제품과 같은 온도 지시 크레이온 또는 액체일 수 있다.
써모크로믹 마커 및 포토크로믹 마커의 사용은 적외선 근처의 광으로 피부를 조사할 때 유용하다. 피부가 577-585nm와 같은 짧은 주파수의 펄싱된 광으로 노광될 때, 처리된 피부의 노광된 부분의 기록으로서 작용하는 순간적인 자반병 효과가 있다. 이 효과는 피부가 적외선 근처의 광으로 조사될 때 발생하지 않는다. 광 또는 지시된 열에 응답하여 색 또는 상태를 변화시키는 마커의 사용은 처리된 피부의 노광된 부분에 대한 유익한 지시를 제공한다.
도 6은 알렉산더 레이저를 이용한 본 발명의 모발 제거 기술의 방법을 나타낸 도이다.
예비단계(149)로서, 몇몇 환자를 먼저 원치않는 모발를 포함하는 피부 패치에서 모발를 염색시키는 것이 유용하다. 이것은 특히 옅은 색 모발를 갖는 환자에 유용하다. 모발 착색은 상용가능한 임의의 짙은 색 모발 염색제로 수행된다. 이것은 레이저 치료를 하기 며칠전에 환자에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 이러한 상용가능한 모발 염색제로, 염색효과는 소포의 모발 축에 깊이 관통하여 유두까지 관통한다. 이것은 유두를 포위하고 유두의 모발 생성 구조에 레이저 에너지의 흡수를 촉진시키며, 선택도를 증가시킨다.
처리되어야 할 피부 패치는 먼저 단계(150)에서 인덱스-정합 층으로 코팅된다. 써모크로믹 마커 또는 포토크로믹 마커도 단계(152)에서 인덱스-정합 층으로 가능하게 피부 패치 위에 코팅된다.
피부 패치는 그후 단계(154)에서 레이저 광 펄스로 조사된다. 피부 패치의 전체 표면은 바람직하게 피부상에서 별개 또는 약간 중첩하는 스폿을 이용하여 약 20 J/㎠ 로 조사된다. 스폿은 각각의 소포를 완전히 처리하기 위해 피부상에 위치된다. 각각의 응용 동안 피부를 조사하는 데 필요한 레이저 광 펄스의 수는 스폿 사이즈에 좌우되고, 이것은 레이저 파워에 좌우된다. 더욱 큰 파워를 지닌 레이저는 5 밀리초에서 필요한 20 J/㎠의 에너지를 달성하고 따라서 더욱 큰 스폿 사이즈를 사용할 수 있다. 7 밀리미터 스폿 사이즈는 현재 기술로 이용가능한 레이저 파워와 적절한 시간으로 영역을 효율적으로 처리하기에 충분히 큰 스폿 사이즈 사이에 양호한 트레이드-오프를 나타낸다. 열색성 또는 광색성 마커는 조작자에게 이미 처리된 피부 부분을 표시한다.
의학 실험은 피부 패치가 동일한 치료 세션에 단지 1회만 조사되는 경우에 양호한 결과가 발생한다는 것을 나타낸다. 바람직하게, 패치의 각 부분에는 20J/cm2의 플루언스를 미치는 5msec 레이저 광 펄스가 1회 조사된다.
이어 단계 156에서 상기 프로토콜은 휴지 시간을 주는 대략 1개월 기간 이후에 반복된다. 일반적으로 제 1 세션은 모든 모발를 제거하는 데에 완전히 성공적인 것은 아니다. 모발 샤프트를 포함하지 않는 여포(follicle)는 일반적으로 소정의 추가 모발 성장을 차단하기에는 불충분하게 조사된다. 모발 샤프트의 부가된 흡수의 결여는 모발를 충분히 손상시키기에 요구되는 온도보다 낮은 온도에서 구조 형성을 야기한다. 제 1 조사 동안에 모발를 포함하는 대부분의 모발 여포는 파괴된다. 이어, 이전에는 모발를 가지지 않는 여포는, 휴지 시간을 두는 동안, 자신의 모발를 성장시켜, 치료가 다시 수행될 때 새로운 성장을 보이는 모발 여포가 파괴되도록 한다. 완전히 모발를 제거하기 위해, 이같은 처리는 필요하다면 단계149의 모발 재염색과 함께 일반적으로 3 또는 4회 반복되어야 한다.
2. 결함이 있는 정맥의 치료 방법
알렉산더 레이저 시스템은 또한 결함이 있는 정맥에 대한 미용적, 예를 들어 비치료적인 처리에 사용될 수 있다. 정맥 이상 확장성 및 말초 혈관 확장성 다리 정맥은 확장성 혈관화의 일반적인 형태이다. 정맥 이상 확장성 정맥은 3가지의 그룹; 팽창된 복재 정맥, 팽창된 표면 분지 및 확장된 세정맥으로 분류된다. 상기 병들에 대한 보다 포괄적인 분류는 간단하게 결함이 있는 다리 정맥이다. 광 치료법, 경화요법 및 정맥 박리는 이같은 병을 치료하는 일반적인 방식이다. 상기 각각의 치료법은 장점 및 단점을 지닌다. 본 발명에 있어서, 광 치료법 및 경화 요법은 하나의 치료법에 의해 얻어질 수 없는 결과 및 성공율을 달성하기 위해 조합된다.
도 7a는 본 발명의 원리를 구현하는, 조합된 광 치료법 및 경화 요법 기술을 도시한다. 일반적으로, 상기 기술은 이어 바람직하게 알렉산더 레이저를 사용하여 목표 혈관에 대한 근적외선 조사에 이어 광 치료법의 해로운 결과가 목표 혈관에 형성되는 휴지 시간을 포함한다. 상기 휴지 시간이 종료된 후, 경화요법이 우선적으로 수행되고 휴지 시간에 이어 도 7b에 도시되고 이후에 설명되는 결함이 있는 혈관에 대한 근적외선 조사가 수행된다.
보다 자세하게, 광 치료법이 단계 310 내지 단계 316에서 우선적으로 수행된다. 이러한 처리의 제 1 단계, 즉 단계 310은 목표된 정맥 이상 확장성 또는 말초 혈관 확장성 다리 정맥의 크기 및 깊이를 평가하기 위한 것이다. 일반적으로, 숙련된 내과 의사는 비록 측정 장치가 사용될지라도 시각적으로 이것을 수행할 수 있다.
단계 312에서 목표 혈관의 크기는 효율적인 펄스 주기 및 전체 플루언스를 규정한다. 펄스 간격은 이상적으로 혈관의 열적 이완 시간에 엄밀히 정합되어야 하며, 상기 열적 이완 시간은 혈관 크기에 대한 함수이다. 일반적으로 정맥 이상 확장성 정맥과 같은 혈관의 치료를 위해, 1 밀리초 보다 큰 전체적인 효율적 펄스 주기가 바람직하며, 5밀리초 내지 100 밀리초는 더 큰 혈관의 경우에 바람직하다.
전체적인 플루언스도 역시 혈관의 크기에 의해 규정된다. 상기 플루언스는 펄스 주기 동안에 구성 단백질이 변성하는 온도까지 혈관 벽의 온도를 상승시키기에 충분히 높다. 70℃의 온도는 수용 목표이다. 일반적으로 15 내지 30J/cm2범위의 플루언스가 가장 일반적일지라도 총 축적 에너지는 바람직하게 5J/cm2이상이며, 대부분의 상황에는 대략 20J/cm2가 적합하다.
단계 314에서, 조사 광의 파장은 혈관의 깊이와 크기에 의존하여 선택된다. 일반적으로, 피부 표면 근처의 작은 말초 혈관 확장형 정맥에 대해서는 바람직한 파장은 577 내지 587 나노미터이다. 이러한 파장에서의 제한된 관통 깊이는 실질적인 장애물이 아니며, 높은 선택도가 바람직하다. 그러나, 더 깊은 곳에 놓인 더 큰 혈관에 대해서는 근적외선이 바람직한 파장이다. 더 깊은 곳에 놓인 혈관은 진피 및 표피에 덜 효율적으로 흡수되는 파장을 요구한다. 상기 광은 멜라닌에 의해 흡수되지 않고 혈관의 깊이까지 침투할 수 있다. 더 큰 단면적을 가지는 혈관은 더 큰 단면적을 가열하기 위해 근적외선을 요구한다. 도 4는 755나노미터의 알렉산더 레이저 광이 694나노미터의 일반적인 루비 레이저 광보다 헤모글로빈 및 산화 헤모글로빈 모두에 의한 흡수에 보다 잘 정합된다는 것을 나타낸다.
도 8은 내강 벽(212)으로 둘러싸인 내강(210)의 내부와 함께 혈관 단면을 도시한다. 화살표(214)로 나타내어진 입사 광에 대해서, 577 내지 585나노미터 범위가 혈관의 직접 노출된 벽의 작은 부위에서 일반적으로 흡수된다.(부호 216 참조) 큰 혈관에 대해서, 이것은 광의 해로운 결과가 실현되는 영역을 한정한다. 반면에, 보다 덜 효율적으로 흡수된 근적외선 광이 사용될 때, 가열 영역(218)은 증가된 퍼센트의 내부(210) 및 많은 부분의 혈관 벽(212)을 커버할 수 있도록 확장된다. 더 큰 혈관에 대해서는 이렇게 넓어진 영역이 바람직하다. 특히, 바람직한 광 소스는 755나노메터 범위에서 동작하는 알렉산더 레이저이다. 그렇다하더라도 710 내지 810 나노미터의 동작 범위내의 어떠한 범위에서도 동작하는 알렉산더 레이저는 동일한 성과를 달성할 수 있다. 루비, 반도체 다이오드, 티타늄-도핑 결정 및 Nd-도핑 결정들과 같은 필터링된 플래쉬 램프 광 소스도 사용 가능하다.
도 7a를 참조하여, 조사에 앞서, 열적 또는 광 감광적인 조사 마커는 단계 315에서 결함이 있는 혈관을 포함하고 조사되어질 피부 패치 상부에 제공된다. 이러한 마커는 노출되어진 피부의 부분을 조작자에게 나타낸다. 상기 마커는 레이저에 대한 노출 또는 그에 의해 발생된 열에 기인하여 용해되는 스틱 또는 액체를 나타내는 온도일 수 있다. Omega 엔지니어링에 의해 제조된 OMEGALAQ가 일예이다. 구현된다고 하더라도, 생물 호환성의 이러한 제품은 확립되지 않았다.
근적외선의 광을 사용하여 피부에 조사하는 경우, 열색성 또는 광색성 마커의 사용이 유용하다. 577 내지 585나노미터의 짧은 주파수의 광에 피부가 노출될 때, 처리되어진 피부 부분에 대한 기록을 대행하는 일시적인 피부의 색 변화가 있게 된다. 이같은 결과는 피부가 근적외선을 사용하여 조사될 때에는 발생하지 않는다. 예로 광 또는 유도된 열에 응답하여 색 및 상태를 변화시키는 마커의 사용은 처리될 피부 부분에 대한 편리한 표시를 제공한다.
이어, 단계 316에서 결함이 있는 혈관을 포함하는 진피에는 선택된 파장의 효율적인 펄스 주기 및 플루언스를 사용하여 조사된다. 일정하거나 거의 일정한 크기의 펄스가 사용될지라도, 본 발명은 장펄스 주기 동안의 펄스 주기적인 가열기술에 의존한다.
다음 단계(318)는 광 치료법 이후에 대기 기간 또는 휴지 시간이다. 이것은 12 시간 정도의 단시간 또는 6개월 정도의 장 시간이 될 수 있다. 이러한 휴지 시간이 필요한 이유는 명확하지 않다. 이러한 시간은 광 치료법의 해로운 결과가 목표 혈관내에 화농이 발생하도록 한다는 것이 이론화되었다.
최종적으로, 단계 320에서 경화요법이 휴지 시간이 끝난 이후에 혈관에 대해 수행된다. 이것은 경화약품이 혈관에 주입되는 일반적으로 공지된 기술에 따라 수행된다. 바람직한 경화약품은 고장 염수 및 포도당 또는 (에톡시스크레롤(Aetoxisclerol)로서 공지된) 폴리도카놀(polidocanol)을 포함한다. 고통 제어를 돕기 위해, 리도카인 또는 다른 국소 마취제가 소정의 이러한 용액에 부가될 수 있다. 이러한 것은 본 명세서에서 참조문으로 인용한 Sclerotherapy에서 상세히 논의되었다.
도 7b는 본 발명의 조합된 광 및 경화요법에 대한 다른 실시예를 도시한다. 제 2 실시예는 조사 단계(310-316)가 도 7b의 조사 단계(326-334)에 해당하는한 도 7a에서 설명된 기술과 유사하다. 또한 제 2 실시예는 휴지 시간(324)을 수행하며, 경화요법은 단계(322)가 된다. 그러나, 경화 요법(322)이 단계(326-334)의 조사 단계 이전에 수행된다는 차이점이 존재한다. 휴지 시간, 즉 단계(324)는 경화 요법(322)에 이어 수행되며, 이어 조사 단계(326-334)가 수행된다.
레이저 시스템은 도 7a 및 도 7b에 도시된 것과 같이 레이저 조사와 경화 요법의 조합을 권하는 교육용 매뉴얼을 포함한 키트로서 판매될 수 있다. 키트는 또한 경화약품을 따라 수행되는 조사를 나타내는 마커를 포함한다.
조합된 광 치료법 및 경화 요법에 대한 실험적인 결과
처리되어질 영역이 식별되고 용이하게 식별될 수 있는 방식으로 처리되어질 정맥 그룹을 수용할 수 있도록 템플릿이 놓인다. 해부 랜드마크 및 피부 손상은 정확하게 재현될 수 있도록 템플릿 상에 마킹된다. 6개의 펀치 아웃이 포토그래프 및 처리 사이트를 "인덱싱"하기 위해 피부 마킹 팬을 사용하여 마킹된다. 두개의 베이스 라인의 포토그래프가 취하여 진다. 사이트는 레이저로부터 1) 15.0J/cm2, 단일 펄스; 2)15.0J/cm2, 이중 펄스; 3) 20.0J/cm2, 단일 펄스; 4) 20.0J/cm2, 이중 펄스 및 30.0J/cm2, 단일 펄스의 방출을 사용하여 처리된다. 이같은 처리가 수행된 후, 환자는 후속 조치에 대략 4주 동안 처해진다.
제 2 조치에서, 템플릿은 다시 처리 사이트에 적용되고; 랜드마크가 정합되고; 인덱스 마킹 홀도 역시 마킹된다. 포토그래프는 제 1 처리 세션에서와 동일한 프로토콜을 사용하여 취하여진다. 상기 영역들은 단일 또는 이중 펄스의 20J/cm2를 사용하여 재차 처리된다.
일부 환자는 다시 4주의 간격을 둔 후 3회차를 위해 다시 치료된다. 이같은 치료는 동일한 프로토콜로 수행되며, 각각 두 펄스의 20J/cm2가 사용된다.
모든 환자에게 있어서, 광에 기초한 마지막 치료로부터 대략 4 주 이내에 경화 요법이 수행된다. 각 경우, 소정의 잔존 거미상 정맥으로의 관찰을 돕는 루페를 이용하여, 2%의 크실로카인과 30:1로 혼합된 4 내지 7 cc의 23.4%의 무균 비보존 식염수가 30 게이지의 바늘을 사용하여 주입된다.
제한된 학습의 일반적인 결과는 75% 이상의 대부분의 환자가 완치되었으며, 약간의 환자는 정맥의 거의 완전한 소산(resolution)을 보였다. 도 9는 실시예의 여러 상이한 플루언스, 특히 15 J/cm2단일 펄스, 20 J/cm2단일 펄스, 20 J/cm2이중 펄스, 30 J/cm2단일 펄스에 대한 결과를 요약하였다. 각각의 경우 평균 및 중간 개선율은 80%를 초과한다.
본 발명이 그에 대한 바람직한 실시예를 참조하여 특별히 설명 및 도시되었을지라도, 본 발명은 첨부된 청구 범위에 의해 한정된 것과 같은 본 발명의 사상 및 범주로부터 이탈하지 않고 형태 및 세부 사항면에서 다양한 변화가 있을 수 있다는 것이 기술 분야의 당업자에게 이해될 것이다.

Claims (56)

  1. 피부병리학적 표본을 처리하기 위한 레이저 시스템에 있어서,
    1내지 50J의 에너지를 발생시키며, 5 내지 100msec의 주기, 10 내지 50J/cm2의 플루언스 및 0.1내지 10cm2의 스폿 사이즈를 가진 레이저 광출력 펄스를 발생시키는 장펄스 알렉산더 레이저; 및
    상기 레이저 광출력 펄스를 환자의 피부병리학적 타깃으로 전송하는 광 전달 시스템을 포함하는 것을 특징으로 레이저 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 알렉산더 레이저의 공진 캐비티는 다중 공진 모드로 이루어진 레이저 광출력 펄스를 발생시키는 것을 특징으로 레이저 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 알렉산더의 공진 캐비티는 반구형 구조를 가지는 것을 특징으로 레이저 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 알렉산더 레이저는 알렉산더 이득 매체를 포함하는 상기 공진 캐비티를 형성하는 곡면의 전반사 미러 및 평면 부분 반사 미러를 포함하는 것을 특징으로 레이저 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 알렉산더 레이저는 알렉산더 이득 매체를 포함하는 공진 캐비티를 형성하는 전반사 미러 및 부분 반사 미러를 포함하며, 상기 미러중 적어도 하나의 곡률 반경은 상기 레이저 광출력 펄스의 발생 중에 상기 알렉산더 이득 매체에 형성된 열 렌즈의 초점 길이보다 짧은 것을 특징으로 레이저 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 알렉산더 레이저는 알렉산더 이득 매체를 포함하는 공진 캐비티를 형성하는 전반사 미러 및 부분 반사 미러를 포함하며, 상기 미러중 적어도 하나의 곡률 반경은 상기 미러사이의 거리보다 짧은 것을 특징으로 레이저 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 미러사이의 거리는 레이저 광펄스 출력의 발생 중에 알렉산더 이득 매체에 형성된 열 렌즈의 제공을 포함한 적어도 하나의 미러의 곡률 반경보다 작은 것을 특징으로 레이저 시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 광 전달 시스템은 상기 피부병리학적 타깃상의 적어도 일 평방 센티미터 영역내에 레이저 광출력 펄스를 분배하는 것을 특징으로 레이저 시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 알렉산더 레이저는 초당 0.5 내지 10 번의 레이저 광출력 펄스를 발생시키는 것을 특징으로 레이저 시스템.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 장펄스 알렉산더 레이저는:
    알렉산더 이득 매체;
    상기 알렉산더 이득 매체를 펌핑하는 적어도 하나의 플래쉬램프;
    상기 적어도 하나의 플래쉬램프에 전력을 제공하기 위하여 연결된 전력 공급 장치; 및
    상기 전력 공급 장치에 의한 상기 적어도 하나의 플래쉬램프의 구동을 제어하는 액티브 펄스 형성 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 레이저 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 액티브 펄스 형성 네트워크는 상기 전력 공급 장치사이에서 적어도 하나의 플래쉬램프를 스위칭하는 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 레이저 시스템.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 액티브 펄스 형성 네트워크는 상기 전력 공급 장치사이에서 적어도 하나의 플래쉬램프를 스위칭하도록 병렬로 연결된 두 개이상의 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 레이저 시스템.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 액티브 펄스 형성 네트워크는 일련의 서브펄스를 포함하는 레이저 광출력 펄스를 발생시키도록 상기 적어도 하나의 플래쉬램프를 통하여 전류를 변조하는 것을 특징으로 레이저 시스템.
  14. 피부병리학적 표본을 처리하는 레이저 시스템에 있어서,
    이득 매체;
    상기 이득 매체를 펌핑하는 적어도 하나의 플래쉬램프;
    상기 적어도 하나의 플래쉬램프에 전력을 제공하기 위하여 연결된 전력 공급 장치;
    일련의 서브펄스를 포함하는 레이저 광출력 펄스를 발생시키도록 적어도 하나의 플래쉬램프를 통하여 전류를 변조하기 위하여 상기 전력 공급 장치에 의하여 상기 적어도 하나의 플래쉬램프의 구동을 제어하는 액티브 펄스 형성 네트워크; 및
    환자의 피부병리학적 타깃에 상기 레이저 광출력 펄스를 전송하는 광 전달 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  15. 피부병리학적 표본의 레이저 처리 방법에 있어서,
    5 내지 100msec의 주기, 100 내지 50J/cm2의 플루언스 및 730 내지 780nm의 파장을 가진 레이저 광출력 펄스를 발생시키는 단계; 및
    환자의 피부병리학적 타깃에 상기 레이저 광출력 펄스를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부병리학적 표본의 레이저 처리 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 다중 공진 모드로 상기 레이저 광출력 펄스를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부병리학적 표본의 레이저 처리 방법.
  17. 제 15항에 있어서, 알렉산더 레이저의 반구형 공진 캐비티내에 상기 레이저 광출력 펄스를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부병리학적 표본의 레이저 처리 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 알렉산더 이득 매체를 감싸는 곡면 전반사 미러 및 평면형 부분 반사 미러로 상기 공진 캐비티를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부병리학적 표본의 레이저 처리 방법.
  19. 제 15항에 있어서, 전반사 미러 및 부분 반사 미러로 상기 레이저의 공진 캐비티를 형성하는 단계; 및
    상기 레이저 광출력 펄스의 발생 중에 알렉산더 이득 매체에 형성된 열 렌즈의 초점 길이 보다 짧은 곡률 반경을 가진 적어도 하나의 미러를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부병리학적 표본의 레이저 처리 방법.
  20. 제 15항에 있어서, 전반사 미러 및 부분 반사 미러로 상기 레이저의 공진 캐비티를 형성하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 미러의 곡률 반경보다 짧은 거리만큼 상기 미러를 격리시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부병리학적 표본의 레이저 처리 방법.
  21. 제 15항에 있어서, 일련의 짧은 주기 서브펄스로부터 상기 레이저 광출력 펄스를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부병리학적 표본의 레이저 처리 방법.
  22. 5 내지 50msec의 주기 및 10 내지 50J/cm2의 플루언스를 가진 레이저 광출력 펄스를 발생시키는 장펄스 알렉산더 레이저; 및
    환자의 모발 함유 피부에 상기 레이저 광출력 펄스를 전송하는 광 전달 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 레이저 시스템.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 피부에 제공되고 상기 레이저 광출력 펄스에 가시적으로 응답하는 국부 지시기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 레이저 시스템.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 국부 지시기는 상기 레이저 광출력 펄스로 처리되는 상기 피부의 일부를 나타내는 방사 마커를 조작자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 레이저 시스템.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 레이저 광출력 펄스를 상기 피부에 용이하게 전달하기 위하여 상기 피부에 제공되는 인덱스 정합 국부 도포부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 레이저 시스템.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 인덱스 정합 국부 도포부 및 방사 마커는 공통으로 국부적으로 제공되는 매체내에 포함되는 것을 특징으로 하는 모발 제거 레이저 시스템.
  27. 제 22항에 있어서, 상기 장펄스 알렉산더 레이저는:
    알렉산더 이득 매체;
    상기 알렉산더 이득 매체를 펌핑하는 적어도 하나의 플래쉬램프;
    상기 적어도 하나의 플래쉬램프에 전력을 제공하기 위하여 연결된 전력 공급 장치; 및
    상기 전력 공급 장치에 의하여 상기 적어도 하나의 플래쉬램프의 구동을 제어하는 액티브 펄스 형성 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 레이저 시스템.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 액티브 펄스 형성 네트워크는 일련의 서브펄스를 포함하는 레이저 광출력 펄스를 발생시키도록 상기 적어도 하나의 플래쉬램프를 통하여 전류를 변조하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 레이저 시스템.
  29. 모발 제거 방법에 있어서,
    710-810nm의 파장을 가진 레이저 광을 발생시키는 단계; 및
    1msec 보다 큰 유효 펄스 주기를 가진 레이저 광으로 모발 함유 피부를 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 방법.
  30. 제 29항에 있어서, 10 내지 50J/cm2의 플루언스로 모발 함유 피부를 조사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 방법.
  31. 제 29항에 있어서, 처리 기간 중에 한번만 상기 모발 함유 피부의 일부를 조사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 방법.
  32. 다중 처리를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 방법.
  33. 제 32항에 있어서, 각각의 처리기간 사이에 적어도 일주일 이상을 기다리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 방법.
  34. 제 29항에 있어서, 상기 모발 함유 피부를 조사하는 단계 전에, 상기 레이저 광에 응답하는 국부 지시기를 상기 모발 함유 피부에 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 방법.
  35. 제 29항에 있어서, 상기 모발 함유 피부를 조사하는 단계 전에, 상기 모발 함유 피부로 상기 레이저 광출력 펄스를 용이하게 전달하기 위하여 인덱스 정합 국부 도포부를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 방법.
  36. 제 29항에 있어서, 일련의 서브펄스로 상기 레이저 광을 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 방법.
  37. 제 29항에 있어서, 약 755nm의 파장의 레이저 광으로 상기 모발 함유 피부를 조사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모발 제거 방법.
  38. 결함 혈관 처리 방법에 있어서,
    변성된 혈관 또는 혈관벽에 광을 조사하는 단계;
    상기 혈관에 경화요법을 수행하는 단계; 및
    상기 혈과 조사 단계와 경화요법 수행 단계 사이에 휴지 시간을 두는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 방법.
  39. 제 38항에 있어서, 상기 혈관에 경화요법을 수행하는 단계 전에 상기 혈관을 조사하는 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 방법.
  40. 제 38항에 있어서, 상기 휴지 시간을 두는 단계는 12시간 내지 6개월을 대기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 방법.
  41. 제 38항에 있어서, 상기 경화요법을 수행하는 단계는 상기 혈관에 경화제를 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 방법.
  42. 제 38항에 있어서, 사이즈당 상기 혈관을 관찰하는 단계;
    관찰된 사이즈를 기초로 조사 펄스 주기를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 펄스 주기동안 조사를 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 방법.
  43. 제 42항에 있어서, 상기 조사 실행 단계는 상기 선택된 펄스 주기 동안 일련의 분리된 광 펄스를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 방법.
  44. 제 38항에 있어서, 사이즈당 결함 혈관을 관찰하는 단계;
    상기 관찰된 사이즈의 적어도 일부를 기초로 광의 파장을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 파장의 광으로 조사를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 방법.
  45. 제 38항에 있어서, 상기 혈관을 조사하는 단계는 근적외선 광으로 상기 혈관을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 방법.
  46. 제 45항에 있어서, 상기 조사를 실행하는 단계는 선택된 펄스 주기 동안 일련의 분리된 광 펄스를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 방법.
  47. 제 38항에 있어서, 조사된 피부의 일부를 나타내도록 조사될 피부위에 마커를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 방법.
  48. 제 38항에 있어서, 상기 혈관을 조사하는 단계 전에 경화요법 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 방법.
  49. 결함 혈관 처리 키트에 있어서,
    혈관을 파괴하는 광으로 상기 혈관을 조사하는 근적외선 광 소스; 및
    상기 혈관을 조사한 후에 상기 혈관으로 경화제 주입하기 전에 휴지 시간을 두기 위하여 상기 광 소스를 제어하는 지시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 키트.
  50. 제 49항에 있어서, 상기 혈관에 주입되는 경화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 키트.
  51. 제 49항에 있어서, 상기 지시부는 12시간 내지 6개월의 휴지시간을 지시하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 키트.
  52. 제 49항에 있어서, 상기 광 소스는 상기 혈관의 열적 완화 시간에 대응하는 펄스 주기 동안 상기 혈관을 조사하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 키트.
  53. 제 52항에 있어서, 상기 광 소스는 상기 선택된 펄스 주기동안 일련의 분리된 광 펄스를 발생시키는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 키트.
  54. 제 52항에 있어서, 상기 펄스 주기는 1 내지 100msec인 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 키트.
  55. 제 49항에 있어서, 상기 광 소스는 알렉산더 레이저인 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 키트.
  56. 제 49항에 있어서, 근적외선 광 소스로부터의 광과 반응하는 마커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 혈관 처리 키트.
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