RU2591610C2 - Устройство и способ лазерного лечения кожи - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к медицине. Система для лечения участка эпидермиса, содержащая: по меньшей мере один источник лазерной энергии; устройство управления по времени для генерирования лазерного луча; систему фокусировки лазерной энергии, предназначенную для направления лазерного луча на указанный участок эпидермиса. Данное устройство управления генерирует лазерный луч, содержащий несколько составных импульсов, излученных на основной частоте, при этом каждый составной импульс содержит последовательность субимпульсов с более высокой частотой, чем указанная основная частота. 2 н. и 29 з.п. ф-лы, 7 табл., 18 ил.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству и способу лечения кожи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству и способу лечения при помощи устройства, включающего лазерный луч с подходящей длиной волны, необязательно в сочетании с RF током, для получения определенных эффектов на эпидермисе, таких как сокращение количества морщин и общий омолаживающий эффект.

Предшествующий уровень техники

Медицинские и косметические лечебные процедуры, предназначенные для улучшения внешнего вида человека, для решения проблем, связанных с недостатками кожи, а также для разрешения ситуаций, связанных с психологическим стрессом, возникающим вследствие неспособности субъекта принимать свою (его или ее) внешность, становятся все более и более распространенными.

Среди множества различных используемых процедур, способов и устройств огромное количество случаев посвящено методам лечения, нацеленным на уменьшение эффектов старения и, в частности, на устранение или уменьшение образования морщин на лице и других частях тела, таких как шея и верхняя часть груди. В последнее время были разработаны способы лечения эпидермиса с использованием лазера. Во многих случаях участок эпидермиса, который необходимо лечить, подвергается облучению практически везде одинаково лазерным лучом, который осуществляет процесс поверхностной абляции с последующим уничтожением верхнего слоя эпидермиса.

Использование лазера в лечении эпидермиса, особенно лица, с целью уменьшения морщин и других дефектов кожи описано, в том числе, в следующих работах: Chernoff G, Slatkine М, Zair AND, Mead D., "SilkTouch: a new technology for skin resurfacing in aesthetic surgery", in J Clin Laser Med Surg. 1995 Apr; 13(2):97-100; Waldorf HA, Kauvar AN, Geronemus RG; "Skin resurfacing of fine to deep rhytides using a char-free carbon dioxide laser in 47 patients", in Dermatol Surg. 1995 Nov; 21(11):940-6; David LM, Same AJ, Unger WP., "Rapid laser scanning for facial resurfacing", in Dermatol Surg. 1995 Dec; 21(12):1031-3; Lask G, Keller G, Lowe N, Gormley D., "Laser skin resurfacing with the SilkTouch flashscanner for facial rhytides.", in Dermatol Surg. 1995 Dec; 21(12):1021-4; Apfelberg DB., "Ultrapulse carbon dioxide laser with CPG scanner for full-face resurfacing for rhytids, photoaging, and acne scars", in Plast Reconstr Surg. 1997 Jun; 99(7):1817-25; Apfelberg DB, Smoller B. "UltraPulse carbon dioxide laser with CPG scanner for deepithelialization: clinical and histologic study", in Plast Reconstr Surg. 1997 Jun; 99(7):2089-94; Raulin C, Drommer RB, Schönermark MP, Werner S., "Facial wrinkles-ultrapulsed CO2 laser: alternative или supplement to surgical face lift?", in Laryngorhinootologie. 1997 Jun; 76(6):351-7; Trelles MA, Rigau J, Mellor TK, Garcia L., "A clinical and histological comparison of flashscarming versus pulsed technology in carbon dioxide laser facial skin resurfacing", in Dermatol Surg. 1998 Jan; 24(1):43-9; Weinstein C, "Computerized scanning erbium:YAG laser for skin resurfacing", in Dermatol Surg. 1998 Jan; 24(1):83-9; Bernstein U, Kauvar AN, Grossman MC, Geronemus RG., "Scar resurfacing with high-energy, short-pulsed and flashscanning carbon dioxide lasers", in Dermatol Surg. 1998 Jan; 24(1):101-7; Vaїsse V, Clerici T, Fusade Т., "Bowcn disease treated with scanned pulsed high energy CO2 laser. Follow-up of 6 cases", in Arm. DermatoL Venereol. 2001 Nov; 128(11):1220-4.

В последнее время были разработаны методы, при которых осуществляется прерывистая обработка эпидермиса (известная как "фракционная" технология), т.е. на данном участке, который необходимо лечить, лазер фокусируется на отдельных зонах, отделенных друг от друга зонами, которые не облучаются лазерным лучом. Зоны, облучаемые лучом лазера, подвергаются абляции практически в цилиндрических объемах, разделенных друг от друга большими пространствами, на которых лечение не проводится. Способы такого типа описаны в Toshio Ohshiro et al., "Laser Dermatology - State of the Art", proceedings of the 7th Congress International Society for Laser Surgery and Medicine in Connection with Laser 87 Optoelectronics, ed. Springer - Verlag, 1988, page 513 ff. Аналогичные способы описаны в патенте США 6997923.

Таким образом, делаются попытки объединить требование абляции ткани, которая вызывает локализованное повреждение ткани и эритему вследствие заметного нагревания, производимого лазером, с необходимостью минимально инвазивной процедуры. Считается, что путем воздействия на ограниченные участки ткани, отделенные один от другого широкими зонами, незатронутыми лучом лазера, можно получить лечебные эффекты (такие как уменьшение или устранение морщин), эквивалентные эффектам, получаемым при общепринятой обработке полного объема или полной площади поверхности, но с меньшим количеством побочных повреждений эпидермиса, уменьшением образования эритемы (покраснения кожи) и в целом уменьшением времени востановления после лечения.

В литературе описаны процедуры такого типа, в том числе, в следующих работах: Fitzpatrick RE, Rostan EF, Marchell N., "Collagen tightening induced by carbon dioxide laser versus erbium: YAG laser", in Lasers Surg. Med. 2000; 27(5):395-403; Hasegawa T, Matsukura T, Mizuno Y, Suga Y, Ogawa H, Dceda S., "Clinical trial of a laser device called fractional photo thermolysis system for acne scars", in Dermatol. 2006 Sep; 33(9):623-7; Rahman Z, Alam M, Dover JS., "Fractional Laser treatment for pigmentation and texture improvement", in Skin Therapy Lett. 2006 Nov; 11(9):7-11; Laubach H, Chan HH, Rius F, Anderson RR, Manstein D., "Effects of skin temperature on lesion size in fractional photothermolysis", in Lasers Surg Med. 2007 Jan; 39(1):14-8; Collawn SS., "Fraxel skin resurfacing", in Ann Plast Surg. 2007 Mar; 58(3):237-40; Hantash BM, Bedi VP, Chan KF, Zachary СВ., "Ex vivo histological characterization of a novel ablative fractional resurfacing device", in Lasers Surg Med. 2007 Feb; 39(2):87-95; Hantash BM, Bedi VP, Kapadia B, Rahman Z, Jiang K, Tanner H, Chan KF., "In vivo histological evaluation of a' novel ablative fractional resurfacing device", in Lasers Surg Med. 2007 Feb; 39(2):96-107.

Эффективность этих способов является спорной. В частности, воздействуя на объемы, которые располагаются слишком близко друг к другу, невозможно получить конкретные улучшения по показателям уменьшения времени восстановления, тогда как лечение объемов, разнесенных слишком далеко друг от друга необработанными зонами, влечет за собой возможность появления неудовлетворительных результатов и последующую необходимость повторной обработки.

В методах эстетического лечения также известно использование радиочастотного тока. Смотри, например, Goldberg DJ, Fazeli A, Berlin AL. "Clinical, laboratory, and MRI analysis of cellulite treatment with a unipolar radiofrequency device", in Dermatol Surg. 2008 Feb; 34(2):204-9; или Montesi G, Calvieri S, Balzani A, Gold MH., "Bipolar radiofrequency in the treatment of dermatologic imperfections: clinicopathological and immunohistochemical aspects", in J. Drugs Dermatol. 2007 Feb; 6(2):212-5.

WO-A-02/26147 и США 6702808 описывают систему лечения эпидермиса, в которой радиочастотный ток комбинируется с оптической (световой) энергией. Метод лечения, описанный в данной публикации, обеспечивает одновременное применение оптического и радиочастотного излучения. Свойства использованного оптического излучения подробно не описаны, хотя указано, что его длина волны (λ) не должна превышать 1200 нм.

Раскрытие изобретения

Цель изобретения - предоставить технологию, которая является результатом сочетания разных технологий в соответствии с точно определенным соотношением времени и пространства для получения синергичного эффекта, т.е. эффективности лечения, которая превосходит сумму результатов, достижимую при использовании разных технологий в отдельности.

Типичные сферы применения относятся к эстетическому лечению кожи, в частности с целью добиться уменьшения морщин, подтягивания и общего омоложения ткани. Таким образом, изобретение также имеет отношение к косметическим способам лечения кожи и подлежащей ткани путем применения оптического лазерного облучения.

В частности, по сравнению с общепринятой шлифовкой, фракционная технология, используемая в настоящее время, обладает преимуществом, добиваясь гораздо менее осложненного течения послеоперационного периода, и в то же время, обеспечивая отличное восстановление текстуры кожи, уменьшение пористости, повышенную яркость и эластичность. Ограничение этих технологий заключается в их низкой эффективности для дряблой кожи, при которой невозможно стимулировать в какой-либо значительной степени глубокие структуры дермы без использования излишне агрессивных параметров, что противоречит минимально инвазивному подходу, свойственному фракционной технологии.

Из международной литературы и патентной библиографии видно, как образование плазмы при использовании СО₂ лазера зависит от временной формы импульса. Для того чтобы перенести необходимый тепловой импульс в сетчатый слой дермы, при этом предотвращая появление нежелательных побочных эффектов, изобретение основывается на новом временном распределении энергии в импульсах, которое учитывает физические законы образования плазмы и, следовательно, абляции, вызванной плазмой.

В соответствии с одним аспектом для решения проблем известного уровня техники, полностью или частично, изобретение предоставляет устройство (систему) для лечения участка эпидермиса, включающее:

по меньшей мере один лазерный источник энергии;

контролирующее время устройство для генерирования лазерного луча;

систему фокусировки лазерной энергии, предназначенную для направления лазерного луча на указанный участок эпидермиса;

в котором указанное устройство управления генерирует лазерный луч, состоящий из множества составных импульсов, излучаемых с основной частотой, при этом каждый составной импульс включает в себя последовательность субимпульсов с более высокой частотой, чем указанная основная частота.

В соответствии с другим аспектом изобретение относится к косметическому способу лечения участка эпидермиса пациента, включающему стадию излучения лазерного луча, содержащего один или более составных имульсов, излучаемых с основной частотой, при этом каждый составной импульс включает последовательность субимпульсов с более высокой частотой, чем указанная основная частота.

Составной импульс может предпочтительно включать предымпульс (предварительный импульс) при более высокой плотности энергии и один или более последующих субимпульсов при более низкой плотности энергии. Лазерные импульсы могут сочетаться с применением радиочастотного тока.

Термин "фокусирующая система" имеет в виду как динамическую систему, включающую сканирующее устройство для перемещения луча в различные положения, так и статическую систему, где подходящая оптическая система разделяет, например, исходный луч на множество смежных лучей, упорядоченных в соответствии с подходящим образцом (шаблоном), например, в соответствии с матрицей.

В некоторых вариантах осуществления располагается система, фокусирующая лазерную энергию, обеспечивающая лечение смежных объемов эпидермиса, рассредоточенных в соответствии с образцом, при этом каждый обрабатываемый объем имеет центр, как правило, расположенный на оси лазерного луча, используемого для обработки указанного объема, при этом оси лазерных лучей, используемых для обработки указанных смежных объемов, распределяются в соответствии с точками, предварительно установленными матрицами.

Если имеется участок эпидермиса, который нужно лечить, его можно облучать одновременно множеством лучей, например, полученных при помощи определенной оптической системы из одного луча. Различные лучи располагаются в соответствии с необходимым образцом, например, матрицей. Однако, предпочтительно, может быть использован один луч или даже более чем один луч, которому сканирующее движение придается в соответствии с координатами (например, декартовыми или полярными). В некоторых вариантах осуществления излучение лазерного импульса регулируют, так чтобы отдельные импульсы лазерной энергии последовательно "попадали" в различные места, исходя из заданного образца, например, в соответствии с точками матрицы.

В других вариантах осуществления лазерный луч может перемещаться из одной позиции в другую без прерывания испускания энергии, обеспечивая достаточно короткое время для перемещения из одной позиции обработки в другую. Таким образом, действие лазера в ходе перемещения от одной точки облучения к другой является практически пренебрежимым по сравнению с действием луча во время фазы задержки в данной точке или положении образца облучения.

Во всех случаях смежные лучи (испущенные одновременно или последовательно с помощью сканирующей системы) могут иметь перекрывающиеся зоны, т.е. зоны, в которых действие двух соседних лучей (или также трех или более соседних лучей)

накладывается и суммируется. Разумеется, должны быть приняты во внимание действие сканирования или действие множества лучей, а в первом случае, также время сканирования, только площадь перекрывания или еще площадь и время перекрывания лучей.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретение имеет отношение к устройству для лечения участка эпидермиса, включающему:

- по меньшей мере один источник лазерной энергии, для того чтобы генерировать прерывистый лазерный луч;

- систему фокусировки лазерной энергии, созданную и расположенную для направления лазерного луча на указанный участок эпидермиса;

- источник радиочастотного тока по меньшей мере с одним электродом для применения радиочастотного тока;

- по меньшей мере, одно устройство управления, управляющее источником лазерной энергии и источником радиочастотного тока, чтобы излучать указанный лазерный луч и указанный радиочастотный ток согласованным по времени образом.

В некоторых вариантах осуществления устройство управления предназначается для того, чтобы подавать радиочастотный ток во временном интервале по меньшей мере частично перекрывающемся с временным интервалом испускания прерывистого лазерного луча, и/или во временном интервале, последующем за временным интервалом испускания прерывистого лазерного луча.

Дополнительные полезные признаки и варианты осуществления изобретения описаны в этом документе и указаны в прилагаемой формуле изобретения, являющейся существенной частью настоящего описания. Предоставленное выше краткое описание определяет характеристики различных вариантов осуществления настоящего изобретения, так что следующее подробное описание может быть лучше понято и настоящий вклад в область техники может быть лучше оценен. Разумеется, имеются другие характеристики изобретения, которые будут описаны ниже и будут изложены в прилагаемой формуле изобретения. На этом основании, перед подробной иллюстрацией различных вариантов осуществления изобретения, необходимо иметь в виду, что различные варианты осуществления изобретения не ограничиваются в их применении структурными деталями и расположением компонентов, описанных в следующем далее описании или проиллюстрированных на фигурах. Изобретение может быть реализовано в других вариантах осуществления и воплощено и применено на практике различными способами. Кроме того, необходимо иметь в виду, что формулировки и терминология, употребляемые здесь, имеют исключительно описательные цели и не должны считаться

ограничивающими.

Таким образом, специалисту в данной области техники понятно, что идея, на которой основывается описание, может использоваться в качестве основы для создания других устройств, других способов и/или других систем для осуществления различных целей настоящего изобретения. Вследствие этого, важно, что формула изобретения рассматривается как включающая такие равноценные устройства, которые не отступают от существа и объема настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет лучше понято при помощи следующего описания и сопутствующих чертежей, которые показывают практические неограничивающие варианты осуществления данного изобретения. Более конкретно:

фиг. 1 - схема устройства, содержащего изобретение;

фиг. 2 - часть (фрагмент) излучателя устройства, представленного на фиг. 1;

фиг. 3 - схема лазерно-сканирующей системы;

фиг. 4 - схема системы разделения главного лазерного луча на множество соседних или смежных лазерных лучей;

фиг. 5 - матрица, в соответствии с которой могут располагаться точки лазерной обработки участка эпидермиса;

фиг. 6 - улучшенный излучатель для сочетания лазерного и радиочастотного лечения;

фиг. 6А, 6В, 6С и 6D - улучшенный вариант осуществления электрода для применения радиочастотного тока;

фиг. 7 - использование излучателя, представленного на фиг. 6;

фиг. 8 и 9 - форма лазерного импульса в двух различных вариантах осуществления;

фиг. 10А-10K - гистологические образцы тканей, обработанных двумя различными типами лазерных импульсов в соответствии с изобретением в различных условиях применения;

фиг. 11А, 11В, 12А, 12В, 12С - схематичное изображение действия абляции и теплового шока в ткани, обработанной различными типами лазерных импульсов в соответствии с изобретением;

фиг. 13 - диаграмма проводимости ткани в зависимости от частоты радиочастотного электрического тока;

фиг. 14А-14Е - диаграммы изменения гемоглобина в зависимости от времени в ткани, обработанной лазерными импульсами в соответствии с изобретением с

применением и без применения радиочастотного электрического тока;

фиг. 15 - диаграмма, иллюстрирующая эффект «сжатия», вызванный различными типами обработки;

фиг. 16 - диаграмма, иллюстрирующая скорость исчезновения покраснения кожи, вызванного обработкой при различных условиях;

фиг. 17 - диаграмма, относящаяся к образованию плазмы в зависимости от плотности испущенной лазерной энергии;

фиг. 18 - временная диаграмма, объясняющая биологическое явление, вызванное сочетанием оптической энергии в форме лазерного излучения и электрической энергии в форме радиочастотного тока.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Излучатель и оптическая система

Следующее подробное описание иллюстративных вариантов осуществления относится к сопровождающим фигурам чертежей. Одинаковые номера ссылок на разных фигурах указывают одинаковые или аналогичные элементы. Более того, фигуры необязательно приведены в масштабе. Кроме того, следующее подробное описание не ограничивает изобретение. Точнее, объем изобретения определяется прилагаемыми пунктами формулы изобретения.

Ссылка во всем описании на "какой-либо вариант осуществления" или "вариант осуществления", или "некоторый вариант осуществления" означает, что отдельный признак, устройство или элемент, описанный применительно к варианту осуществления, включен по меньшей мере в один вариант осуществления описанного изобретения. Таким образом, фраза "в каком-либо варианте осуществления" или "в варианте осуществления", или "в некоторых вариантах осуществления" в различных местах на всем протяжении описания необязательно относится к одному и тому же варианту осуществления или вариантам осуществления. Более того, отдельные признаки, устройства или элементы могут сочетаться любым удобным способом в одном или более вариантах осуществления.

Фиг. 1 и 2 показывают устройство, в которое может быть включено изобретение. В целом, устройство 1 содержит корпус 3, в котором помещается по меньшей мере один лазерный источник 5. Лазерный источник 5 может быть непрерывным лазером, но предпочтительно используется импульсный лазер. Блок 5, показанный в общем виде, предназначается также для включения системы, управляющей излучением во времени лазерного излучения, т.е. система генерации импульсов.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления лазерный источник может иметь длину волны излучения, составляющую от 532 до 13000 нм, и более конкретно, длину волны 10600 нм, соответствующую СО₂ лазерному излучению. Действительно, лазерный источник предпочтительно является СО₂ лазером.

При некоторых режимах использования лазер может управляться так, чтобы обеспечить импульс для каждого положения или точки обрабатываемого образца. Однако при других режимах использования более чем один лазерный импульс может быть "выпущен" в каждом рабочем положении, т.е. в каждую точку обработки. Например, от двух до пяти импульсов может обеспечиваться в каждом положении лазера. Предпочтительно, лазер управляется так, чтобы успевать испускать один или более импульсов для каждого положения или точки образца на обрабатываемом участке эпидермиса, в зависимости от настроек, выбранных оператором. Движение лазерного луча можно получить за счет использования системы сканирующих зеркал, более детально описанной ниже. Предпочтительно, излучение лазера прерывается при движении от одного места обработки до другого, т.е. от одной точки к другой обрабатываемого образца.

Преимущественно, в некоторых вариантах осуществления лазерный луч имеет гауссово распределение мощности с максимальной плотностью мощности в центре и уменьшением по направлению к периферии поперечного сечения луча. Для получения гауссовой формы луча в некоторых вариантах осуществления лазерный резонатор создается так, чтобы отделить основной режим распространения, а фокусирующая оптика должна быть разработана так, чтобы поддерживать гауссову форму распределения энергии при удалении от оси наружу. Соответствующий выбор диаметра резонатора и подходящего радиуса зеркал лазерного источника способен обеспечить получение TEM00 формы колебаний, которые дают гауссов профиль луча.

Лазерный луч может быть передан через световод 7 к излучателю 9. Световод может конструироваться различными способами, также зависящими от частоты и мощности излучения лазера. В приведенном примере световод изготовлен просто из полых трубчатых элементов, соединенных друг с другом, внутри которых располагаются зеркала для отклонения лазерного луча, чтобы отклонять луч вдоль оси различных трубчатых частей световода.

Внутри излучателя 9 расположены системы, фокусирующие и/или сканирующие лазерный луч, некоторые из которых схематично изображены на фиг.3 и 4. Предпочтительно, в излучателе 9 содержится сканирующая система (фиг.3), включающая, например, два сканирующих зеркала 21, которые связаны с приводом 23, который электронно контролируется с помощью устройства управления (не показано). Сканирующие зеркала регулируют движение лазерного луча F, выпускаемого из излучателя 13, так что он следует определенным (заданным) путем, в соответствии с критериями, определенными далее. Таким образом, в этом случае один лазерный луч F выпускается из излучателя и направляется к поверхности эпидермиса, которую нужно обработать и от которой излучатель может находиться на постоянном расстоянии, например, при помощи дистанционирующего устройства (спейсера) 11. На излучателе 13 могут располагаться нажимные кнопки, ручки или другие приспособления и части интерфейса, обозначенные схематично 15, посредством которых оператор может изменять форму луча и/или объем и площадь сканируемой поверхности, движение луча и т.п.

За счет использования излучателя 13 и содержащейся в нем сканирующей системы можно регулировать движение луча F в соответствии с определенным и сохраненным образцом, необязательно, изменяемым пользователем.

В подходящем положении вдоль пути лазерного луча располагается фокусирующая оптическая система. На схеме фиг.3 указанная оптическая система обозначена позицией 25 и располагается в излучателе, однако должно быть понятно, что это не является строго необходимым и возможны другие положения. Оптическая система 25 также имеет функцию устанавливать для луча определенное распределение плотности энергии в зависимости от радиуса, как будет объяснено ниже.

В других вариантах осуществления внутри излучателя 13 имеются расположенные в определенном порядке фокусирующие системы, которые разделяют лазерный луч на множество лучей, прилежащих друг к другу, и которые сообщают каждому из прилежащих лучей профиль плотности энергии в зависимости от радиуса в соответствии с описанными ниже критериями.

В некоторых вариантах осуществления линза, расположенная в излучателе, в комбинации с формой луча, образованного источником, вызывает гауссов профиль распределения плотности энергии. Форма генерированного луча зависит от чистоты продольной моды внутри лазерного резонатора, который, следовательно, определяет распределение энергии поперек оси распространения волны в свободном пространстве на выходе из лазерного источника.

В некоторых вариантах осуществления лучи, которыми облучается обрабатываемый участок эпидермиса, могут быть прилежащими лучами, генерированными оптической системой типа, изображенного на фиг.4, или просто могут быть положениями, которые принимает один и тот же луч, перемещаемый с помощью сканирующей системы, во временной последовательности, как показано на фиг.3. В этом последнем случае, лазерный луч предпочтительно включен, т.е. является активированным, последовательно в каждом положении, предусмотренном в соответствии с образцом для облучения, тогда как во время движения между одной точкой и другой лазер предпочтительно выключен.

Независимо от системы генерирования смежных лазерных лучей, эпидермис может облучаться, например, следуя образцу с матрицей точек, как схематично указано на фиг. 5. Буква Е указывает обработанный участок эпидермиса, а буква F - точки пересечения между осью лазерного луча и поверхностью обработанного эпидермиса. Необходимо отметить, что в этом случае образец для обработки образован множеством точек, расположенных в соответствии с матрицей или решеткой с прямоугольной сеткой, верхушки которой образуют точки, в которых располагается центр лазерного луча. В каждом положении, изображенном точкой F, может испускаться один или более лазерных импульсов.

Необходимо иметь в виду, что образец фиг. 5 предоставляется только в качестве примера, и что могут использоваться различные образцы, например, в соответствии с матрицей с ромбовидной сеткой, или также образец, в котором точки F располагаются по кривым линиям или по спирали или как-то по-другому. В настоящий момент, образец, соответствующий матрице с четырехугольной, т.е. прямоугольной или ромбовидной, сеткой является предпочтительным.

Далее будут обсуждаться форма использованного лазерного импульса, значения параметров излучения и результаты, полученные при различных формах лазерного излучения.

В соответствии с улучшенными вариантами осуществления изобретения лазерная обработка сочетается с радиочастотной обработкой. Фиг. 6 и 7 иллюстрируют этот вариант осуществления. Фиг. 6 показывает излучатель 109, который содержит те же самые компоненты, как излучатель 9, в дополнение к RF генератору 110, указанному схематично. RF генератор соединяется с парой электродов 113. В некоторых вариантах осуществления электроды 113 имеют форму, образующую разделитель между излучателем 109 и поверхностью, которую необходимо обработать. Дистанция определяется, исходя из оптических характеристик лазера, излучение которого передается на излучатель 109 через световод 115, как в варианте осуществления, описанном ранее. Интерфейсный блок между устройством и пользователем располагается на излучателе 109, например, одна или более нажимных кнопок 117 или тому подобное, указанное в общем виде.

За счет использования электродов в качестве разделителей прибор является очень компактным, недорогостоящим и простым в использовании.

При использовании излучателя этого типа возможно синергически сочетать эффекты лазера и радиочастотного излучения при лечении ткани. Когда электроды 113 располагаются на коже, которую необходимо обработать, например, на лице пациента, как показано на фиг. 7, RF поле, генерированное электродами, проходит в ткани и генерирует индуцированные (наведенные) токи, которые нагревают обработанную ткань.

Фиг. 6А, 6В, 6С и 6D схематично показывают улучшенный вариант осуществления электрода для применения радиочастотного тока, который предотвращает или уменьшает риск образования электрических дуг между электродами и эпидермисом субъекта, подвергающегося обработке, при удалении электрода с кожи. В этом варианте осуществления предоставляется устройство для выключения электрической цепи RF тока, которое открывает цепь и выключает электрическую энергию внутри защищенной зоны, предотвращая возникновение электрического разряда на коже. В частности, электрод 113 может иметь концы 113А (фиг. 6D), установленные в соответствующих положениях 114. Концы 113А образуют первые контакты, взаимодействующие со вторыми контактами 118, расположенными в соответствующих положениях 114. Контакты 113А, 118 образуют пару переключателей, которые закрываются в результате сдавливания соответствующих пружин 120, предпочтительно установленных в положениях 114, когда электрод 113 прижимается к коже. Сжатие пружин 120 вызывает контактирование концов 113А электрода 113 с контактами 118, при этом электрическая цепь замыкается. Когда оператор убирает излучатель 109, на котором размещаются электроды 113, от кожи пациента, пружины 120 расширяются, вызывая при этом движение контактов 113А, 118 друг от друга и размыкание электрической цепи. Любая зона сварки остается заключенной внутри положений 114.

Необходимо иметь в виду, что также может использоваться электрод 113 с одним подвижным концом 113А и другим концом, постоянно подключенным к электрической цепи. Пружинящий (эластичный) эффект также может достигаться с помощью свойств материала, из которого сделан электрод 113, без необходимости использовать вспомогательную пружину. Например, электрод 113 может быть сделан в форме плоской пружины преимущественно дугообразной формы. Один конец электрода фиксируется, а другой образует подвижный контакт, который сближается с фиксированным контактом, заключенным в защищенной зоне, когда излучатель нажимает на кожу, замыкая электрическую цепь.

Альтернативно использованию подвижных контактов или в комбинации с ними, губка 116, изготовленная из проводящего материала или, предпочтительно, пропитанная проводящей жидкостью, такой как солевой раствор, может быть связана с электродом 113.

Губка 116 может иметь подходящую форму, например, может быть с желобком, чтобы обратимо фиксироваться на электроде 113. Предпочтительно губка 116 является одноразовой, исходя из соображений гигиены.

Лазерное излучение и радиочастотное излучение могут сочетаться или перекрываться во времени различными способами, в соответствии с критериями, которые станут понятны из предоставленного ниже описания.

Результаты сочетанного применения оптического излучения и RF тока и некоторые возможные объяснения высокой эффективности, полученной при помощи этого способа, будут обсуждаться ниже.

Временная форма лазерного луча

Обнаружено и является важным элементом настоящего изобретения, что определенные формы импульса лазерного излучения, т.е. определенные тренды (trends) в течение некоторого времени прерывистого излучения лазера, дают возможность получить значительно больше биологических эффектов на ткани по сравнению с системами известного уровня техники. Также было обнаружено, что в некоторых случаях лазерный импульс, имеющий определенную форму в соответствии с изобретением, обладает синергическим эффектом в сочетании с радиочастотным током. Как будет проиллюстрировано ниже, формы импульсов в соответствии с изобретением дают возможность более эффективной обработки и более быстрого заживления, в частности, при процедурах омоложения и уплотнения ткани кожи.

Фиг. 8 показывает первую временную форму серии лазерных импульсов в соответствии с изобретением, т.е. тренд в течение некоторого времени светового излучения лазера. На этой фигуре, на абсциссе показано время, а на ординате показана мощность излучения.

В дальнейшем лазерный импульс, имеющий форму, показанную на фиг. 8, будет обозначаться как "импульс S". Указанный импульс фактически является составным импульсом, где под составным импульсом имеется в виду импульс, который в свою очередь представляет собой комбинацию субимпульсов, или гипоэнергетических импульсов, как будет подробно описано ниже.

Фиг. 8 показывает последовательность импульсов SP с периодом Т. Период Т имеет интервал включения, τ-on, и интервал выключения, τ-off. Сумма временных интервалов τ-on и τ-off равняется периоду Т импульса. Отношение τ-on/T определяется как коэффициент заполнения составного импульса. Обратная величина 1/Т периода Т составного импульса определяется как частота составного импульса. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления частота составного импульса, в дальнейшем определенная также как основная частота, составляет от 1 до 1000 Гц, например от 1 до 500 Гц. Коэффициент заполнения составного импульса может составлять от 1 до 90%, предпочтительно от 2 до 50% и даже более предпочтительно от 2 до 40%.

Как видно на фиг.8, субимпульсы Si входят в интервал τ-on каждого составного импульса. В варианте осуществления, представленном на фиг.8, субимпульсы, все одинаковой длительности, входят в интервал τ-on. В некоторых вариантах осуществления субимпульсы Si имеют частоту, составляющую от 1 кГц до 200 кГц. В предпочтительных вариантах осуществления частота субимпульсов составляет от 1 кГц до 100 кГц и даже более предпочтительно от 2 кГц до 50 кГц. В некоторых вариантах осуществления частота составляет от 5 до 45 кГц, например, от 8 до 40 кГц.

Коэффициент заполнения субимпульсов, т.е. отношение между периодом субимпульса, обозначенным как Ts на фиг.8, и длительностью интервала включения (в течение которого субимпульсы излучаются), определяется в зависимости от пиковой мощности, длительности τ-on составного импульса и энергии в импульсе, которая должна излучаться при каждом импульсе. В некоторых вариантах осуществления on-длительность единичного субимпульса составляет от 1 до 50 микросекунд и предпочтительно от 2 до 40 микросекунд. В некоторых вариантах осуществления длительность on-периода составляет от 3 до 25 микросекунд. Коэффициент заполнения может составлять от 1 до 90% и, предпочтительно, от 1 до 50% и даже более предпочтительно от 2 до 25%. Как правило, коэффициент заполнения составляет от 3 до 24%.

Пиковая мощность лазера, показанная на фиг.8, может составлять от 10 до 200 Вт, предпочтительно, от 40 до 190 Вт.

В некоторых вариантах осуществления энергия в импульсе составных импульсов составляет от 0, 2 до 200 мДж, например, от 0,4 до 150 мДж, и предпочтительно от 0,4 до 130 мДж.

Энергия единичного субимпульса Si может составлять от 0,2 до 10 мДж и, предпочтительно, от 0,4 до 8 мДж.

Площадь пятна, т.е. площадь сечения лазерного луча на поверхности, на которую направляется луч, преимущественно составляет от 0,0001 до 0,0003 см² и предпочтительно от 0,00015 до 0,0002 см². Плотность энергии, т.е. энергия на единицу площади поверхности, получается как отношение между энергией и площадью пятна, указанной выше. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления диаметр пятна составляет от 50 до 500 микрометров, предпочтительно от 80 до 400 микрометров, даже более предпочтительно от 100 до 200 микрометров, например, около 150 микрометров.

Средняя мощность может составлять от 2 до 100 Вт, например от 4 до 80 Вт, предпочтительно, от 4 до 50 Вт.

В некоторых вариантах осуществления изобретения число импульсов Si для каждой серии или составного импульса может составлять от 1 до 100 и, предпочтительно, более чем 1 и менее или равно 80.

Каждая из следующих таблиц 1 и 2 показывает две серии значений для основных параметров импульса. Следует иметь в виду, что каждый параметр может изменяться в интервале, определенном двумя значениями соответствующих строчек.

Таблица 1
Частота повторения (Гц)	10,000	10,000
Длительность субимпульса (мкс)	100	100
Время включения субимпульса (мкс)	4	24
Время выключения субимпульса (мкс)	96	76
Коэффициент заполнения (%) субимпульса	4%	24%
Пиковая мощность субимпульса (Вт)	12	180
Энергия субимпульса (мДж)	0,4	6,0
Общая энергия серии импульсов (мДж)	0,4	120,0
Число импульсов на серию (т.е. на составной импульс)	1	20
Диаметр пятна (мкм)	150	150
Площадь пятна (см2)	0,0001767146	0,0001767146
Плотность энергии одного субимпульса (Дж/см2)	2,26	33,95
Плотность энергии составного импульса (Дж/см2)	2,26354	679,06109
Средняя мощность (Вт)	4	60
Время облучения (мкс)	100	2000

Таблица 2
Частота повторения (Гц)	40,000	40,000
Длительность субимпульса (мкс)	25	25
Время включения субимпульса (мкс)	1	6
Время выключения субимпульса (мкс)	24	19
Коэффициент заполнения (%) субимпульса	4%	24%
Пиковая мощность субимпульса (Вт)	6	90
Энергия субимпульса (мДж)	0,1	1,5
Общая энергия серии импульсов (мДж)	0,4	120,0
Число импульсов на серию (т.е. на составной импульс)	4	80
Диаметр пятна (мкм)	150	150
Площадь пятна (см2)	0,0001767146	0,0001767146
Плотность энергии одного субимпульса (Дж/см2)	0,57	8,49
Плотность энергии составного импульса (Дж/см2)	2,26354	679,06109
Средняя мощность (Вт)	4	60
Время облучения (мкс)	100	2000

Таблица 3, ниже, представляет возможную комбинацию параметров для иллюстративного варианта осуществления импульса в соответствии с изобретением.

Таблица 3
Частота повторения (Гц)	40,000
Длительность субимпульса (мкс)	25
Время включения субимпульса (мкс)	3
Время выключения субимпульса (мкс)	22
Коэффициент заполнения (%) субимпульса	12%
Пиковая мощность субимпульса (Вт)	45
Энергия субимпульса (мДж)	0,75
Общая энергия серии импульсов (мДж)	30,0
Число импульсов на серию (т.е. на составной импульс)	40
Диаметр пятна (мкм)	150
Площадь пятна (см2)	0,0001767146
Плотность энергии одного субимпульса (Дж/см2)	4,24
Плотность энергии составного импульса (Дж/см2)	169,76527
Средняя мощность (Вт)	30
Время облучения (мкс)	1000

Фиг.9 схематично показывает тренд в течение некоторого времени лазерного излучения в улучшенном варианте осуществления изобретения. И в этот раз время обозначено на абсциссе, а излученная энергия представлена на ординате. Как видно на диаграмме фиг.9, в этом случае каждый лазерный импульс является по-прежнему составным импульсом, в том смысле, что излучение является прерывистым во время интервала излучения τ-on, однако скорее характеризуется субимпульсами. В дальнейшем составной импульс, представленный на фиг.9, называется D импульсом и обозначается DP. Фиг.9 показывает последовательность импульсов DP с периодом Т. Период Т имеет интервал включения, τ-on, и интервал выключения, τ-off. Сумма временных интервалов τ-on и τ-off равна периоду Т импульса DP. Отношение τ-on/Т определяется как коэффициент заполнения составного импульса DP. Обратная величина 1/Т периода Т составного импульса DP определяется как частота составного импульса DP.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления частота составного импульса DP, в дальнейшем также определенная как основная частота, составляет от 1 до 1000 Гц, например, от 1 до 500 Гц. Коэффициент заполнения составного импульса DP может составлять от 1 до 90% и предпочтительно от 2 до 50% и даже более предпочтительно от 2 до 40%.

Как видно на фиг.9, интервал τ-on каждого составного импульса DP содержит: субимпульс большей длительности и серию субимпульсов меньшей длительности, предпочтительно равной, для каждого из указанных более коротких субимпульсов. В дальнейшем субимпульс большей длительности будет обозначаться как предымпульс (Pi) или гиперэнергетический импульс, а последующие субимпульсы меньшей длительности будут обозначаться как субимпульсы или гипоэнергетические импульсы Si. Часть интервала τ-on составного импульса DP, который следует за предымпульсом Pi, ниже также называется «хвост». Таким образом, каждый составной импульс DP в свою очередь состоит из предымпульса Pi, «хвоста» из субимпульсов Si и интервала выключения τ-off. В соответствии с одним аспектом, под гиперэнергетическим импульсом имеется в виду импульс с такой энергией на единицу площади поверхности, чтобы генерировать плазму для удаления эпидермиса, но такой, чтобы он не взаимодействовал со средними слоями дермы. Гипоэнергетическим называется импульс или субимпульс с такой энергией на единицу площади поверхности, которая способна вызвать «холодную» абляцию, т.е. без плазмы или в основном без плазмы, однако достаточной интенсивности, чтобы вызвать гиперемию и сокращение (сжатие) коллагеновых волокон глубоких слоев дермы.

В некоторых вариантах осуществления изобретения, как схематично показано на фиг.9, предымпульс или гиперэнергетический импульс Pi имеет более высокую пиковую мощность, чем гипоэнергетический импульс или субимпульс Si. Например, пиковая мощность последнего является на 15-70% ниже, чем пиковая мощность первого. Импульсы Si и Pi также могут иметь одинаковую пиковую мощность.

Сумма временных интервалов τ-on и τ-off равна периоду Т импульса. Отношение τ-on/Т определяется коэффициентом заполнения составного импульса. Обратная величина 1/Т периода Т составного импульса определяется частотой составного импульса. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления частота составного импульса, в дальнейшем также определенная как основная частота, составляет от 1 до 1000 Гц, например, от 1 до 500 Гц. Коэффициент заполнения составного импульса может составлять от 1 до 90% и предпочтительно от 2 до 50% и даже более предпочтительно от 2 до 40%.

В некоторых вариантах осуществления субимпульсы Si имеют частоту, составляющую от 1 кГц до 200 кГц. В предпочтительных вариантах осуществления частота субимпульсов составляет от 1 кГц до 100 кГц, и даже более предпочтительно от 2 кГц до 50 кГц. В некоторых вариантах осуществления частота составляет от 5 до 45 кГц, например, от 8 до 40 кГц.

В некоторых вариантах осуществления предымпульс Pi имеет длительность, составляющую от 10 до 100 микросекунд. В улучшенных вариантах осуществления изобретения предымпульс имеет длительность, составляющую от 20 до 90 микросекунд и, в частности, от 40 до 80 микросекунд. В настоящий момент предпочтительная длительность предымпульса составляет от 50 до 70 микросекунд. Оптимальные результаты были получены при длительности предымпульса около 60 микросекунд.

Коэффициент заполнения субимпульсов, образующих «хвост» импульса DP, т.е. отношение между периодом субимпульса, обозначенного Ts на фиг.9, и длительностью интервала субимпульса Si, определяется в зависимости от пиковой мощности, длительности τ-on составного импульса и энергии в импульсе, которая требуется, чтобы излучаться при каждом импульсе.

Коэффициент заполнения субимпульсов может составлять от 1 до 90%, предпочтительно, от 2 до 50%, более предпочтительно от 2 до 40%.

Пиковая мощность предымпульса Pi, обозначенная как «пиковая мощность» на фиг.9, может составлять от 100 до 500 Вт, и предпочтительно от 150 до 500 Вт. В некоторых вариантах осуществления пиковая мощность составляет от 200 до 400 Вт, например, от 250 до 350 Вт. Также можно принять более высокую пиковую мощность, например, составляющую от 250 до 500 Вт.

Пиковая мощность субимпульсов или гипоэнергетических импульсов Si может быть существенно ниже, например, от 20 до 250 Вт, предпочтительно от 100 до 250 Вт.

Энергия предымпульса может составлять, например, от 10 до 40 мДж и предпочтительно от 12 до 25 мДж, даже более предпочтительно от 12 и 20 мДж.

В некоторых вариантах осуществления общая энергия серии субимпульсов Si составляет от 0,4 до 200 мДж, например, от 0,4 до 150 мДж и, предпочтительно от 0,4 до 130 мДж.

Энергия единичного субимпульса Si может составлять от 0,1 до 10 мДж и предпочтительно от 0,1 до 8 мДж.

Число гипоэнергетических субимпульсов Si каждого составного импульса изменяется, например, от 1 до 100 и предпочтительно, является больше, чем 1 и меньше или равно 80. Площадь пятна, т.е. площадь сечения лазерного луча на поверхности, на которую направляется луч, преимущественно составляет от 0,0001 до 0,0003 см² и, предпочтительно от 0,00015 до 0,0002 см². В соответствии с некоторыми вариантами осуществления диаметр пятна составляет от 50 до 500 микрометров, предпочтительно от 80 до 400 микрометров, даже более предпочтительно от 100 до 200 микрометров, например, примерно 150 микрометров.

Плотность энергии, т.е. энергию на единицу площади поверхности, получают как отношение между мощностью и площадью пятна, указанной выше, и ее можно вычислить для предымпульса или гиперэнергетического импульса Pi, для каждого субимпульса или гипоэнергетического импульса Si и для целой серии субимпульсов Si, исходя из площади пятна и энергии, излученной в рассматриваемом интервале (Pi, один Si или сумма импульсов Si).

Каждая из следующих таблиц 4 и 5 показывает две серии значений для основных параметров импульса. Следует иметь в виду, что каждый параметр может изменяться в интервале, определенном двумя значениями соответствующих строчек.

Таблица 4
Частота повторения субимпульса Si (Гц)	10,000	10,000
Длительность субимпульса (мкс)	100	100
Время включения субимпульса Si (мкс)	4	24
Время выключения субимпульса Si (мкс)	96	76
Коэффициент заполнения (%)	4%	24%
Пиковая мощность импульса Si (Вт)	100	250
Энергия одного субимпульса Si (мДж)	0,4	6,0
Сумма энергия серии импульсов Si (мДж)	0,4	120,0
Число импульсов Si в составном импульсе	1	20
Диаметр пятна (мкм)	150	150
Площадь пятна (см2)	0,001767146	0,0001767146
Плотность энергии одного субимпульса Si (Дж/см2)	2,26	33,95
Общая плотность энергии серии импульсов Si (Дж/см2)	2,26	679,06
Средняя мощность (Вт)	4	60
Импульс средней мощности	154	67,5
Время облучения (мкс)	100	2000

Таблица 5
Частота повторения субимпульса Si (Гц)	40,000	40,000
Длительность субимпульса (мкс)	25	25
Время включения субимпульса Si (мкс)	1	6
Время выключения субимпульса Si (мкс)	24	19
Коэффициент заполнения (%)	4%	24%
Пиковая мощность импульса Si (Вт)	100	250
Энергия одного субимпульса Si (мДж)	од	1,5
Сумма энергия серии импульсов Si (мДж)	0,4	120,0
Число импульсов Si в составном импульсе	4	80
Диаметр пятна (мкм)	150	150
Площадь пятна (см2)	0,0001767146	0,0001767146
Плотность энергии одного субимпульса Si (Дж/см2)	0,57	8,49
Общая плотность энергии серии импульсов Si (Дж/см2)	2,26	679,06
Средняя мощность (Вт)	4	60
Импульс средней мощности	154	67,5
Время облучения (мкс)	100	2000

Следующая таблица 6 показывает пример значений вышеупомянутых параметров.

Таблица 6
Частота повторения субимпульса Si (Гц)	40,000
Длительность субимпульса (мкс)	25
Время включения субимпульса Si (мкс)	3
Время выключения субимпульса Si (мкс)	22
Коэффициент заполнения (%)	12%

Пиковая мощность импульса Si (Вт)	23
Энергия одного субимпульса Si (мДж)	0,375
Сумма энергия серии импульсов Si (мДж)	15,0
Число импульсов Si в составном импульсе	40
Диаметр пятна (мкм)	150
Площадь пятна (см2)	0,0001767146
Плотность энергии одного субимпульса Si (Дж/см2)	2,12
Общая плотность энергии серии импульсов Si (Дж/см2)	84,88
Средняя мощность (В)	15
Импульс средней мощности	30
Время облучения (мкс)	1000

Таблица 7, ниже, показывает пример значений существенных параметров предымпульса или высокоэнергетического импульса Pi, используемых в комбинации с параметрами импульсов Si, указанными выше.

Таблица 7
Время включения субимпульса Si (мкс)	60
Пиковая мощность импульса Pi (Вт)	300
Энергия одного субимпульса Pi (мДж)	15
Диаметр пятна (мкм)	150
Площадь пятна (см)	0,0001767146
Плотность энергии одного субимпульса Pi (Дж/см2)	84,88
Средняя мощность (Вт)	250

Период Т составного импульса имеет вид суммы off-периода τ-off и on-периода τ-on, которая, в свою очередь, имеет вид суммы периодов импульсов Pi и Si. Off-период может составлять от 0,1 до 5 мс, предпочтительно от 0,5 до 2 мс и даже более предпочтительно от 0, 8 до 1,2 мс, например, около 1 мс.

Обработка назначенного для лечения участка проводится "выстреливанием" серии импульсов SP или DP во множество точек в соответствии с определенным образцом (шаблоном) на поверхности, которую нужно обработать. Время задержки лазера в данной точке образца определяет, вместе с частотой повторения составных импульсов (т.е. обратной величиной периода Т), число составных импульсов, примененных в данной точке образца.

Расстояние между точками применения лазерного луча может составлять от 50 микрометров до 1000 микрометров и предпочтительно от 90 до 550 микрометров.

При достаточно высокой интенсивности лазерного излучения и очень короткой длительности лазерного импульса процесс взаимодействия лазера и ткани опосредуется образованием плазмы вблизи облучаемой поверхности. Согласно определению, плазма - это макроскопически нейтральная газообразная фаза с большой долей ионизированных частиц.

В процессе оптического разрушения фотоны лазерного импульса образуют поблизости от облучаемой поверхности определенное число электронов вследствие ионизации молекул, которые поглощают их; интенсивное электрическое поле лазерного импульса значительно ускоряет их, и через несколько наносекунд начавшийся лавинообразный процесс ионизации может создать условия для достижения очень высоких электронных плотностей энергии, порядка 10²⁰ электронов/см³ (плотная плазма) и очень высоких температур плазмы, порядка 10⁴°C. В этих условиях плазма является оптически непрозрачной, поверхности ткани экранируется от падающего луча вследствие высокого коэффициента поглощения ионизированной зоны. Последующее расширение плазмы создает ударную волну, которая может вызвать фрагментацию и местное разрушение ткани.

Фиг.17 (из работы Green НА, Domankevitz Y, NIshoka NS. Pulsed carbon dioxide laser ablation of burned skin: in vitro и in vivo analysis. Laser Surg Med. 1990; 10(5):476-84) показывает процент образования плазмы в зависимости от плотности энергии СО₂ лазера. Как можно заметить, для импульсов с плотностью энергии, составляющей 40-50 Дж/см² процент плазмы очень высок, и «резание» опосредовано самой плазмой. Между тем, для импульсов с низкой плотностью энергии 1-10 Дж/см² процент плазмы более или менее незначителен, и «резание» преимущественно опосредуется излучением лазера. В первом случае - это плазма, образованная самим лазером, которая порождает биологические эффекты, в то время как во втором случае лазерный луч испаряет непосредственно ткань. В первом случае вызываемые температуры являются очень высокими, порядка 10000°C с очень коротким временем облучения (нс). Во втором случае температура составляет порядка 1500-2000°C, однако время облучения более длинное (мс). Биологические эффекты, получаемые в двух случаях, сильно отличаются друг от друга.

Плазменное испарение является обычно предпочтительным по сравнению с лазерным испарением вследствие его высокой точности, высокой чистоты остающейся ткани (в связи с тем, что оно вызывает минимальные вторичные тепловые повреждения) и, самое главное, вследствие почти полного отсутствия обугливания. В самом деле, в настоящее время, например, при хирургических операциях на роговице, где точность должна быть чрезвычайно высокой, плазменная абляция является абсолютным золотым стандартом. Более того, при использовании высоких пиковых мощностей помимо влияния довольно больших тепловых воздействий лазерная абляция также нарушается фотомеханическими эффектами, ограничивающими управление «резанием», которое осуществляется оператором. Между тем, в случае настоящего изобретения фотомеханические эффекты являются положительным компонентом, так как они действуют синергично с тепловыми эффектами и вызывают желаемое подтягивание коллагеновых волокон и, в результате, подтягивание ткани.

Главной целью некоторых вариантов осуществления изобретения является достижение глубоких слоев дермы с минимально возможным тепловым фронтом, чтобы вызывать минимально возможное вторичное тепловое повреждение, но в то же время, способным вызывать гиперемию и подтягивание коллагеновых волокон. Известно, что оба явления могут быть вызваны при умеренно низких температурах, т.е. в интервале 40-70°С. Импульсы выше порогового значения около 19 Дж/см² способны образовывать плазму и, таким образом, генерировать в полости абляции температуры больше 7000°С. Вокруг полости абляции, образованной плазмой (полукруглой формы), вещество так деструктурируется, что вторичное тепловое повреждение минимально, при этом ткань не может стягиваться. Действительно, коллагеновые волокна разрушаются, а капилляры дегидратируются (по этой причине отсутствует кровотечение, несмотря на достижение сосочкового слоя дермы).

Импульс, структурированный в соответствии с настоящим изобретением, использует высокоэнергетический лазерный импульс, способный генерировать плазму, для того, чтобы подвергать абляции участок эпидермиса с минимально возможным вторичным тепловым повреждением, таким образом, сводя к минимуму связанные с этим побочные эффекты, такие как дефекты повторной эпителизации из-за присутствия карбонизованных остатков или излишнего вторичного теплового повреждения. Однако, с другой стороны, чрезмерное увеличение тепла вокруг полости абляции обусловливает обширное деструктурирование коллагена, и для того чтобы обнаружить способный сокращаться коллаген и функциональные капилляры, необходимо удалиться от полости абляции по меньшей мере на сто микрометров.

Напротив, импульсы ниже 19 Дж/см² в среднем вызывают минимальную полость абляции, обеспечивают сокращение коллагена (подтягивание) даже вокруг полости абляции, и тем не менее вызывают минимальное расширение капилляров, так как содержание излученной энергии несомненно является низким.

Для преодоления этого ограничения ранее была введена stack технология (технология «накапливания»); это касается серийных повторений вышеупомянутых низкоэнергетических имульсов в каждой точке. Это сделало возможным достижение значительной глубины, однако в ущерб переносимости, что противоречит минимально инвазивной логике фракционной технологии.

Исходя из этих обстоятельств, при использовании импульса, структурированного в соответствии с настоящим изобретением, можно устранить недостатки известного уровня техники и значительно увеличить результаты, связанные с обработкой ткани. В частности, импульс D-типа, определенный выше, гарантирует возможность сочетания абляции, опосредованной плазмой, с лазерной абляцией.

В связи с тем, что плазма является светопоглощающей и уменьшает эффективность абляции лазера, идеальная плотность энергии для получения "холодной" лазерной абляции колеблется в интервале 4-19 Дж/см². При воздействии плотностями энергии в этом интервале удаляется 20-40 мкм ткани на импульс. При импульсе D-типа, серии низкоэнергетических субимпульсов Si (4-19 Дж/см²), образующих «хвост» составного импульса, предшествует единичный гиперэнергетический импульс (40 Дж/см²) (предымпульс Pi), способный образовать плазму для удаления эпидермиса, но не такой, чтобы взаимодействовать со средними слоями дермы. За гиперэнергетическим предымпульсом Pi следует серия аблативных низкоэнергетических лазерных импульсов или лазерных субимпульсов Si, способных генерировать "холодную" абляцию, но также эффективно вызывающих гиперемию и эффекты сжатия коллагеновых волокон, расположенных в глубоких слоях дермы.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления составной импульс D-типа создается гиперэнергетическим «телом» или предымпульсом Pi, который, согласно кривым, разработанным Green (фиг.17), способен образовывать только плазму. За этим предымпульсом Pi немедленно следует «хвост» субимпульсов Si, т.е. небольших низкоэнергетических импульсов. В некоторых вариантах осуществления гиперэнергетический предымпульс характеризуется энергией 15 мДж, on-временем τ-on 60 мкс, пиковой мощностью 250 Вт, пятном (т.е. площадью круга при падении луча на кожу) диаметром 200 мкм и, соответственно, энергией на единицу площади поверхности 47,7 Дж/см². Последующие субимпульсы Si могут характеризоваться энергией на импульс 3 мДж, интервалом включения 24 мкс, пиковой мощностью снова равной 250 Вт, диаметром пятна 200 мкм и, соответственно, энергией на единицу площади поверхности 9,5 Дж/см².

В общем, концепция, лежащая в основе изобретения, относится к осуществлению технологии, которая является результатом сочетания различных технологий друг с другом на основании знания различных происходящих физико-биологических явлений, в соответствии с точно определенными отношениями пропорциональности, связанными и с временем и с пространством.

В связи с этим, также в рамках регенерирующих и омолаживающих косметических процедур или лечения уродующих рубцов, возможным может быть сочетание изделий медицинского назначения, таких как гели, содержащие ростовые факторы или биостимулирующие фармацевтические продукты, с фракционной технологией. Ограничение традиционной фракционной технологии заключается в физико-химических характеристиках вторичного теплового повреждения, вызываемого лазерной абляцией, не опосредованной плазмой. Действительно, в этих условиях остающаяся ткань подвержена явлению гиалинизации и представляет собой препятствие для диффузии упомянутых выше продуктов в эпидермис после лазерной обработки.

Эти ограничения преодолеваются путем использования импульса S-типа, согласно вышеприведенному определению. Как указано выше, импульс S-типа состоит из серии субимпульсов, например, характеризующихся диаметром пятна 150 мкм и энергией на единицу площади поверхности, составляющей от 1 до 35 Дж/см², например, от 2 до 20 Дж/см², предпочтительно от 2 до 15 Дж/см². Эти субимпульсы, таким образом, характеризуются энергией немного выше порога значительного образования плазмы. Действительно, плазма является светопоглощающей и, таким образом, было бы нецелесообразно излучать энергию в импульсе значительно выше этого порога. При этих плотностях энергии процент импульсов, образующих плазму, является значительным и, в соответствии с Green (1990), составляет около 30%. Полученный таким образом импульс, как можно заметить на гистологических препаратах, вызывает образование полусферического кратера. Основной характерной особенностью, которую можно наблюдать гистологически, является то, что этот кратер является «чистым» с ничтожно малыми тепловыми повреждениями и оптимальной эластичностью и краев и границ полости. Все это может способствовать тому, чтобы сделать полость чрезвычайно чувствительной к применению необязательных медицинских продуктов.

Свойства RF тока

Как описано со ссылкой на фиг. 6 и 7, оптическое излучение, генерируемое лазерным источником, может сочетаться с применением радиочастотного тока при помощи по меньшей мере одного электрода. Электрод предпочтительно составляет единое целое с тем же манипулятором, на котором располагается лазерный излучатель. Несмотря на то, что для замыкания электрической цепи также может предоставляться второй электрод, для применения на расстоянии от первого, например, в качестве электрода, размещаемого на конечности субъекта, подвергающегося лечению, с целью достижения концентрации токов в зоне подвергающейся обработке ткани, расположенной в зоне падения лазерного луча, предпочтительно использовать два электрода, помещенные близко друг к другу, предпочтительно на одном и том же манипуляторе, который также несет лазерный излучатель. В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 6, электроды прилегают к зоне, облучаемой лазерным источником.

В некоторых вариантах осуществления радиочастотный ток имеет частоту, составляющую от 50 до 1000 кГц и предпочтительно от 100 до 700 кГц. В предпочтительных на данный момент вариантах осуществления частота тока составляет от 400 до и 600 кГц и даже более предпочтительно от 450 до 550 кГц. Применение радиочастотного тока может при нормальных условиях иметь длительность, которая длиннее, чем время применения лазерного облучения. Как правило, время испускания радиочастотного тока составляет от 1 до 10 секунд. В предпочтительных вариантах осуществления время применения составляет от 2 до 5 секунд. По причинам, которые станут понятны ниже, испускание радиочастотного тока не начинается до применения оптического излучения лазерным источником. Предпочтительно, применение лазерного излучения начинается перед применением радиочастотного тока. В некоторых вариантах осуществления испускание лазерного излучения останавливается до начала применения радиочастотного тока. В сущности, синергический эффект применения двух форм энергии предположительно достигается в результате изменений, вызываемых лазером в кровоснабжаемой ткани, указанные изменения облегчают последующее течение радиочастотного электрического тока в объеме ткани, где требуется применение этой энергии.

Сила испускаемого тока может преимущественно составлять от 5 до 100 Вт, в предпочтительных вариантах осуществления сила составляет от 10 до 50 Вт.

Сочетание двух различных форм энергии (оптической и RF тока), должным образом скомбинированных друг с другом во времени и пространстве, делает возможным глубокий перенос количества энергии, способного превысить порог активации биологических процессов, характерных для восстановления ткани. Энергия, примененная в форме радиочастотного тока, излученная отдельно, не способна активировать какие-либо биологические процессы. В то же время, за исключением случаев применения крайне инвазивных параметров (stack 3-5), лазерное излучение в отдельности не способно достигнуть сетчатого слоя дермы в количестве, достаточном для значительной активации этих процессов.

Особенно эффективные варианты осуществления изобретения обеспечивают симбиотическое сочетание энергии, чтобы получить синергический (взаимоусиливающий) биологический эффект двух форм энергии, оптической (лазер) и электрической (радиочастотный ток). Другими словами, это сочетанное излучение различных энергий, оптической энергии и RF-тока, вызывает более значительные биологические эффекты, чем простая сумма отдельных излученных энергий. Таким образом, важным является временное соотношение между отдельными участвующими элементами.

С учетом рационального обоснования происхождения D-импульса, включающего плазменный абляционный гиперэнергетический предымпульс с последующей серией низкоэнергетических субимпульсов с эффектом лазерной абляции, можно заметить, что ВЧ ток течет от неповрежденного эпидермиса, вследствие тепловой волны проксимального участка полости абляции, образованной плазмой, к полости абляции, образованной лазерным импульсом, и отсюда легко «перескакивает» в расширенные капилляры, которые окружают указанную полость (см. фиг.12С).

«Скачок» тока непосредственно от эпидермиса на поверхностные капилляры является более трудным, так как они расположены приблизительно в ста микрометрах от здорового эпидермиса и от полости абляции, образованной плазмой. Последовательность явлений (лазерной абляции и применения ВЧ тока) очень важна для оптимизации данного явления.

Последовательность применения, т.е. временные соотношения между задействованными энергиями, играют важную роль в сочетании двух форм энергии. Согласно возможному объяснению механизма действия двух применяемых форм энергии, которое дается здесь для объяснения взаимоусиливающих эффектов, получаемых при использовании изобретения, но которое не должно считаться ограничивающим, имеется близкая корреляция между двумя энергиями, зависящая от взаимосвязи вызванных ими биологических явлений, которой нельзя пренебречь, чтобы получить высокую эффективность обработки. Потеря эффективности может приводить к несбалансированному или избыточному излучению энергии, что противоречит принципам, вызвавшим развитие фракционной технологии с использованием ВЧ.

Согласно возможному объяснению вызванных сочетанным испусканием двух форм энергии явлений, которое предоставляется здесь как возможное объяснение, не связанное или не зависящее от принципов, на которых основывается изобретение, после лазерной абляции (опосредованной плазмой или нет) наступает временная ишемия с последующим покраснением, как схематично показано на фиг.18.

На схеме, представленной на фиг.18, время указано на оси абсцисс. Как показано на рисунке, лазерный импульс влечет за собой образование пара и плазмы, и ишемию ткани во временном интервале от 0,01 до 0,1 секунд после нарастания фронта импульса (в случае составных, описанных в данном документе импульсов, имеется в виду нарастание фронта предымпульса в случае составного импульса D-типа, или нарастание фронта первого субимпульса в случае составного импульса S-типа).

В последующие 24 часа имеет место значительное покраснение ткани. Более того, после первой половины секунды имеет место интенсивная экссудация, и образуются пробки экссудата и кератина (корки). Диаграмма показывает тренды в течение времени проводимости эпидермиса и дермы. Как указано на диаграмме, можно видеть, что в большинстве случаев проводимость эпидермиса выше, чем дермы, вплоть до мгновенной (от нескольких десятых до более чем одной секунды, с начала применения лазерного импульса), при этом значения проводимости являются обратными в случае дермы, которая становится более проводящей, чем эпидермис. Момент времени, в который две кривые пересекаются, является наиболее благоприятным моментом для начала применения энергии в форме RF тока. Как правило, радиочастотный ток может применяться, начиная от 0,8-1,2 секунд после нарастания фронта лазерного импульса.

Действительно, в предшествующие моменты существует чрезмерный промежуток в проводимости между эпидермисом и дермой. Для получения значительного терапевтического эффекта, этот скачок сопротивления навязывает применение очень высоких количеств RF-тока, больших, чем те, которых достаточно, если ток испускается, начиная от точки пересечения вышеуказанных кривых электрической проводимости.

В связи с этим, чтобы вызвать однородное заполнение кровью капилляров сосочкового слоя дермы, существенное значение приобретает распределение в пространстве тепловых волн, генерированных лазерным излучением. Действительно, важно, что пятна располагаются с наибольшим возможным расстоянием друг от друга, несмотря на то, что все еще возможна определенная степень перекрывания тепловых фронтов дермы. Это гарантирует, что все капилляры будут задействованы в явлении вазодилатации, и таким образом ток может течь соответственно через них к сосочковому слою дермы.

Эффекты новых лазерных импульсов, необязательно в сочетании с RF током. Множество клинических исследований было проведено для оценки эффектов новых форм лазерных импульсов, описанных выше, отдельно или в сочетании с применением радиочастотного тока, для того, чтобы подчеркнуть их многочисленные оказывающие благоприятное действие аспекты по сравнению с известным уровнем техники.

Типичные варианты применения относятся к эстетическому лечению кожи, в частности, с целью получения уменьшения морщин, уплотнения и общего омоложения ткани.

Для оценки различных воздействий на ткань описанных выше лазерных импульсов SP и DP были проведены in vivo исследования на овце.

Фиг. 10А-10K показывают подборку полученных результатов. Каждый рисунок указывает использованный тип импульса (DP или SP), коэффициент заполнения составного импульса, обозначенный как «очередь выстрелов» и выраженный в процентах, энергию, излученную в импульсе, выраженную в мДж, и длительность в микросекундах примененного составного импульса.

Микрофотографии, представленные на фиг. 10А-10K, в частности, показывают эффект абляции ткани по оси примененного луча оптического лазера и эффект подтягивания. Как можно заметить, исходя из гистологических исследований, представленных на фотографиях фиг. 10А-10K, импульс SP и импульс DP значительно различаются, поскольку это касается формы зоны абляции, и подтягивающего эффекта в ткани, окружающей центральную зону, охваченную лазерным лучом. Следующие фиг. 11А и 11В показывают схематичное представление абляции и эффекта подтягивания, полученных соответственно при помощи импульса SP (фиг. 11А) и импульса DP (фиг. 11В). Фиг. 12А и 12В схематично показывают тепловой «пузырь», который образуется в ткани в двух случаях (фиг. 12А для импульса SP; фиг. 12В для импульса DP).

Как видно на фиг. 10-12, импульс SP образует зону абляции в сосочковом слое дермы (PD) с небольшим эффектом подтягивания, тогда как импульс DP образует зону абляции, также ограниченную сосочковым слоем дермы (PD), но намного глубже. Зона абляции окружена прилегающей зоной, в которой сосочковый слой дермы подвергается значительному сокращению или сжатию. С точки зрения нагрева (фиг. 12А и 12В), можно заметить, что импульс SP образует тепловой «пузырь», т.е. тепловой нагретый фронт ткани, который затрагивает толщину сосочкового слоя дермы и охватывает сетчатый слой дермы RD ниже. Импульс DP, характеризующийся наличием предымпульса и «хвоста», образованного последовательностью радиочастотных субимпульсов, образует тепловой «пузырь», т.е. тепловой фронт, представленный на фиг. 12В, который кроме прохождения через сосочковый слой дермы, также глубоко проникает внутрь сетчатого слоя дермы, ниже.

Фиг. 12С схематично показывает действие абляции оптического излучения в двух режимах: прямая лазерная абляция и опосредованная плазмой абляция. Первая полость, «вырытая» в эпидермисе, получена абляцией, опосредованной плазмой (обозначенная на фигуре как "полость, образованная плазменной абляцией"). Самая глубокая часть абляции (обозначенная на фигуре как "полость, образованная лазерной абляцией") получена путем прямой абляции с помощью лазерного луча. Фигура также показывает зоны, затронутые тепловой волной, образованной плазмой, и тепловой волной, образованной лазерным излучением. Как можно заметить, зона, «пораженная» теплом, образованным в ходе фазы лазерной абляции (не опосредованной плазмой), расположена на большей глубине эпидермиса и проникает внутрь ткани, где наблюдается большая плотность сосудов, которые в результате претерпевают расширение и гиперемию.

Результатом этого повышенного проникновения является интенсивная стимуляция кровоснабжения и, следовательно, интенсивная гиперемия ткани. Тепловая стимуляция сетчатого слоя дермы также вызывает увеличенное подтягивание поверхностных слоев сосочкового слоя дермы.

Проиллюстрированные выше результаты относятся к применению лазерной энергии в отдельности. Сочетание лазерного излучения (выпущенного в форме составных импульсов DP-типа или SP-типа) с излучением радиочастотного электрического тока делает возможным получение улучшенных результатов обработки.

Проникновение радиочастотного тока в ткань зависит от частоты применяемого тока, магнитной проницаемости ткани и проводимости ткани в соответствии с формулой:

где:

δ - стандартная глубина проникновения, выраженная в м

π=3,14

ƒ - частота в Гц

µ - магнитная проницаемость, выраженная в генри на метр

σ - электропроводность, выраженная в сименс на метр

Фиг. 13 показывает тренд электропроводности (выраженной в сименс на метр - S/м) в зависимости от частоты тока для следующих тканей или структур:

BV - кровеносные сосуды;

WS - влажная кожа;

F - жировая ткань;

DS - сухая кожа.

Как видно на диаграмме фиг. 13, максимальной электропроводностью является электропроводность кровеносных сосудов.

В отсутствие абляционной обработки и расширения сосудов радиочастотный ток течет примерно на 90% через эпидермис и лишь на 10% по кровеносным сосудам. После стимуляции ткани лазерным излучением и главным образом вследствие абляции, полученной в результате облучения эпидермиса лазерными импульсами, достигается значительное улучшение условий протекания радиочастотного тока.

Расширение сосудов объясняется, главным образом, двумя воздействиями: первым непосредственным воздействием является нагревание в результате тепловой волны. Нагревание кровеносных сосудов вызывает непосредственное расширение вследствие теплового воздействия. Второе более медленное и более стойкое воздействие объясняется действием лазера на нейромодулирующие факторы. Это воздействие происходит с задержкой по сравнению с первым и имеет большую устойчивость в течение некоторого времени.

Независимо от того, какое из двух воздействий используется, расширение сосудов способствует течению тока через кровеносные сосуды и последующему уменьшению прохождения тока в поверхностных слоях (эпидермисе) кожи. Это является результатом как уменьшения расстояния между стенками сосудов и внешней поверхностью эпидермиса, так и увеличения поперечного сечения сосудов. Более того, образование полостей абляции уменьшает локально, т.е. при образовании микроотверстия с помощью действия лазерной абляции на ткань, расстояние между внешней поверхностью эпидермиса и кровеносными сосудами. Это делает возможным более эффективное глубокое проникновение радиочастотного тока. Образование плазмы в полости абляции, являющееся результатом локального увеличения температуры, вызванного лазером, дополнительно улучшает электрическую передачу.

Как правило, по сравнению с распределением 90% тока на поверхности и 10% в кровеносных сосудах, в результате применения лазерной энергии может быть получено распределение прохождения радиочастотного тока - около 60% на уровне эпидермиса и 40% на уровне кровеносных сосудов.

Это увеличенное прохождение электрического тока в глубоких тканях вызывает глубокую гиперемию. Эта глубокая гиперемия, в свою очередь, обеспечивает гиперемию более поверхностной ткани, даже после прекращения излучения энергии с внешней стороны.

Показателем уровня гиперемии ткани является количество гемоглобина. Фиг. 14А-14Е показывают диаграммы тренда изменения процента гемоглобина с течением времени после обработки лазером или лазером и радиочастотным током в соответствии с изобретением. Диаграммы подчеркивают различные эффекты разных типов обработки одним или другим из двух импульсов SP и DP, описанных выше, с применением или без применения радиочастотного тока. Тренд в течение некоторого времени процентного содержания гемоглобина служит признаком направленности гиперемии в течение времени. С увеличением тока крови, и, следовательно, гиперемии, наблюдается увеличение гемоглобина. Абсцисса указывает время (не в масштабе) от момента обработки, а ордината указывает изменение процентного содержания гемоглобина, начиная от исходного значения, соответствующего началу ординаты (содержание гемоглобина до обработки).

Для получения результатов, представленных на этих фигурах, были использованы следующие параметры:

средняя мощность импульса - 30 Вт;

пиковая мощность - 250 Вт;

D-импульс с предымпульсом Pi 60 микросекунд, а затем 40 субимпульсов Si;

S-импульс с 40 субимпульсами;

Stack 1 (один составной импульс);

время задержки - 1 мсек;

энергия в импульсе - 0,75 мДж;

RF энергия - 30 Вт в течение 3 секунд при 500 кГц.

Более конкретно, фиг. 14А показывает две кривые, помеченные SP и DP, которые показывают тренд изменения процента гемоглобина с течением времени после обработки только лазером с импульсами SP-типа и с импульсами DP-типа, соответственно, без применения радиочастотного тока. Можно заметить, что в обоих случаях количество гемоглобина увеличивается после обработки и достигает пика примерно через 18-20 часов после обработки. Однако, в случае обработки импульсом DP-типа, пик намного ниже. Фактически, это соответствует более низкому воздействию косметической обработки на пациента и, следовательно, немногим негативным побочным эффектам, таким как покраснение и припухлость.

После прохождения пика гиперемии в течение 24 часов от применения показатели гемоглобина падают до уровней, превышающих исходные уровни (до обработки), меньше чем на 40%. Однако, замечено, что в течение долгосрочного периода, более чем 72 часа после обработки, гиперемия, вызванная обработкой импульсами DP-типа, имеет тенденцию оставаться выше исходного уровня, увеличиваясь незначительно, в то время как гиперемия, вызванная обычными импульсами, имеет тенденцию уменьшаться, возвращаясь к значению до применения.

Фактически это означает, что обработка DP-импульсами является менее инвазивной, вызывая меньше нежелательных побочных эффектов за короткое время, но сохраняя уровень гиперемии при значениях выше нормального в течение более длительного времени. Это обеспечивает более длительный эффект стимулирования биологических процессов, что приводит к желательным результатам омоложения и тонирования ткани.

Фиг. 14В сравнивает результаты воздействия на процентное содержание гемоглобина, полученные путем применения лазерной энергии с помощью SP-импульса (SP кривая), с результатами, полученными при сочетанном применении лазерных импульсов SP-типа и радиочастотного тока.

Было отмечено, что в результате применения радиочастоты в сочетании с импульсом SP-типа, имеет место дополнительное уменьшение максимума увеличения гиперемии. Таким образом, в течение краткосрочного периода (около 24 часов от применения) получено преимущество - уменьшение побочных эффектов.

В течение долгосрочного периода (более 72 часов) наблюдается повышенное содержание гемоглобина, которое указывает на увеличение степени гиперемии с течением времени, в случае сочетанной обработки лазером + RF. Это согласуется с тем фактом, что энергия, излученная радиочастотой, вызывает более глубокую гиперемию, учитывая, что расширение сосудов, вызванное предварительной обработкой лазером, способствует течению электрического тока в более глубоких слоях ткани в ущерб течению в наружных слоях эпидермиса. Вызванная таким образом глубокая гиперемия поддерживает более длительное воздействие в течение времени, несмотря на уменьшение пика гиперемии во время краткосрочного периода.

Фиг. 14С сравнивает изменение процентного содержания гемоглобина под воздействием лазерного луча только с импульсами DP (DP кривая) и лазерного луча с импульсами DP в сочетании с радиочастотой (DP+RF кривая). Можно заметить, что максимум гиперемии в пределах 24 часов остается практически неизменным, т.е. он не подвержен ни положительному, ни отрицательному влиянию сочетанного применения лазерной энергии и радиочастотной электрической энергии. Во время долгосрочного периода достигается минимум с последующим увеличением в обоих случаях, при этом в случае сочетанного применения наблюдается крутой характер изменения.

Кривые DP+RF и SP+RF на фиг. 14D показывают тренд изменений процентного содержания гемоглобина с течением времени в случае сочетанного применения лазера + RF тока в двух случаях - SP-импульса (SP+RF кривая) и DP-импульса (DP+RF кривая).

Наконец, фиг. 14Е показывает наложение четырех кривых SP, DP, SP+RF, DP+RF. Идеальная (мнимая) кривая Id, показанная пунктирной линией, является наложением этих четырех кривых; эта кривая представляет идеальный тренд, который должна иметь гиперемия для получения минимальных нежелательных побочных эффектов и максимальной эффективности обработки. Можно заметить, что использование DP-импульса, или сочетанное использование одного или двух DP или SP-импульсов с применением радиочастотного тока обеспечивает кривые гиперемии, которые близки к идеальной кривой и, таким образом, являются более благоприятными. В частности, можно заметить, что форма DP-импульса способствует, даже без применения радиочастотного тока, достижению особенно эффективного результата с точки зрения тренда гиперемии в течение времени.

Гиперемия, продолжающаяся в течение некоторого времени, обеспечивает возможность более эффективного восстановления ткани в результате воздействия гиперемии на значения рН, температуру, NO, ptO₂, ptCO₂, O₂, активацию клеточных окислительно-восстановительных комплексов, белки острой фазы, цитокины, скорость клеточной пролиферации, дифференцировку клеток и скорость обновления клеток.

Помимо эффектов, вызывающих гиперемию, и их тренда в течение времени, другим важным фактором при оценке эффективности этих процедур является подтягивающее воздействие на ткань и, в частности, на коллаген. Подтягивание представляет собой эффект, имеющий существенное значение при процедурах с целью омоложения эпидермиса, уменьшения морщин, придания тона и уплотнения ткани.

Тесты, выполненные с использованием различных сочетаний импульсов SP, DP и SP+RF, DP+RF, дали результаты, меняющиеся в зависимости от типа проводимой обработки. Степень подтягивания может определяться просто путем измерения расстояния между точками образца для обработки во время применения и после окончания применения. На фиг. 15 на ординате показано среднее расстояние между точками образца, т.е. среднее расстояние между центрами меток лазерного луча для четырех возможных сочетаний, указанных на абсциссе:

SP - лазер только с импульсом SP;

DP - лазер только с импульсом DP;

SP+RF - лазер с импульсом SP в сочетании с радиочастотным током;

DP+RF - лазер с импульсом DP в сочетании с радиочастотным током.

Диаграмма представляет квадраты, Im и 120. Первый показывает значения непосредственно после обработки, т.е. свидетельствует о сокращении, полученном в виде непосредственного результата обработки ткани. Квадраты, помеченные 120, показывают результаты через 120 часов после обработки. Статистическая значимость данных обозначается (***) (= значимость выше 99%) и ns (статистически незначимые данные).

На диаграмме фиг. 15 видно, что во время долгосрочного периода больший эффект в отношении сокращения наблюдается в случае сочетанной обработки лазер + радиочастота, независимо от использованного типа лазерного импульса (SP, DP).

Преимущество обработки также определяется временем, необходимым для полного восстановления субъекта, подвергнутого обработке, т.е. времени, необходимого для исчезновения следов обработки с эпидермиса. Экспериментальные результаты, относящиеся к этому аспекту, суммированы на диаграмме фиг. 16.

На этой диаграмме абсцисса указывает время, выраженное в днях после обработки (исходная точка абсциссы). Ордината указывает процентное содержание пробок экссудата и кератина, в дальнейшем неправильно называемых «корки», которые сохраняются с течением времени. Непосредственно после обработки видно 100% «корок». Четыре кривые, обозначенные DP+RF, SP+RF, DP и SP, показывают тренд в течение некоторого времени уменьшения числа «корок». Как можно заметить на графике, обработка только лазером и SP-импульсом дает большую «устойчивость» этих «корок», тогда как сочетанная обработка лазерным излучением с импульсом DP-типа и радиочастотным током характеризуется значительным снижением времени, необходимого для исчезновения большой доли (80%) «корок». При обработке импульсами DP и радиочастотами, более 80% «корок» исчезло уже через 8-9 дней после обработки, в то время как в случае применения только лазера с SP-импульсами аналогичный уровень уменьшения достигается только через 13 дней после обработки.

Несмотря на то что варианты осуществления, описывающие проиллюстрированный здесь объект, были показаны на чертежах и подробно описаны в вышеизложенном описании вместе с подробностями и деталями относительно различных примеров вариантов осуществления, специалистам в данной области техники понятно, что возможен целый ряд модификаций, изменений и опущений без отклонения от новаторских идей, от принципов и от концепций, установленных выше, и от преимуществ предмета, определенного в прилагаемых пунктах формулы изобретения. Таким образом, действительные пределы описанных новшеств должны определяться только на основании расширительного толкования прилагаемой формулы изобретения, чтобы включать все модификации, изменения и опущения. Кроме того, порядок или последовательность, или какой-либо этап способа или процесса может быть изменен или перегруппирован в соответствии с альтернативными вариантами осуществления. В частности, также возможно получение вышеописанных взаимоусиливающих (синергических) эффектов за счет сочетания лазерного излучения и радиочастотного тока при использовании других форм лазерного импульса, таких как последовательность простых импульсов с подходящей частотой повторения.

Надписи на фигурах

Фиг.8 и Фиг.9: Пиковая мощность/продолжительность действия.

Фиг.11 и 12 (А) (В): Импульс S/Сосочковый слой дермы/сетчатый слой дермы.

Фиг.12 (С): полость, полученная лазерной абляцией/полость, полученная плазменной абляцией/эпидермис/гиперемические сосуды/плазменная тепловая волна/лазерная тепловая волна.

Фиг.13: Проводимость/частота.

Фиг.14: Часы.

Фиг.15: Подтягивание.

Фиг.16: Дни.

Фиг.17: Образование плазмы.

Фиг.18: дельта слишком высокая и поэтому плотность тока в дерме слишком низкая/Проводимость эпидермиса/проводимость дермы/плазма и пары/лазерный импульс/пары/экссудация и пробка/ишемия/гиперемия.

Claims (31)

1. Система для лечения участка эпидермиса, содержащая:
- по меньшей мере один источник лазерной энергии;
- устройство управления по времени для генерации лазерного луча;
- систему фокусировки лазерной энергии, выполненную с возможностью направления лазерного луча на указанный участок эпидермиса;
при этом указанное устройство управления выполнено с возможностью генерировать лазерный луч, содержащий множество составных импульсов, излучаемых с основной частотой, причем каждый составной импульс включает в себя последовательность субимпульсов с более высокой частотой, чем указанная основная частота;
отличающаяся тем, что каждый составной импульс содержит первый интервал излучения непрерывного предымпульса с последующим интервалом излучения последовательности субимпульсов, при этом указанная последовательность субимпульсов содержит серию субимпульсов, следующую за указанным предымпульсом, причем указанный интервал излучения непрерывного предымпульса имеет большую длительность, чем каждый из последующих субимпульсов.

2. Система по п. 1, в которой основная частота составляет от 1 до 1000 Гц.

3. Система по п. 1, в которой составной импульс содержит предымпульс с более высокой энергией на единицу поверхности, чем субимпульсы.

4. Система по п. 2, в которой составной импульс содержит предымпульс с более высокой энергией на единицу поверхности, чем субимпульсы.

5. Система по п. 1, в которой предымпульс имеет более высокую пиковую мощность, чем пиковая мощность последующих субимпульсов.

6. Система по п. 2, в которой предымпульс имеет более высокую пиковую мощность, чем пиковая мощность последующих субимпульсов.

7. Система по п. 3, в которой предымпульс имеет более высокую пиковую мощность, чем пиковая мощность последующих субимпульсов.

8. Система по любому из пп. 1-7, в которой система фокусировки лазерной энергии выполнена и управляется с возможностью обработки смежных объемов эпидермиса, расположенных в соответствии с образцом, при этом каждый обрабатываемый объем имеет центр, расположенный по существу на оси лазерного луча, используемого для обработки указанного объема, причем оси лазерных лучей,
используемых для обработки указанных смежных объемов, расположены в соответствии с предварительно устанавливаемой матрицей точек.

9. Система по п. 8, в которой система фокусировки выполнена с возможностью направления одного или более лазерных лучей в соответствии с «шагами», расположенными друг от друга на расстоянии от 50 до 1000 мкм и предпочтительно от 90 до 550 мкм.

10. Система по любому из пп. 1-7, содержащая источник радиочастотного тока и по меньшей мере один электрод для подачи радиочастотного тока.

11. Система по п. 10, содержащая два электрода для подачи радиочастотного тока.

12. Система по п. 10, в которой источник радиочастотного тока и лазерный источник регулируются так, чтобы подача радиочастотного тока, генерированного источником радиочастотного тока, согласовывалась по времени с лазерным лучом.

13. Система по п. 12, в которой источник радиочастотного тока и лазерный источник регулируются по времени так, чтобы подача радиочастотного тока выполнялась по меньшей мере частично одновременно с лазерным лучом и/или последовательно с лазерным лучом.

14. Система по п. 10, в которой источник радиочастотного тока регулируется так, чтобы подавать радиочастотный ток в течение времени, составляющего от 1 до 10 секунд и предпочтительно от 2 до 5 секунд, на указанном участке эпидермиса в сочетании с лазерным лучом.

15. Система по п. 10, в которой источник радиочастотного тока выполнен с возможностью генерировать ток с частотой от 50 до 1000 кГц, предпочтительно от 100 до 700 кГц, более предпочтительно от 400 до 600 кГц и даже более предпочтительно от 450 до 550 кГц.

16. Система по п. 10, в которой источник радиочастотного тока выполнен с возможностью подавать мощность от 5 до 100 Вт и предпочтительно от 10 до 50 Вт.

17. Система по п. 10, в которой источник радиочастотного тока регулируется так, чтобы начинать излучать с задержкой по времени от 0,1 до 1,5 секунд от начала лазерного излучения.

18. Система по п. 10, в которой по меньшей мере один электрод содержит средство для уменьшения или предотвращения образования электрического разряда между электродом и обрабатываемой тканью.

19. Система по любому из пп. 1-7, в которой источник лазерной энергии имеет длину волны от 532 до 13000 нм.

20. Система по п. 19, в которой источник лазерной энергии представляет собой CO₂ лазер с излучением на длине волны 10600 нм.

21. Система по любому из пп. 1-7, содержащая сканирующее устройство, выполненное с возможностью направления лазерного луча на множество точек участка обрабатываемого эпидермиса, расположенных с промежутками друг от друга.

22. Система по любому из пп. 1-7, содержащая излучатель аппликатора и световод для передачи лазерной энергии от указанного по меньшей мере одного источника к излучателю аппликатора.

23. Система по п. 22, содержащая сканирующее устройство для направления лазерного луча на множество точек обрабатываемого участка эпидермиса, расположенных с промежутками друг от друга, при этом сканирующее устройство размещено в указанном излучателе аппликатора.

24. Система по п. 10, содержащая излучатель аппликатора и световод для передачи лазерной энергии от указанного по меньшей мере одного источника к излучателю аппликатора, при этом на указанном излучателе расположен по меньшей мере один электрод для подачи радиочастотного тока.

25. Система по п. 11, в которой на указанном излучателе размещено два электрода для подачи радиочастотного тока.

26. Косметический способ лечения участка эпидермиса пациента, включающий:
- испускание лазерного луча, содержащего один или более составных импульсов, излучаемых с основной частотой, при этом каждый составной импульс содержит последовательность субимпульсов, излучаемых с более высокой частотой, чем указанная основная частота;
отличающийся тем, что каждый составной импульс содержит первый интервал излучения непрерывного предымпульса и второй интервал излучения последовательности субимпульсов, при этом последовательность субимпульсов включает множество субимпульсов, следующую за указанным предымпульсом, причем указанный интервал излучения непрерывного предымпульса имеет большую длительность, чем каждый из последующих субимпульсов.

27. Способ по п. 26, в котором предымпульс имеет большую энергию на единицу поверхности, чем указанный субимпульс.

28. Способ по п. 26 или 27, в котором предымпульс имеет более высокую пиковую мощность, чем указанный субимпульс.

29. Способ по п. 26 или 27, в котором предымпульс имеет большую длительность, чем каждый из субимпульсов.

30. Способ по п. 26 или 27, включающий стадию сочетания радиочастотного тока с указанным лазерным лучом.

31. Способ по п. 30, в котором указанный радиочастотный ток согласовывают по времени с лазерным лучом, так что лазерный луч и радиочастотный ток перекрываются по времени и/или радиочастотный ток подают последовательно с лазерным лучом.

Images