專利名稱：用于進(jìn)行光生物刺激的設(shè)備的制作方法
優(yōu)先權(quán)本發(fā)明要求于2002年10月7日提交的美國臨時(shí)申請No.60/416664的優(yōu)先權(quán)，所述申請的題目為“進(jìn)行光生物刺激的方法和設(shè)備”。
本發(fā)明的背景技術(shù)本發(fā)明涉及對組織進(jìn)行光生物刺激的方法和設(shè)備，尤其涉及對組織進(jìn)行控制溫度的光生物刺激的方法和設(shè)備。
在過去的三十年里，低功率發(fā)射激光器(即通常小于100mV)廣泛用于治療各種臨床狀況。例如，有報(bào)道用光刺激DNA合成、激活酶底物絡(luò)合物、轉(zhuǎn)化前列腺素、以及產(chǎn)生微循環(huán)效應(yīng)。在照射細(xì)胞或組織內(nèi)的內(nèi)源性生色團(tuán)(即不采用外源性光敏劑)而產(chǎn)生的效應(yīng)方面有大量的報(bào)道。
采用低功率光以達(dá)到上述光化學(xué)響應(yīng)通常稱為光生物刺激。除了激光之外，還可以采用其它單色或準(zhǔn)單色光源(例如LED)或?qū)拵Ч庠催M(jìn)行適當(dāng)過濾(例如過濾熒光燈、鹵素?zé)簟⒎烹姽芑蜃匀还?以實(shí)現(xiàn)光生物刺激。由激光源實(shí)施的生物刺激也稱為低功率激光治療(LLLT)。
低功率光或低功率激光治療通過滲透進(jìn)入組織的深部并對光生物刺激過程進(jìn)行初始化而刺激組織并促進(jìn)愈合。光能量被生成少量單態(tài)氧的細(xì)胞線粒體和細(xì)胞膜內(nèi)的細(xì)胞色素和卟啉吸收。在幾千個(gè)臨床研究病例中證實(shí)了上述治療可以使疾病治愈。典型地，對于急性情況，4至6個(gè)療程之后，以及對于慢性情況，6至8個(gè)療程之后，病人感覺顯著改善。在許多情況下，光生物刺激為外科手術(shù)之外另一可行的替換方案。
據(jù)信，光生物刺激導(dǎo)致的光化學(xué)過程涉及光子結(jié)合入生化反應(yīng)的細(xì)胞機(jī)制。通常，光吸收和光子能量結(jié)合入細(xì)胞呼吸周期的原理是公知的自然現(xiàn)象。光合作用和視覺為所述現(xiàn)象的兩個(gè)例子。在這些過程中，光受體分子分別為葉綠素和視紫紅質(zhì)(rodopsin)。
在光生物刺激中，在體外已經(jīng)證實(shí)了幾種同時(shí)發(fā)生的作用機(jī)制。所述機(jī)制的一個(gè)例子涉及細(xì)胞色素c氧化酶，其為低能量光的主要細(xì)胞內(nèi)光受體。細(xì)胞色素c氧化酶為一種存在于細(xì)胞線粒體內(nèi)的呼吸鏈酶，為真核細(xì)胞呼吸鏈的末端酶。尤其是，細(xì)胞色素c氧化酶介導(dǎo)了電子從細(xì)胞色素c向分子氧的轉(zhuǎn)移。眾所周知，細(xì)胞色素c的參與為生成自由能的氧化還原化學(xué)過程的關(guān)鍵，所述自由能之后轉(zhuǎn)化為線粒體內(nèi)膜的跨膜電化學(xué)電勢，最終促使生成三磷酸腺苷(ATP)。因此，光生物刺激被假設(shè)認(rèn)為能夠增加用于細(xì)胞代謝活動的能量。
人們進(jìn)一步證實(shí)了，光生物刺激可以增強(qiáng)細(xì)胞增殖，從而達(dá)到治療效果。ATP分子為環(huán)腺苷酸(cAMP)的底物，其與鈣離子(Ca2+)結(jié)合刺激DNA和RNA的合成。cAMP為影響大量生理過程的關(guān)鍵性的第二信使，所述生理過程例如信號傳導(dǎo)、基因表達(dá)、血液凝集以及肌肉收縮。因此，人們假定，由光生物刺激導(dǎo)致的ATP生成增加可以增加細(xì)胞增殖和蛋白生成。
經(jīng)光刺激例如由光生物刺激引起的ATP合成取決于波長。Karu(Lasers in Medicine and Dentistry，Ed.Z.Simunovic，VitgrafRijeka，2000，第97-125頁)體外證實(shí)了原核細(xì)胞和真核細(xì)胞對兩個(gè)波長范圍敏感，一個(gè)位于350-450nm，另一個(gè)位于600-830nm。Karu證明了，紅光波長的光受體為黃素蛋白還原酶(脫氫酶)的半醌型和細(xì)胞色素c的細(xì)胞色素a/a3。氧化形式的細(xì)胞色素c氧化酶為800nm至830nm波長范圍內(nèi)的特定生色團(tuán)。
生物刺激的另一機(jī)制涉及對真皮血管內(nèi)的血細(xì)胞和血管壁產(chǎn)生極為有限的刺激。其導(dǎo)致輕微的炎癥/生長反應(yīng)。炎癥介質(zhì)通過血管壁釋放，刺激纖維原細(xì)胞活性，最終導(dǎo)致“治愈”效果。
盡管在大量的體外研究中已經(jīng)證實(shí)了上述機(jī)制和積極效果，但是臨床試驗(yàn)結(jié)果到目前為止仍然是不確定的。盡管某些團(tuán)體報(bào)道了不同程度地成功治療了一系列狀況，但是其它人員沒有觀察到效果或僅僅觀察到極小的效果。美國專利No.5514168，5640978，5989245，6156028，6214035，6267780以及6221095提供了用于生物刺激的方法和裝置的例子，上述申請通過引用的方式在本文中結(jié)合。盡管本領(lǐng)域存在多種生物刺激的方法和裝置，但是需要更加有效的、能夠在更短治療過時(shí)間內(nèi)較快產(chǎn)生結(jié)果的處理方法。
通常采用相對較為便宜的光源進(jìn)行光生物刺激，例如二極管激光器或LED，例如Ga-As和Ga-Al-As(例如，在紅外光譜范圍內(nèi)發(fā)射(600-980nm))?，F(xiàn)有的低功率激光源和發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)生1-100毫瓦的功率水平；因此，將光束輸出聚集于一非常小的光點(diǎn)直徑(通常小于10mm)，從而得到進(jìn)行光生物刺激過程所需的功率密度。其導(dǎo)致皮膚表面的通常功率密度為1至100mW/cm2。所述小的光束尺寸使得處理大的區(qū)域時(shí)需要采用掃描裝置。在大多數(shù)研究中采用的處理時(shí)間為5至30分鐘，通常需要多次處理。
本領(lǐng)域需要經(jīng)改進(jìn)的用于生物刺激的方法和裝置，所述方法和裝置提高了疾病和/或美容治療的效率，從而需要較少的療程。
本發(fā)明的簡要描述通過結(jié)合光生物刺激以及對處理區(qū)域進(jìn)行加熱和/或冷卻，本發(fā)明提供了用于調(diào)節(jié)疾病和/或美容治療的效能和/或增加其效率的方法和裝置。一方面，通過控制靶區(qū)域和/或其周圍體積的溫度，本發(fā)明的方法和裝置調(diào)節(jié)靶區(qū)域的光生物刺激的效能。根據(jù)本發(fā)明的某些方面，對組織進(jìn)行加熱，從而對溫度較高的組織進(jìn)行生物刺激。另外，可以冷卻部分靶區(qū)域，對位于皮膚表面以下預(yù)定深度的特定區(qū)域進(jìn)行選擇性的靶生物刺激。還提供了反饋機(jī)制，從而可以選擇性地并精確地控制靶區(qū)域的溫度。
本發(fā)明部分基于以下發(fā)現(xiàn)，即加熱可以增強(qiáng)生物刺激效應(yīng)。經(jīng)加熱增強(qiáng)的生物刺激可以呈現(xiàn)多種形式。例如，熱可以減慢由輻射誘導(dǎo)的DNA損傷的修復(fù)，使更多損傷不被修復(fù)，增加靶區(qū)域的自由基含量，從而增強(qiáng)生物刺激的效應(yīng)。熱還可以誘導(dǎo)熱休克蛋白的生成或激活，或者調(diào)節(jié)酶過程的速率。同時(shí)，常規(guī)光生物刺激的處理源和操作條件對經(jīng)處理的組織的加熱是可以忽略不計(jì)的(例如，高于正常體溫不超過1℃)一方面，本發(fā)明提供了對受試者的靶區(qū)域進(jìn)行生物刺激的方法和裝置，包括用來自輻射源的輻射照射靶區(qū)域并持續(xù)一選定的時(shí)間階段，所述輻射具有至少一個(gè)經(jīng)選定的適合生物刺激的波長組分，用獨(dú)立于所述生物刺激輻射的源控制被照射靶區(qū)域的溫度，從而調(diào)節(jié)所述生物刺激的效能。選擇所述時(shí)間階段對靶區(qū)域進(jìn)行生物刺激。在某些實(shí)施方式中，靶區(qū)域位于受試者皮膚表面以下一定的深度?？梢曰陬A(yù)期的應(yīng)用，選擇時(shí)間階段。優(yōu)選地，所述時(shí)間階段選擇為大約10秒至大約1小時(shí)，或者大約10分鐘至大約1小時(shí)?？梢酝ㄟ^以下方式控制溫度，例如使靶區(qū)域與具有選定溫度的表面進(jìn)行熱接觸，在靶區(qū)域上方生成與所述靶區(qū)域熱接觸的流體或空氣流，對所述靶區(qū)域施加電磁或超聲輻射，或者在靶區(qū)域上涂覆蒸發(fā)乳劑或者預(yù)先冷卻和/或預(yù)先加熱的乳劑或乳液。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到還可以采用其它方法控制靶區(qū)域和/或其周圍體積的溫度。
根據(jù)預(yù)期的應(yīng)用，所述波長組分可以選擇位于大約380nm至大約1250nm，大約380nm至大約600nm，大約380nm至大約450nm，大約600nm至大約700nm，或大約760nm至880nm。所述輻射源優(yōu)選產(chǎn)生具有窄的帶寬的輻射，例如小于大約100nm的帶寬。
所述輻射可以將大約1至大約250mW/cm2的功率通量傳遞至所述靶區(qū)域，更優(yōu)選大約10至大約100mW/cm2。在照射期間，所述輻射可以將大約1焦耳/cm2至大約1000焦耳/cm2的能量通量傳遞至被照射的靶區(qū)域，優(yōu)選大約1焦耳/cm2至大約100焦耳/cm2。
根據(jù)本發(fā)明的某些方面，將所述靶區(qū)域暴露于橫截面積為大約1cm2至大約10cm2的輻射光束，從而對其進(jìn)行照射。然而，基于應(yīng)用，可以增加光束的橫截面積。
在某些方面，控制溫度的步驟包括加熱所述被照射的靶區(qū)域，在此處稱為溫度過高，從而增加生物刺激的效能。可以通過接觸加熱、對流或施加電磁輻射實(shí)施所述加熱步驟，所述電磁輻射例如超聲、微波或紅外能。本文中，溫度過高定義為高于正常體溫的溫度。根據(jù)一天中的時(shí)間，正常體溫可以為36.1℃至37.2℃。因此，在實(shí)施本發(fā)明中，施加生物刺激的靶區(qū)域表面的溫度可以增加至37-50℃，優(yōu)選37-45℃。在某些實(shí)施方式中，靶區(qū)域的溫度可以增加至大約37-42℃，或者，位于大約38-42℃。在其它實(shí)施方式中，靶區(qū)域的溫度增加至38-41℃。所述溫度優(yōu)選高于正常體溫，但是低于產(chǎn)生疼痛以及大量濃度的關(guān)鍵生物分子發(fā)生變性的溫度。
本發(fā)明的另外方面為對實(shí)施生物刺激輻射的靶區(qū)域進(jìn)行冷卻。根據(jù)本發(fā)明的至少某些方面，冷卻部分組織區(qū)域，從而使皮膚免于受到熱損傷，和/或減少所述區(qū)域的生物刺激效能以控制治療的深度?？梢詫⑺霭袇^(qū)域冷卻至大約0℃至大約36℃，或大約10-36℃，或大約15-36℃，或大約20-36℃，或大約28-36℃。
在某些實(shí)施方式中，溫度的控制包括采用獨(dú)立輻射源加熱被生物刺激輻射照射的靶區(qū)域。所述獨(dú)立輻射源可以包括窄帶源或?qū)拵г?。所述?dú)立輻射源可以產(chǎn)生其中一個(gè)或多個(gè)波長組分位于大約380nm至大約2700nm的輻射，優(yōu)選大約1000nm至大約1250nm，或者更優(yōu)選大約700nm至大約900nm。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，控制所述被照射的靶區(qū)域溫度的步驟包括對靶區(qū)域的第一選定部分進(jìn)行加熱，以及對靶區(qū)域的第二選定區(qū)域進(jìn)行冷卻。加熱和冷卻可以同時(shí)或者順序進(jìn)行。在照射階段之前、期間或者之間，快速改變靶區(qū)域的溫度或使溫度發(fā)生波動可以產(chǎn)生有利效果。
本發(fā)明的另一方面公開了一種對患者的靶區(qū)域進(jìn)行生物刺激的方法，所述區(qū)域位于患者皮膚以下的一定深度。該方法包括將患者皮膚的一部分暴露于輻射并持續(xù)一選定時(shí)間階段以照射靶區(qū)域，所述輻射具有至少一個(gè)經(jīng)選定的能夠穿透至靶區(qū)域所述深度的波長組分。對患者的部分體積的溫度進(jìn)行控制，所述輻射穿過所述體積的至少一部分以到達(dá)靶區(qū)域，從而相對于靶區(qū)域，調(diào)節(jié)該體積內(nèi)的生物刺激。選擇波長組分和時(shí)間階段以使靶區(qū)域產(chǎn)生生物刺激。可以控制溫度，從而冷卻所述體積并減少其中的生物刺激。例如，所述體積的溫度可以降低至大約0℃至大約36℃，或優(yōu)選大約15℃至大約36℃。所述波長組分可以選擇位于大約380nm至大約1250nm，或者位于本文所述的其它特定范圍。所述輻射源可以產(chǎn)生具有小于大約100nm的窄帶寬的輻射。
在另一方面，本發(fā)明公開了一種對患者靶區(qū)域進(jìn)行生物刺激的裝置，其包括生成電子輻射的第一源，所述輻射具有一個(gè)或多個(gè)適合對靶區(qū)域進(jìn)行生物刺激的波長組分；與所述源進(jìn)行光耦合的輻射引導(dǎo)裝置，用于將所述輻射傳導(dǎo)至靶區(qū)域；以及與所述靶區(qū)域相連的第二源，以控制靶區(qū)域的溫度，從而調(diào)節(jié)由所述電磁輻射引發(fā)的生物刺激的效能。第一源可以產(chǎn)生具有窄帶寬的輻射，例如帶寬小于大約100nm。第一源可以產(chǎn)生具有一個(gè)或多個(gè)在大約380nm至大約1250nm范圍內(nèi)的波長組分的輻射。所述第二源可以包括電磁輻射源，以生成適合加熱靶區(qū)域的輻射，從而增加生物刺激的效能。例如，第二源可以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)在大約380nm至大約2700nm范圍內(nèi)的波長組分。
在相關(guān)方面，所述裝置可以進(jìn)一步包括一光纖，所述光纖在其入口處與第一輻射源耦合，同時(shí)在其出口處與輻射引導(dǎo)裝置例如透鏡系統(tǒng)耦合，從而將輻射源產(chǎn)生的光引導(dǎo)至透鏡系統(tǒng)。所述透鏡系統(tǒng)可以具有至少一個(gè)可移動透鏡，從而可以調(diào)整由第一源產(chǎn)生的用于照射靶區(qū)域的輻射光束橫截面積。所述透鏡系統(tǒng)可以包括Fresnel透鏡。
在另一方面，所述輻射引導(dǎo)裝置可以包括接受來自第一源的輻射光束以產(chǎn)生多個(gè)光束部分的分束器，一個(gè)或多個(gè)與所述分束器光耦合的反射表面，用于將所述光束部分的一個(gè)或多個(gè)引導(dǎo)至患者皮膚表面從而照射靶區(qū)域。所述反射表面可以對皮膚表面進(jìn)行基本均勻的照射。所述分束器可以為例如棱鏡，至少一個(gè)所述反射表面具有曲線輪廓。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種對受試者靶區(qū)域進(jìn)行生物刺激的方法，包括用輻射照射靶區(qū)域，所述輻射具有一個(gè)或多個(gè)適于引發(fā)所述靶區(qū)域內(nèi)生物刺激的波長組分，并主動控制至少部分所述靶區(qū)域的溫度以確保該溫度位于操作溫度的預(yù)定范圍內(nèi)，從而調(diào)節(jié)靶區(qū)域內(nèi)生物刺激的效能。所述主動控制溫度的步驟可以包括以下步驟，即測定與所述靶區(qū)域熱接觸的患者皮膚部分的溫度，以及對經(jīng)測量的溫度與至少一個(gè)預(yù)先確定的閾值進(jìn)行比較。根據(jù)所述測量溫度與所述預(yù)先確定的閾值的比較，可以控制傳遞至靶區(qū)域或者從靶區(qū)域提取的熱量。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種對受試者的多個(gè)靶區(qū)域進(jìn)行生物刺激的方法，其包括在受試者的部分皮膚上方移動輻射源以順序照射多個(gè)靶區(qū)域，所述輻射具有至少一個(gè)適于引發(fā)生物刺激的波長組分?？梢灶A(yù)定速率移動所述輻射源，從而將每個(gè)區(qū)域暴露于充足的引發(fā)生物刺激的輻射。通過獨(dú)立于所述生物刺激輻射的源可以控制靶區(qū)域的溫度，從而調(diào)節(jié)每個(gè)靶區(qū)域內(nèi)的生物刺激效能。所述移動輻射源可以一次或者多次地將每個(gè)靶區(qū)域暴露于生物刺激輻射。
附圖簡要描述附

圖1示意性地描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，其中對從皮膚表面延伸至一選定深度的靶區(qū)域進(jìn)行加熱，從而對溫度過高的組織體積進(jìn)行生物刺激；附圖2示意性地描述了本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中對位于皮膚表面附近的經(jīng)加熱的靶區(qū)域進(jìn)行生物刺激，同時(shí)對位于所述靶區(qū)域下方的未加熱體積進(jìn)行生物刺激；附圖3示意性地描述了本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中對位于皮膚表面以下一定深度的組織體積進(jìn)行光生物刺激，同時(shí)對皮膚表面進(jìn)行降溫；附圖4示意性地描述了本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中對位于皮膚表面以下一定深度的溫度過高的組織體積進(jìn)行生物刺激，未加熱體積位于所述溫度過高組織體積的上方和下方；附圖5示意性地描述了本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中在第一組織體積進(jìn)行強(qiáng)化生物刺激，所述第一組織體積為溫度過高的并且位于皮膚表面以下的一定深度，同時(shí)對位于第一組織體積下方的第二組織體積進(jìn)行生物刺激(體溫不高)；附圖6的圖形為采用示例單色光波長的II型皮膚的選定溫度波形，其中對皮膚不進(jìn)行冷卻；附圖7的圖形為采用示例單色光波長的II型皮膚的選定溫度波形，其中同時(shí)對皮膚進(jìn)行冷卻；附圖8為根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)對靶區(qū)域進(jìn)行生物刺激的光投射系統(tǒng)的示意圖；附圖9A為對不平表面進(jìn)行基本均勻照射的光投射系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式；附圖9B的示意圖為適用于根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的裝置的示例性分束器；附圖10的示意圖為在不平表面上進(jìn)行基本均勻照射的光投射系統(tǒng)的另一示例性實(shí)施方式；附圖11A的示意圖為根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的光投射系統(tǒng)的另一實(shí)施方式，其采用可旋轉(zhuǎn)的頭部從而對不平表面進(jìn)行基本均勻的照射，其中設(shè)置所述可旋轉(zhuǎn)的頭部從而將光引導(dǎo)至不平表面的前部；附圖11B的示意圖為本發(fā)明教導(dǎo)的光投射系統(tǒng)的另一實(shí)施方式，其采用可旋轉(zhuǎn)的頭部從而對不平表面進(jìn)行基本均勻的照射，其中設(shè)置所述可旋轉(zhuǎn)的頭部從而將光引導(dǎo)至不平表面的第一側(cè)面部分；附圖11C的示意圖為本發(fā)明教導(dǎo)的光投射系統(tǒng)的另一實(shí)施方式，其采用可旋轉(zhuǎn)的頭部從而對不平表面進(jìn)行基本均勻的照射，其中設(shè)置所述可旋轉(zhuǎn)的頭部從而將光引導(dǎo)至不平表面的第二側(cè)面部分；附圖12A為II型皮膚表面溫度圖形，其為暴露于通量為680mW/cm2、800nm輻射的時(shí)間的函數(shù)，其中所述光束的直徑大于2.5cm；附圖12B的溫度圖形中，II型皮膚表面被降溫并保持在36℃，同時(shí)，所述皮膚表面暴露于根據(jù)本發(fā)明輻射的不同波長；附圖13A為用于本發(fā)明的光投射系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式；附圖13B描述了根據(jù)本發(fā)明的一組示例性透鏡參數(shù)；附圖14描述了根據(jù)本發(fā)明的裝置的示例性實(shí)施方式，該裝置能夠照射靶區(qū)域并且通過反饋機(jī)制控制所述區(qū)域的溫度；以及附圖15描述了根據(jù)本發(fā)明的裝置的示例性實(shí)施方式，該裝置能夠采用2D輻射源矩陣照射靶區(qū)域。
本發(fā)明的描述一方面，本發(fā)明通過控制靶區(qū)域的溫度，從而控制靶區(qū)域的光生物刺激效能。靶區(qū)域，即患者的皮膚、頭發(fā)、眼睛、牙齒、指甲或其它體組織的加熱或冷卻可以引發(fā)體內(nèi)生物過程，所述過程能夠與光生物刺激協(xié)同作用，從而產(chǎn)生更好、更有效的結(jié)果。在光生物刺激期間、之前或之間，調(diào)節(jié)靶區(qū)域的溫度。根據(jù)施加的順序和/或待處理的疾病或美容狀況，可以改變照射和溫度調(diào)節(jié)之間的協(xié)同作用。在優(yōu)選實(shí)施方式中，同時(shí)進(jìn)行溫度和照射調(diào)節(jié)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，增加靶區(qū)域的溫度。組織的加熱即溫度過高使局部組織灌注增加，并且增強(qiáng)了血液和淋巴循環(huán)。血流的增加對經(jīng)光生物刺激的組織具有多種效應(yīng)。生物刺激的細(xì)胞生化反應(yīng)加速，這是因?yàn)樵谳^高溫度下某些酶促反應(yīng)的速率增加了。另外，通過血液和淋巴循環(huán)，更多的氧用于增強(qiáng)的細(xì)胞代謝，代謝毒性副產(chǎn)物的去除更加容易。此外，血管的加熱可以增加血管壁和/或細(xì)胞壁的通透性，其促進(jìn)治療添加劑(即維生素、抗氧化劑、乳液等)或藥物更好地傳遞至靶區(qū)域。例如，局部藥物可以封裝于熱敏性脂質(zhì)體中，所述脂質(zhì)體暴露于熱量時(shí)選擇性地釋放其藥物內(nèi)容物。
采用任意適當(dāng)方法可以使待處理組織溫度過高，包括但是不局限于采用接觸加熱、對流(即通過經(jīng)加熱的空氣)或施加電磁輻射。在某些實(shí)施方式中，吸收部分來自生物刺激源、對組織進(jìn)行生物刺激的入射電磁輻射，從而使待處理組織的溫度過高。例如，可以通過組織生色團(tuán)吸收電磁輻射，例如黑色素、血色素、水、脂質(zhì)或其它導(dǎo)致光熱相互作用的生色團(tuán)，所述光熱相互作用導(dǎo)致組織溫度增加。溫度過高引發(fā)一系列事件，例如增加血管舒張、增加血液循環(huán)、增加熱休克蛋白的生成，溫度過高可以與光生物刺激協(xié)同作用從而提高治療的效能。
另外，已知局部溫度過高激活熱休克(HS)響應(yīng)、耐熱性以及毒物興奮效應(yīng)(P.Verbeke等，Cell Biol Inter.2001；25845-857)。耐熱現(xiàn)象的定義是在一個(gè)熱應(yīng)激和恢復(fù)周期之后，細(xì)胞在第二次應(yīng)激后存活的能力，所述第二次應(yīng)激為致死性的。輕微的熱休克處理可以防止細(xì)胞死于隨后大量的應(yīng)激。類似于細(xì)胞和生物體暴露于例如熱量限制、鍛煉、氧化和滲透應(yīng)激、重金屬、蛋白體抑制劑、氨基酸類似物、乙醇、代謝毒物的應(yīng)激，熱休克處理誘發(fā)細(xì)胞應(yīng)激響應(yīng)，其導(dǎo)致熱休克蛋白(HSP)的優(yōu)先轉(zhuǎn)錄和翻譯。已經(jīng)確認(rèn)了大量HSP家族(P.Verbeke等，Cell Biol Inter.2001；25845-857)。
當(dāng)細(xì)胞受到緊張性刺激時(shí)，細(xì)胞骨架、細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)、細(xì)胞表面形態(tài)、細(xì)胞氧化還原狀態(tài)、DNA合成會發(fā)生改變，而且蛋白代謝和蛋白穩(wěn)定性都會發(fā)生變化。上述刺激產(chǎn)生分子重塑或損傷，尤其是異常折疊蛋白，其可以累積從而引發(fā)一系列應(yīng)激響應(yīng)。通過環(huán)境應(yīng)激以及應(yīng)激響應(yīng)之間的分子聯(lián)系誘發(fā)HS響應(yīng)。當(dāng)應(yīng)激改變蛋白折疊情況或蛋白開始打開和變性時(shí)，已經(jīng)顯示HSP可以幫助蛋白重新折疊，以保護(hù)細(xì)胞系統(tǒng)抵抗蛋白損傷、在某種程度上溶解聚集物、將過載以及損傷蛋白螯合成大的聚集物、將致死性損傷的蛋白降解、并干擾細(xì)胞程序死亡(apoptotic)的進(jìn)程(P.Verbeke等，Cell Biol Inter.2001；25845-857)。
涉及未折疊蛋白復(fù)性的HSP稱為侶伴蛋白。當(dāng)其它蛋白處于非天然構(gòu)象而且暴露于疏水序列時(shí)，侶伴蛋白識別并結(jié)合其它蛋白。上述HSP對涉及細(xì)胞功能維護(hù)的多種不同系統(tǒng)提供了保護(hù)。某些HSP誘導(dǎo)細(xì)胞谷胱甘肽(GSH)水平的增加，從而在應(yīng)激期間保護(hù)線粒體膜電勢。HSP70和HSP90家族成員與細(xì)胞的中心體有關(guān)。已知它們與肌動蛋白、微管蛋白以及微管/微絲網(wǎng)狀系統(tǒng)結(jié)合并使它們穩(wěn)定，在細(xì)胞形態(tài)學(xué)以及轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中起著一定的作用。
人們認(rèn)為耐熱性的主要原因是各種HSP在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和胞液中進(jìn)行配合表達(dá)調(diào)節(jié)并且累積，從而產(chǎn)生了大分子修復(fù)機(jī)制，其作為應(yīng)對隨后挑戰(zhàn)的防御策略。HS響應(yīng)的另一特征為各種HSP為可溶性的，可以跨過細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移至其它鄰近細(xì)胞。因此，所述保護(hù)性應(yīng)激響應(yīng)可以轉(zhuǎn)移至鄰近的有可能不能產(chǎn)生所述反應(yīng)的細(xì)胞。因此，可以在更高的溫度進(jìn)行以下處理。所述機(jī)制可以用于增加施加于皮膚表面的最大可耐受入射功率。尤其是，所述功率可以逐漸增加，從而使生物體適應(yīng)所述熱應(yīng)激，這樣，與不經(jīng)過所述適應(yīng)的情況相比，可以經(jīng)受更高水平的溫度過高。
除了上述依賴HSP的效應(yīng)之外，溫度過高還可以引起不依賴于HSP的效應(yīng)。應(yīng)激耐受的其它機(jī)制包括滲透應(yīng)激保護(hù)劑的合成、細(xì)胞膜脂質(zhì)飽和狀態(tài)的改變以及酶的表達(dá)，例如自由基凈化劑。
類似于所述耐熱性，毒物興奮效應(yīng)為針對反復(fù)輕微應(yīng)激的響應(yīng)，其增強(qiáng)了細(xì)胞防御過程。通過毒物興奮效應(yīng)，細(xì)胞適應(yīng)其周圍環(huán)境的逐漸變化，從而在之后暴露于其它致死性條件時(shí)能夠存活下來。已經(jīng)對與照射、毒素、熱休克以及其它應(yīng)激有關(guān)的所述現(xiàn)象進(jìn)行了觀察。Ratan等觀察了反復(fù)輕微的HS對人類纖維原細(xì)胞的抗衰老毒物興奮效應(yīng)(Rattan等，Biochem Mol Biol Int 1998；45753-759)。Kevelaitis等表明，對心肌進(jìn)行局部、短暫地加熱(42.5℃，15分鐘)提高心臟收縮和舒張功能(Kevelatis等，Ann Torac Surg 2001；72107-113)。
以上所述指示了，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)能夠提高生物刺激治療的臨床引用以及結(jié)果。其進(jìn)一步表明，本發(fā)明提供了細(xì)胞光化學(xué)生物刺激和輕微組織溫度過高之間的協(xié)同效果，其刺激了依賴HSP和不依賴HSP的耐熱性，和/或毒物興奮效應(yīng)。所述協(xié)同作用可以修復(fù)細(xì)胞損傷，改善受損細(xì)胞的功能。這些效應(yīng)有助于治療與感染、急性和慢性炎癥、微循環(huán)障礙有關(guān)的疾病狀況，還可以刺激發(fā)生退性形改變的組織的再生和恢復(fù)，例如通過刺激纖維原細(xì)胞增生、或增加生長因子，最終導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外蛋白、糖蛋白以及脂溶性分子的重新合成。通過溫度控制(通過加熱和/或冷卻組織表面)和/或控制輻射斑點(diǎn)大小，選擇性地將進(jìn)行光生物刺激的光傳遞至深層結(jié)構(gòu)，從而本發(fā)明的其它方面對生物刺激的效率進(jìn)行控制。
本發(fā)明的另一方面，提供了一種對光生物刺激的特定機(jī)制進(jìn)行控制的方法，從而達(dá)到所需的治療效果。已知對光生物刺激的生物響應(yīng)可以作為生物系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)發(fā)生改變。例如，人纖維原細(xì)胞暴露于外界刺激物時(shí)，可以顯示多種響應(yīng)(Lasers in Medicine and Dentistry.Ed.Z.Simunovic，VitgrafRijeka，2000，第97-125頁)。尤其是，已經(jīng)報(bào)道了，可以刺激纖維原細(xì)胞增殖以及I型膠原生成增加。然而，對膠原生成的影響與對細(xì)胞增殖的影響相反，即當(dāng)增殖增加時(shí)，膠原生成減少。因此，可以操控靶系統(tǒng)的狀態(tài)，從而將生物刺激的作用引導(dǎo)至所需的方式上。對生物系統(tǒng)狀態(tài)影響較大的一個(gè)因素是溫度。本發(fā)明提供了一種方法，通過控制生物刺激區(qū)域的溫度，對所得到的生物響應(yīng)進(jìn)行微調(diào)。
本發(fā)明提供了調(diào)節(jié)生物刺激效能的方法和裝置。本文所用的術(shù)語“調(diào)節(jié)效能”是指所得到的生物效應(yīng)的變化大于10％，優(yōu)選大于20％，更優(yōu)選大于30％，更優(yōu)選大于40％，更優(yōu)選大于50％，更優(yōu)選大于60％，更優(yōu)選大于70％，更優(yōu)選大于80％，更優(yōu)選大于90％，最優(yōu)選大于100％。根據(jù)達(dá)到預(yù)期外觀所需的時(shí)間，例如皺紋或疤痕組織的除去，或者根據(jù)達(dá)到患者滿意所需的時(shí)間，例如緩解疼痛，或者根據(jù)基本的酶機(jī)制的速率，可以測定生物刺激的效能。例如，充分增加靶區(qū)域的生物刺激效能是指，該靶區(qū)域的酶過程速率與未經(jīng)刺激的穩(wěn)態(tài)狀況相比增加了10％以上。可以采用本領(lǐng)域公知的任意方法確定酶過程的速率(參見，例如，T.Bugg，An introduction to Enzyme andCoenzyme Chemistry，Blackwell，1997；Wright等，PotochemPhotobiol.2002年7月；76(1)35-46；Koekemoer等.Comp BiochemPhysiol B Biochem Mol Biol.2001年7月；129(4)797-807)。例如，可以采用細(xì)胞色素c氧化酶的酶活力或者自由基即單態(tài)氧生成的速率，作為靶區(qū)域生物刺激的量度。自由基的生成可以通過測量細(xì)胞質(zhì)內(nèi)過氧化物歧化酶(SOD)和催化酶或谷胱甘肽過氧化酶水平來確定。另外，可以通過抗氧化劑的消耗對自由基的生成進(jìn)行間接測量。
上述機(jī)制作為舉例，并不是窮舉。因此，它們不能被認(rèn)為是對本發(fā)明范圍的限制。另外，由于光生物刺激為新興領(lǐng)域，因此有關(guān)達(dá)到特定結(jié)果的機(jī)制的理論在很多情況下都是推測性的。
附圖1-5為系統(tǒng)的示意性橫截面圖，用于描述5個(gè)根據(jù)本發(fā)明至少某些方面對一定組織體積進(jìn)行光生物刺激和溫度控制(例如溫度過高和/或過低)的示例性處理方案。
在每個(gè)處理方案中，由適于進(jìn)行生物刺激的源對皮膚表面施加電磁輻射，從而進(jìn)行生物刺激。例如，適當(dāng)?shù)脑纯梢园ㄕ瓗捲矗鐔紊驕?zhǔn)單色源。適當(dāng)?shù)脑纯梢园す馄?、LED或經(jīng)適當(dāng)過濾的寬帶源(例如，經(jīng)過濾的燈)。本發(fā)明還可以采用2D輻射源矩陣。適當(dāng)?shù)恼瓗捲磧?yōu)選具有小于大約100nm的帶寬(即波長范圍)，優(yōu)選低于大約20nm，更優(yōu)選低于大約10nm。可以對波長進(jìn)行選擇以達(dá)到任何已知的生物刺激效應(yīng)。輻射波長可以為例如380-2700nm。例如，可以采用波長為大約380-600nm的輻射對淺表組織進(jìn)行處理，而采用波長為大約600-1250nm的輻射處理深層組織。在一示例性實(shí)施方式中，可以用于生物刺激的優(yōu)選波長范圍為380-450nm、600-700nm以及760-880nm。然而，波長的選擇取決于特定的應(yīng)用。生物刺激在美容、牙科學(xué)、皮膚病學(xué)、ENT(耳、鼻和喉)、婦科學(xué)以及外科中均有應(yīng)用。
參照附圖15，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，可以采用2D輻射源矩陣對靶區(qū)域進(jìn)行照射以引發(fā)生物刺激，同時(shí)或在獨(dú)立的時(shí)間間隔中，向其傳遞熱量。所述示例性的輻射矩陣1500包括多個(gè)輻射源1510(用大的圓圈表示)，用于提供具有一個(gè)或多個(gè)適于引發(fā)組織內(nèi)生物刺激的波長組分的輻射，并且包括多個(gè)獨(dú)立的輻射源1520(用較小的圓圈表示)，用于產(chǎn)生其光譜適于加熱靶區(qū)域的輻射?？梢圆捎酶鞣N輻射源例如LED或激光器，以形成2D輻射矩陣1500。
本發(fā)明各個(gè)方面的應(yīng)用的例子包括但不限于，皮膚結(jié)構(gòu)的改善，疤痕去除或愈合，皺紋去除，皮膚拉緊，皮膚彈性的改善，皮膚增厚，皮膚再生，脂肪團(tuán)處理/減少脂肪，血管和淋巴再生，皮下膠原結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，治療痤瘡，治療牛皮癬，減肥，刺激頭發(fā)生長，治療禿頭，治療老年斑，治療條紋，緩解疼痛，傷口愈合，表皮和真皮的愈合，治療濕疹，治療褥瘡，血腫愈合，皮膚移植后的治療，減少氣味，肌肉收縮放松，減輕牙齦炎，減輕牙髓炎，治療皰疹，治療齒槽炎、口瘡和充血、減輕水腫，鼓膜愈合，治療耳鳴，減輕小疤痕以及息肉，治療子宮附件炎、前庭大腺炎、宮頸炎、體表寄生蟲、HPV、月經(jīng)過多、子宮旁炎以及陰道炎?？梢杂糜谥委煻喾N疾病和美容狀況的非限制性波長范圍見表1。
表1用于治療特定疾病和美容狀況的波長范圍例子
通常根據(jù)待處理組織達(dá)到溫度過高所需的時(shí)間、以及用生物刺激輻射照射所述溫度過高的皮膚體積從而足以達(dá)到預(yù)期光生物化學(xué)結(jié)果(output)所需的時(shí)間，來選擇處理時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的某些方面，可以采用以下假設(shè)來確定用生物刺激輻射照射所述溫度過高的皮膚體積所需的時(shí)間，即人體組織有大約1023個(gè)分子/cm3，在單次光生物刺激處理過程中，最少有一個(gè)光子傳遞至一個(gè)分子。例如，對于1cm3的處理體積，必須傳遞1023個(gè)光子。假設(shè)所吸收的光子均勻分布以及光經(jīng)過1cm2的窗口傳遞，則所述皮膚表面的光通量等于所述單色光一個(gè)光子能量的1023倍，所述通量除以光源的光功率輸出就可以得到通常的最小處理時(shí)間。通常的處理時(shí)間為10秒至60分鐘。在某些實(shí)施方式中，脈沖持續(xù)時(shí)間為1分鐘至10小時(shí)。在其它實(shí)施方式中，脈沖持續(xù)時(shí)間為10分鐘至1小時(shí)?？梢愿鶕?jù)需要進(jìn)行處理。例如，所述處理可以進(jìn)行5至10次，每次處理間隔1天。傳遞至靶區(qū)域的總能量通常為1J/cm2至1KJ/cm2，優(yōu)選為大約1J/cm2至100J/cm2。
根據(jù)本發(fā)明，可以在每個(gè)方案所示的深度水平通過任意已知的實(shí)施溫度過高的方法實(shí)現(xiàn)溫度過高。在光導(dǎo)致的溫度過高中，所述光源可以為寬帶輻射源或窄帶輻射源，可以為脈沖或者連續(xù)波(cw)。在某些實(shí)施方式中，脈沖光可以與患者的生物周期同步(例如患者的心率、生物循環(huán))。以下將討論光導(dǎo)致的溫度過高的具體細(xì)節(jié)。
以下所述的實(shí)現(xiàn)溫度控制和生物刺激的示例性參數(shù)范圍(例如波長通量、溫度、面積)表示可以用于實(shí)施特定處理的值；特定處理采用的值依賴于多種因素，包括但不限于，患者的皮膚類型、患者待處理的身體部分、預(yù)期的處理、處理的深度、處理體積的溫度等。另外，應(yīng)注意的是，參數(shù)之間是相互關(guān)聯(lián)的。例如，施加的能量/通量和時(shí)間關(guān)系相反，當(dāng)一個(gè)減少時(shí)另一個(gè)增加，從而在靶體積處提供所需的光子數(shù)。本文描述了提供所需結(jié)果的參數(shù)例子，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從本文提供的信息和/或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定其它處理的參數(shù)。
附圖1描述了本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式，其中對組織體積160進(jìn)行加熱，從而在溫度過高的組織體積進(jìn)行生物刺激，其中組織體積160從皮膚表面115延伸。組織體積160由深度區(qū)域130和皮膚表面150確定。盡管組織體積160的邊152描繪成垂直于皮膚表面區(qū)域115，但是應(yīng)這樣理解，由于組織的光散射，附圖1中所示的處理面積和以下參照附圖2-5所述的處理面積通常隨著皮膚表面以下深度的增加而增加。另外，盡管組織體積160的邊界用實(shí)線表示，但是應(yīng)這樣理解，處理的實(shí)際體積可以為極度不規(guī)則的，所述邊界之外的組織區(qū)域可以接收光生物刺激和溫度過高；然而，其生物刺激和/或溫度過高的程度可能比組織體積160處的組織低。
采用來自上述適當(dāng)光生物刺激源110的輻射實(shí)現(xiàn)生物刺激。例如，源110發(fā)出輻射至皮膚表面區(qū)域115，其通量為大約1-250mW/cm2，優(yōu)選為大約10-100mW/cm2。由通量、來自源110的光波長以及面積大小150來確定實(shí)施生物刺激的深度區(qū)域130。例如，用波長為380-1250nm、通量為1-250mW/cm2的輻射進(jìn)行照射，對于直徑大約1cm的光束，其所實(shí)現(xiàn)的生物刺激可達(dá)10mm的深度。盡管區(qū)域150用圓圈表示，但是，應(yīng)理解區(qū)域150(以及以下參照附圖2-5描述的皮膚表面區(qū)域)可以為橢圓形、正方形、矩形、六角形以及其它任意適當(dāng)形狀。源110可以與皮膚表面115接觸，或者從一定距離以外將輻射投射至皮膚表面115上。
可以通過任意公知的源120使皮膚體積160的溫度過高即溫度增加，所述源能夠?qū)Ⅲw積160的溫度升高至位于大約37-50℃范圍內(nèi)的值，優(yōu)選大約37-45℃。根據(jù)一天中的時(shí)間，正常體溫可以為36.1℃至37.2℃。在某些實(shí)施方式中，靶區(qū)域的溫度可以增加至大約37-42℃。在某些實(shí)施方式中，靶區(qū)域的溫度升高至大約38-42℃。在其它實(shí)施方式中，靶區(qū)域的溫度可以增加至大約38-41℃。在其它實(shí)施方式中，靶區(qū)域的溫度可以增加至大約38℃。在其它實(shí)施方式中，靶區(qū)域的溫度可以增加至大約39℃。在其它實(shí)施方式中，靶區(qū)域的溫度可以增加至大約40℃。例如，通過將熱空氣投射至區(qū)域150，施加AC或DC電流，或采用傳導(dǎo)熱源(即與表面115接觸的裝置，例如加熱板或加熱墊)以實(shí)現(xiàn)溫度過高。加熱組織的其它例子包括采用超聲和微波輻射，如美國專利No.5230334和4776086中分別所述，所述申請通過引用的方式結(jié)合在本文中。如果需要接觸加熱，所述加熱源可以透過生物刺激輻射，從而可以通過所述加熱源為組織提供生物刺激?？梢栽诠馍锎碳ぬ幚黼A段之前、期間或之間進(jìn)行加熱。
任選地，源120可以為能夠?qū)崿F(xiàn)溫度過高的輻射源。采用輻射達(dá)到的溫度過高也稱為光致溫度過高。輻射源120可以為任何適當(dāng)?shù)牟桓蓴_實(shí)施生物刺激的輻射源。為了實(shí)現(xiàn)溫度過高，可以采用經(jīng)選擇的寬帶源或窄帶源，進(jìn)行加熱，以達(dá)到所需的組織溫度?？梢圆捎萌我膺m當(dāng)?shù)囊粋€(gè)電磁輻射波長或多個(gè)波長，以實(shí)現(xiàn)溫度過高；例如，所述輻射的波長范圍可以為380-2700nm；優(yōu)選500-1250nm，更優(yōu)選650-900nm和/或1000-1250nm。例如，附圖6中的所述源可以加權(quán)的方式組合在一起，從而提供適當(dāng)?shù)臏囟炔ㄐ?。輻射?20的操作可以與皮膚表面115接觸，或者從一定距離以外將輻射投射至皮膚表面115上。
人們認(rèn)為，如果在生物刺激源110和源120的組合輸出的光譜密度中實(shí)施生物刺激的波長占優(yōu)勢，則輻射源120不干擾生物刺激的實(shí)現(xiàn)。例如，實(shí)施生物刺激的波段的波長光譜密度比其它任意波段的光的光譜密度大100倍，優(yōu)選大1000倍。本文中的術(shù)語“光譜密度”定義為在特定帶寬處(例如實(shí)現(xiàn)生物刺激的帶寬)的光子數(shù)。
采用在常規(guī)較小照射區(qū)域(光點(diǎn)直徑小于10mm2的圓形區(qū)域)或較大區(qū)域(光點(diǎn)大小為1cm2-200cm2或以上、包括整個(gè)人體的圓形區(qū)域)中采用的源，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的生物刺激。類似地，在常規(guī)較小區(qū)域(光點(diǎn)直徑小于10mm的圓形區(qū)域)或較大區(qū)域(光點(diǎn)大小為1cm2-200cm2或以上的圓形區(qū)域)中采用的源，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)溫度過高。較大區(qū)域具有一定的優(yōu)勢，所述優(yōu)勢包括但不限于，處理時(shí)間減少。例如，可以采用較大的區(qū)域以處理較大的組織區(qū)域，例如臉、頸、背或大腿。以下參照附圖8-11和13詳細(xì)描述實(shí)施大面積照射的方法。
本發(fā)明認(rèn)識到，當(dāng)待照射體積增加時(shí)，邊緣效應(yīng)減小。當(dāng)靶區(qū)域體積增加時(shí)，經(jīng)散射的輻射位于被照射的體積內(nèi)的概率也增加了。因此，當(dāng)采用更大的光束照射后和/或更大的靶面積時(shí)，輻射可以穿透靶組織至更深的深度。因此，在某些實(shí)施方式中，對組織中較深的深度實(shí)施處理的情況下，采用大面積照射以實(shí)施所述處理。相反，常規(guī)生物刺激設(shè)備采用窄的入射光束，所述光束強(qiáng)烈地減弱，從而包括所述光束的光子不能以足夠高的濃度深深地進(jìn)入真皮和皮下組織(和/或進(jìn)入肌肉和骨)以實(shí)現(xiàn)所需的生物刺激。另外，在常規(guī)生物刺激設(shè)備中，由于在給定時(shí)間內(nèi)僅對較小面積進(jìn)行處理，因此，不存在大面積組織治療所具有的有利效果。在某些實(shí)施方式中，采用大于約0.8cm2(例如，大于1cm2的圓形光點(diǎn))、優(yōu)選大于1.6cm2的照明面積，將光生物刺激輻射引導(dǎo)至皮膚表面，在皮膚表面以下相對較深的深度對組織進(jìn)行生物刺激，由于一次進(jìn)行大面積的處理，從而實(shí)現(xiàn)了時(shí)間效率。一方面，本發(fā)明提供了能夠?qū)嵤┥鲜鎏幚淼难b置。
附圖2描述了本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中對組織體積260進(jìn)行加熱，從而對溫度過高的組織體積260進(jìn)行生物刺激，其中組織體積260與皮膚表面115鄰近，接收生物刺激(非溫度過高)的組織體積270位于體積260的下方。組織體積260由深度區(qū)域230和區(qū)域250限定。根據(jù)本發(fā)明該方面，采用相同的光源210對組織體積260進(jìn)行溫度過高和生物刺激。光源210還對位于深度240處的體積270進(jìn)行生物刺激。
根據(jù)本發(fā)明該方面的實(shí)施方式的另一優(yōu)勢是，相對于附圖1提供的通量，增加源210的通量，從而有效增加了生物刺激區(qū)域的深度。例如，入射至皮膚表面115的通量從100mW/cm2增加至200mW/cm2就足以產(chǎn)生顯著的溫度過高，并將有效生物刺激深度增加30％(與附圖1的深度區(qū)域130相比，包括深度范圍230和240的總生物刺激深度增加)。
通過將電子輻射從窄帶源210引導(dǎo)至區(qū)域250，從而在組織體積260實(shí)現(xiàn)溫度過高和生物刺激。選擇源210的波長，從而實(shí)現(xiàn)所需的光生物刺激結(jié)果，選擇源210的通量，從而實(shí)現(xiàn)如附圖6和7所示的選定溫度波形。如附圖2所示，對體積270(由深度范圍240和面積250限定)實(shí)施生物刺激，其光強(qiáng)度足以實(shí)現(xiàn)生物刺激，但是不足以達(dá)到溫度過高的溫度(即溫度低于38℃)。應(yīng)注意，由于深度區(qū)域240沒有溫度過高，因此，深度區(qū)域230的生物刺激效應(yīng)小于深度區(qū)域240。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，采用常規(guī)小面積照射(例如光點(diǎn)直徑小于10mm的圓形區(qū)域)或較大面積(例如光點(diǎn)大于1cm2至200cm2或以上的圓形區(qū)域)照射，可以實(shí)現(xiàn)生物刺激和光致溫度過高。通常，面積越大，由于散射效應(yīng)的減少，更深的深度區(qū)域230和240在表面115以下延伸。例如，用波長為600-1250nm、流量為0.1-1.0W/cm2、光點(diǎn)直徑為1-200cm的光進(jìn)行照射，暴露80秒之后，可以實(shí)現(xiàn)加熱和對深至30mm處的生物刺激，以及深至30mm-50mm的生物刺激(不存在溫度過高)。
附圖6和7的圖形數(shù)據(jù)表示，采用示例性單色光波長，不對皮膚進(jìn)行降溫(附圖6)以及同時(shí)對皮膚進(jìn)行降溫(附圖7)所達(dá)到的選定溫度波形。尤其是，表2和3的經(jīng)編號的條目分別描述了皮膚表面的通量以及實(shí)現(xiàn)附圖6和7中相應(yīng)編號的穩(wěn)態(tài)溫度波形所需的時(shí)間。應(yīng)這樣理解，附圖6和7的波長為示例性的，可以采用任意適當(dāng)波長的光以實(shí)現(xiàn)溫度過高。附圖6中的示例性波形7描述了從皮膚表面(附圖6中用皮膚深度0表示)延伸的組織體積(例如組織體積260)的溫度過高。還可以采用對應(yīng)于示例性波形1-6和8-10的源，通過適當(dāng)增加所述源的功率以達(dá)到更大的通量，以實(shí)現(xiàn)從皮膚表面延伸的組織體積(例如組織體積260)的溫度過高。
表2不采取主動降溫，將身體加熱至+42℃的通量以及最小暴露時(shí)間
表3對皮膚表面進(jìn)行主動降溫將溫度降至+36℃，將身體加熱至+42℃的通量以及最小暴露時(shí)間
附圖12A描述了皮膚表面溫度，所述皮膚表面溫度作為暴露于通量為680mW/cm2的800nm輻射的時(shí)間的函數(shù)，其中所述光束的直徑大于2.5cm。采用計(jì)算機(jī)模型計(jì)算附圖12A所述的數(shù)據(jù)，所述模型包括以下假設(shè)3mm皮膚厚度、5mm皮下脂肪厚度、肌肉在皮下脂肪下延伸、體溫為37℃。附圖12B描述了對應(yīng)于附圖2的實(shí)施方式的溫度波形，其中皮膚表面被降溫并保持在36℃。附圖12B的溫度波形對應(yīng)于表3的數(shù)據(jù)，采用計(jì)算機(jī)模型計(jì)算附圖12B的數(shù)據(jù)，其包括以下假設(shè)3mm皮膚厚度、5mm皮下脂肪厚度、肌肉在皮下脂肪下延伸、體溫為36℃。
附圖3描述了本發(fā)明的第三方面，在皮膚表面115以下深度范圍330的組織體積360產(chǎn)生光生物刺激，對皮膚表面115進(jìn)行降溫。可以通過對皮膚表面115進(jìn)行降溫，從而抑制或減少位于深度區(qū)域320處的組織體積380的光生物刺激的效能。組織體積360由深度范圍330和面積350限定。在組織體積360的所有部分均不產(chǎn)生溫度過高。
為了對體積360施加光生物刺激(無溫度過高)以及對體積380施加被抑制的生物刺激或者效能降低的生物刺激，源310將位于1-10000mW/cm2范圍內(nèi)的輻射投射至皮膚表面，而且冷卻器312對皮膚表面進(jìn)行冷卻，從而將體積380的溫度降低至低溫(即低于正常體溫的溫度)，所述體積380由面積350和深度范圍320限定。冷卻器312可以為任何適當(dāng)?shù)睦鋮s器，例如風(fēng)扇、冷(低于36℃)流體(即液體或氣體)的流動、低溫噴霧、汽化乳劑、與皮膚接觸的冷卻板或窗口、或者其它接觸或非接觸性冷卻器。
可以將靶區(qū)域的溫度降低至大約0-36℃，或者大約10-36℃，或者大約15-36℃，或者大約20-36℃，或者大約28-36℃。還可以采用低溫以保護(hù)皮膚免受照射產(chǎn)生的熱量所導(dǎo)致的損傷。另外，通過降低溫度，可以減少生物刺激的效能或者抑制生物刺激。多種因素可以引起效能的降低，包括血液微循環(huán)降低、較低溫度導(dǎo)致的相關(guān)生化反應(yīng)減慢。靶區(qū)域的冷卻可以減慢代謝和生理過程，并減少細(xì)胞尤其是神經(jīng)元的需氧量。必須注意防止凍傷，在低于0℃的溫度可以發(fā)生凍傷。另外，總的體溫(即直腸溫度)不應(yīng)低于大約28℃，在該溫度點(diǎn)，喪失了恢復(fù)正常溫度的能力。在某些實(shí)施方式中，低于0℃的溫度可以用于較小靶區(qū)域并持續(xù)較短時(shí)間。
在某些方面，低溫可導(dǎo)致生物刺激增加。溫度的降低導(dǎo)致生成特定冷休克蛋白，以及細(xì)胞膜或脂肪細(xì)胞的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生相轉(zhuǎn)移。靶區(qū)域的所述改變可以增加對特定疾病或美容狀況進(jìn)行處理的生物刺激的效能。
例如，為了實(shí)現(xiàn)溫度不高的生物刺激，波長為500-1200nm、通量為1-100mW/cm2、光束面積為0.8cm2(例如，在靶區(qū)域的光點(diǎn)大小為1cm2的圓形面積)、時(shí)間間隔大約60秒的照射將在25mm深度處實(shí)現(xiàn)生物刺激。如果皮膚表面115保持在0-32℃，將在處理區(qū)域360上方的體積380處產(chǎn)生低溫，從而使該體積的生物刺激降低或抑制。在某些實(shí)施方式中，低溫可以增強(qiáng)生物刺激。
附圖4描述了本發(fā)明的另一方面，其中加熱組織體積460，從而對溫度過高的組織體積460施加生物刺激，其中組織體積460位于皮膚表面115下方選定的深度，體積(溫度不高)465，470分別位于體積460的上方和下方。通過冷卻器412抑制體積465的過高溫度，對體積470的加熱不足以達(dá)到溫度過高。組織體積460由深度范圍430和區(qū)域450限定。
為了在體積460處實(shí)現(xiàn)光生物刺激和溫度過高，源410將位于10-10000mW/cm2范圍內(nèi)的輻射投射至皮膚表面115，冷卻器412對皮膚表面進(jìn)行冷卻(0-30℃)以抑制高溫?？梢酝ㄟ^相對大面積的照明(例如，光點(diǎn)直徑大約1cm-200cm或更高的圓形面積)采用生物刺激源實(shí)現(xiàn)處理，例如附圖4所述的處理。于2002年6月19日提交的題目為“Method and Apparatus for Photothermal Treatment of Tissueat a Depth(對位于一定深度的組織進(jìn)行光熱處理的方法和裝置)”的美國臨時(shí)申請60/389871中描述了對組織體積進(jìn)行加熱，所述組織體積位于皮膚表面下的選定深度，上述申請通過引用的方式結(jié)合在本文中。
例如，為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明該方面的光生物刺激和溫度過高，采用波長為500-1250nm、通量為100-10000mW/cm2、照射面積為0.8cm2的照射，暴露于所述照射60秒之后，將在皮膚表面以下0-50mm的深度實(shí)現(xiàn)生物刺激，如果皮膚表面保持在0-30℃，可以在皮膚表面以下0.2-30mm的深度實(shí)現(xiàn)溫度過高?？梢圆捎孟鄬^大的面積(例如，光點(diǎn)直徑大約1cm-200cm或更高的圓形面積)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明該方面的處理。
附圖5描述了本發(fā)明的另一方面，其中源510對組織體積560進(jìn)行加熱，從而在該溫度過高的組織體積進(jìn)行強(qiáng)化生物刺激，組織體積560位于皮膚表面115下方選定的深度。在加熱的同時(shí)或者之后，通過冷卻源512對皮膚表面550進(jìn)行降溫。生物刺激(體溫不高)發(fā)生在位于體積560下方的體積540處。組織體積560由深度范圍530和區(qū)域550限定。
如上附圖4所述，抑制靠近皮膚表面的體積520的生物刺激效能。然而，根據(jù)本發(fā)明的該方面，僅僅在體積560處產(chǎn)生溫度過高。
例如，為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明該方面的光生物刺激和溫度過高，采用波長為500-1250nm、通量為100-10000mW/cm2、照射面積為0.8cm2的照射，暴露于所述照射60秒之后，在皮膚表面以下0.1-50mm的深度實(shí)現(xiàn)生物刺激，如果皮膚表面保持在0-30℃，可以在皮膚表面以下0.2-30mm的深度實(shí)現(xiàn)溫度過高?？梢圆捎孟鄬^大的面積(例如光點(diǎn)直徑大約1cm-200cm或更高的圓形面積)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明該方面的處理。
附圖7描述了圖形數(shù)據(jù)以及對應(yīng)的列表數(shù)據(jù)，采用示例性單色光波長以實(shí)現(xiàn)選定的溫度波形，其中將皮膚表面降至10℃，在靠近皮膚表面的組織區(qū)域的光生物刺激受到抑制。尤其是，表3中經(jīng)編號的條目描述了皮膚表面的通量，以及實(shí)現(xiàn)附圖7中對應(yīng)編號的穩(wěn)態(tài)溫度波形所需的時(shí)間。應(yīng)這樣理解，附圖6和7中的波長為示意性的，可以采用任意適當(dāng)?shù)牟ㄩL以實(shí)現(xiàn)溫度過高和生物刺激。
盡管上述討論描述了靜態(tài)(即不移動的)輻射源，通過在皮膚表面移動輻射源的輸出頭，可以實(shí)現(xiàn)需要的光生物刺激和光致溫度過高組合，從而達(dá)到所需的組織溫度和/或傳遞所需的光量以實(shí)現(xiàn)生物刺激。根據(jù)需要，所述頭部可以在每個(gè)皮膚表面區(qū)域單次或多次移動，從而達(dá)到所需的治療效果?？梢酝ㄟ^在皮膚表面移動光源，從而實(shí)現(xiàn)一定組織體積的高溫，這是因?yàn)闄C(jī)體組織需要相對較長的熱弛豫時(shí)間。Altshuler等的美國專利No.6273884B1(于2001年8月14日公開，題目為“Method and Apparatus for Dermatology Treatment(皮膚治療的方法和裝置)”)中公開了有關(guān)移動光源以及對組織進(jìn)行加熱的具體細(xì)節(jié)，所述申請通過引用的方式結(jié)合至本文?？梢酝ㄟ^在皮膚上以一定速率移動光源輸出頭以及/或反復(fù)多次，以實(shí)現(xiàn)光生物刺激，從而將所需要的光子數(shù)量傳遞至經(jīng)處理的組織體積。
本發(fā)明的上述方面在高溫和/或低溫組織體積上施加生物刺激。對于這些方面，可以同時(shí)采用加熱源和生物刺激輻射源，對于某些實(shí)施方式，它們可以為同一源，或者在施加光生物刺激輻射過程中可以中止所述加熱源，或者所述加熱源的量可以減少以維持高溫條件。
附圖8的示意圖表述了適合用于附圖2所述本發(fā)明方面的光投射系統(tǒng)800。光投射系統(tǒng)800由輻射源802和透鏡系統(tǒng)820構(gòu)成。輻射源可以為任意適當(dāng)?shù)恼瓗г矗糜诋a(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的參照附圖2上述實(shí)施方式的溫度過高和生物刺激。例如，所述源可以為激光器(例如連續(xù)波二極管激光器、輸出功率為90W，在805nm處發(fā)射)或激光器陣列、LED(或LED陣列)或燈。來自源802的輻射可以與光纖803(例如，1mm核心石英-聚合物纖維)或適當(dāng)?shù)墓饫w束耦合，所述光纖的近端與光源802結(jié)合。
透鏡系統(tǒng)820可以為任意適當(dāng)?shù)耐哥R系統(tǒng)，用于將來自源802的光傳遞至患者的皮膚表面，其通量和光束大小如上文參照附圖2所述。在一個(gè)實(shí)施方式中，透鏡系統(tǒng)820包括負(fù)透鏡806以及形成準(zhǔn)直輸出光束810的正透鏡808。在系統(tǒng)800的一個(gè)實(shí)施方式中，透鏡806為折射透鏡，透鏡808為Fresnel透鏡。Fresnel透鏡可以提供安全效果(例如，由于減少了斑點(diǎn)，得到更加均勻的光照圖案)。作為該實(shí)施方式的一個(gè)例子，透鏡806為焦距25mm、直徑25mm的負(fù)透鏡，透鏡808為焦距152mm、直徑為152mm的Fresnel透鏡，輻射源802和透鏡806之間的距離為20mm，透鏡806和808之間的距離為105mm。
根據(jù)本發(fā)明的某些方面，與發(fā)出光束較小的常規(guī)低功率激光源相比，具有較大直徑的輸出光束將窄帶光(例如，激光或者單色過濾光)引入真皮和皮下組織更深的地方。例如，根據(jù)上述透鏡系統(tǒng)820的示意性實(shí)施方式，對于90W的源，透鏡系統(tǒng)820產(chǎn)生了直徑為160mm的輸出光束810，并具有200mW/cm2至2000mW/cm2的輸出通量(在距離透鏡808 23cm的地方)。
附圖13A為根據(jù)本發(fā)明的光投射系統(tǒng)1300的示例性實(shí)施方式，其能夠根據(jù)附圖1和3、4和5所述的方案實(shí)施本發(fā)明。例如，投射系統(tǒng)1300可以為任意系統(tǒng)，其提供的輸出光束在皮膚表面1350具有適當(dāng)?shù)牟ㄩL和通量。在一個(gè)實(shí)施方式中，投射系統(tǒng)1300包括光源1302，光學(xué)元件1304、1306、1312、1314和1308。附圖13B給出一組示例性的透鏡參數(shù)。
光學(xué)元件1306和1314可以沿著光軸1301移動，從而輸出光束1310具有可變直徑。例如，透鏡1306和1314可以連接至剛性框架1316(例如，移動階段)，從而使透鏡1306和1314沿系統(tǒng)1300的光軸1301同步移動。上述移動使輸出光束1310的光束寬度發(fā)生變化(例如改變光點(diǎn)大小)，并使皮膚表面1350的通量發(fā)生相應(yīng)改變。例如，系統(tǒng)1300可以使光點(diǎn)直徑在4cm至8cm之間連續(xù)變化，使通量在相應(yīng)的7W/cm2至2W/cm2范圍內(nèi)變化，假設(shè)源1302是90W的源。應(yīng)注意，通過適當(dāng)選擇元件和源1302，可以將激光系統(tǒng)1300設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本文任意所述的輸出光束1310以及任意適當(dāng)?shù)妮敵雒芏取?br> 系統(tǒng)1300包括至少一個(gè)空氣管1318，其近端與冷或熱空氣源(未示出)相連，并且其遠(yuǎn)端提供有指向患者皮膚1350的氣流1320。例如，來自所述至少一個(gè)空氣管1318的總氣流額可以為至少50m3/分鐘，以根據(jù)附圖3-5所述的實(shí)施方式改變空氣溫度(例如，皮膚表面1350的溫度為0℃至45℃)；根據(jù)附圖1，在皮膚表面1350提供熱氣流。通過改變光束直徑以及空氣溫度，采用附圖13A的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)附圖1、3、4和5的所有方案。盡管通過指定光束直徑對附圖8和13A進(jìn)行了描述，但是應(yīng)注意，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置孔徑，可以得到任意形狀的光束。
附圖9A是微光投射系統(tǒng)900的第一示例性實(shí)施方式，用于在不平表面950上形成基本均勻的照明，所述不平表面例如患者的頭部或大腿。來自源902的經(jīng)準(zhǔn)直的光束并引導(dǎo)至分束器904，從而形成多個(gè)光束部分905a-c。在所述實(shí)施方式中，分束器904形成三個(gè)組成光束部分905a，905b以及905c，但是具有兩個(gè)或多個(gè)光束部分的光投射系統(tǒng)900具有優(yōu)勢。光束部分905b直接被引導(dǎo)至表面950，光束部分905a和905c分別被引導(dǎo)至反射鏡910a和910b，然后改變方向至表面950的側(cè)面?？梢赃x擇分束器904、反射鏡910a、910b的通光孔徑或者其它孔徑，從而在表面950上達(dá)到任意所述的照射面積(例如1-200cm2)。通過阻斷光束910a和910b中的一個(gè)，可以改變光投射系統(tǒng)900(例如治療患者臉部一側(cè))。
附圖9B為分束器904的一個(gè)例子的示意圖。分束器904為棱鏡，其具有兩個(gè)平坦表面912a、912b，以及一個(gè)表面913，所述兩個(gè)平坦表面適當(dāng)?shù)爻梢欢ń嵌葟亩鴮⒐庖龑?dǎo)至反射鏡910a、b，所述表面913具有將光延伸至表面950前部的反向能力(negative power)。
附圖10為光投射系統(tǒng)1000的第二示例性實(shí)施方式的示意圖，用于在不平坦表面950上形成基本均勻的照明。光投射系統(tǒng)1000具有頭部1002，適于將光投射至兩個(gè)方向。第一部分光1006沿第一方向至弧形反光器1004，然后到達(dá)表面950，第二部分1008沿第二方向至表面950。第一部分光1006直接或經(jīng)光學(xué)元件(透鏡1005)投射至反光器1004，第二部分1008直接或經(jīng)光學(xué)元件(例如透鏡1009)投射至表面950。
反光器1004可以具有任意適當(dāng)?shù)男螤?，以進(jìn)行經(jīng)選定的處理。在某些實(shí)施方式中，反光器1004設(shè)計(jì)成表面950的中心1010(例如患者頭部的中心)基本位于反光器1004的曲率中心?；蛘?，反光器1004可以具有橢圓形曲面，表面950的中心1010(例如患者頭部的中心)基本位于反光器1004的一個(gè)焦點(diǎn)，以及表面950的中心1010位于反光器1004的第二焦點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，反光器1004可以為漫反射鏡。
投射系統(tǒng)1000可以包括控制模塊1016，該模塊包括電源以及控制電子儀器。另外，光源(未示出)可以安裝在頭部1002；或者，光源可以安裝在模塊1016中，并通過光纖或纖維束傳遞至頭部1002。光源可以為窄帶(例如二極管激光器，LED)，或?qū)拵?例如經(jīng)過濾的燈)?；蛘?，光源可以為窄帶和寬帶源的結(jié)合。任選地，根據(jù)上述實(shí)施方式，可以將冷或熱空氣從頭部1002引導(dǎo)至表面950。
附圖11A、11B和11C為光投射系統(tǒng)1100實(shí)施方式的第三個(gè)例子的示意圖，用于在不平坦表面950上形成基本均勻的照明，其中可旋轉(zhuǎn)的頭部1102將光從表面1110反射至表面950。在附圖11A中，可旋轉(zhuǎn)的頭部1102設(shè)置為將光引導(dǎo)至表面950的前部。在附圖11B中，可旋轉(zhuǎn)頭部1102設(shè)置為將光引導(dǎo)至表面950的第一側(cè)面部分。在附圖11C中，可旋轉(zhuǎn)頭部1102設(shè)置為將光引導(dǎo)至表面950的第二側(cè)面部分。
任選地，頭部1102可以省略，并用安裝在表面1110上的源代替，從而所述源移動至表面1110上的不同位置，將光引導(dǎo)至附圖11A-11C所示的每個(gè)部分。另外，可以在表面1110上安裝多個(gè)源，并選擇性地進(jìn)行照明，從而將光引導(dǎo)至各個(gè)部分。
另一方面，本發(fā)明提供了一種反饋機(jī)制，將靶區(qū)域的溫度控制在選定范圍內(nèi)，同時(shí)引發(fā)靶區(qū)域內(nèi)和/或靶區(qū)域上方、下方以及附近體積的生物刺激。所述反饋機(jī)制可以用于控制靶區(qū)域的加熱和降溫。參照附圖14，在示例性實(shí)施方式中，電磁輻射源1410產(chǎn)生輻射，對患者皮膚表面部分1450進(jìn)行照明，從而照射一定體積的患者組織1460，所述組織體積從皮膚表面1415延伸至皮膚下方的給定深度1430。所述輻射包括一個(gè)或多個(gè)引起所述被照射的組織體積1460產(chǎn)生生物刺激的波長組分。另一源1420，例如獨(dú)立的電磁輻射源，采用具有適于加熱組織的波長組分的輻射，對皮膚表面區(qū)域1450進(jìn)行照明，從而控制被照射體積的溫度。傳感器1470，例如光學(xué)高溫計(jì)，測量被照明的皮膚部分1450的溫度，并將所述測量溫度傳遞至反饋控制電路1480。所述反饋電路1480比較所述經(jīng)測量的溫度與至少一個(gè)閾值溫度，如果需要，基于所述比較，將反饋信號傳遞至源1420。例如，如果所述測量溫度超過預(yù)先確定的上限，例如當(dāng)患者皮膚的表面區(qū)域1450部分被加熱而產(chǎn)生溫度過高，則所述反饋電路將信號傳導(dǎo)至源1420，從而降低傳導(dǎo)至皮膚部分1450的熱量。另外，如果經(jīng)測量的溫度低于預(yù)先確定的下限，所述反饋電路可以指導(dǎo)源1420以增加傳遞至皮膚部分1450的熱量。這樣，可以主動地將被照射皮膚部分1450以及由此的靶區(qū)域1460的溫度維持在操作溫度的選定范圍內(nèi)。例如，上述反饋機(jī)制可以確保所述操作溫度保持在39℃的±1℃范圍內(nèi)。本領(lǐng)域具有大量公知的適用于本發(fā)明的傳感器和反饋電路。
基于上述實(shí)施方式，在不超出常規(guī)實(shí)驗(yàn)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉或者能夠確定本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢。因此，除了所附權(quán)利要求所示之外，本發(fā)明并不局限于所述經(jīng)特別顯示和描述的內(nèi)容。所有在本申請中引用的參照文獻(xiàn)、專利以及公開的專利申請的所有內(nèi)容均通過引用的方式結(jié)合在本文中。
權(quán)利要求
1.一種對患者的靶區(qū)域進(jìn)行生物刺激的裝置，包括第一源，用于產(chǎn)生電磁輻射，所述輻射具有一個(gè)或多個(gè)適于在所述靶區(qū)域內(nèi)引發(fā)生物刺激的波長組分；輻射引導(dǎo)裝置，其與所述源光學(xué)結(jié)合，將所述輻射傳遞至所述靶區(qū)域，以及與所述靶區(qū)域相連的第二源，用于控制所述靶區(qū)域的溫度，從而調(diào)節(jié)由所述電磁輻射引起的生物刺激效能。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一源產(chǎn)生的輻射具有小于大約100nm的帶寬。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一源產(chǎn)生基本為單色的輻射。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一源產(chǎn)生的輻射具有一個(gè)或多個(gè)位于大約380nm至大約1250nm范圍內(nèi)的波長組分。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二源包括產(chǎn)生適于加熱所述靶區(qū)域的電磁輻射源，從而增強(qiáng)生物刺激的效能。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述第二源產(chǎn)生的輻射具有一個(gè)或多個(gè)位于大約380nm至大約2700nm范圍內(nèi)的波長組分。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述輻射引導(dǎo)裝置包括透鏡系統(tǒng)，用于將來自第一源的生物刺激輻射傳遞至靶區(qū)域。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述透鏡系統(tǒng)包括Fresnel透鏡。
9.如權(quán)利要求5所述的裝置，進(jìn)一步包括在其輸入端與所述第一輻射源結(jié)合并在其輸出端與所述透鏡系統(tǒng)結(jié)合的光纖，從而將由所述輻射源產(chǎn)生的光引導(dǎo)至所述透鏡系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述透鏡系統(tǒng)包括至少一個(gè)可移動的透鏡，從而可以對所述第一源產(chǎn)生的輻射光束的橫截面積進(jìn)行調(diào)整，以照射所述靶區(qū)域。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述輻射引導(dǎo)裝置包括分束器，用于接受來自所述第一源的輻射光束，從而產(chǎn)生多個(gè)光束部分，以及一個(gè)或多個(gè)選擇性與所述分束器光學(xué)結(jié)合的反射表面，從而將一個(gè)或多個(gè)所述光束部分引導(dǎo)至患者皮膚表面，以照射所述靶區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述反射表面允許對所述皮膚表面進(jìn)行基本均勻的照明。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述分束器包括棱鏡。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述至少一個(gè)反射表面具有曲線輪廓。
全文摘要
通過結(jié)合光生物刺激以及對處理區(qū)域進(jìn)行加熱和/或冷卻，本發(fā)明提供了用于調(diào)節(jié)疾病和/或美容治療的效能和/或增加其效率的裝置。一方面，通過控制靶區(qū)域和/或其周圍體積的溫度，本發(fā)明的裝置調(diào)節(jié)靶區(qū)域的光生物刺激的效能。根據(jù)本發(fā)明的某些方面，對組織進(jìn)行加熱，從而對溫度過高的組織進(jìn)行生物刺激。另外，可以冷卻部分靶區(qū)域，對位于皮膚表面以下預(yù)定深度的特定區(qū)域進(jìn)行選擇性的靶生物刺激。還提供了反饋機(jī)制，從而可以選擇性地并精確地控制靶區(qū)域的溫度。
文檔編號A61B17/00GK1723058SQ200380105342
公開日2006年1月18日 申請日期2003年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月7日
發(fā)明者G·B·阿爾特舒勒, I·亞羅斯拉夫斯基, M·潘克拉托夫, D·加爾 申請人:帕洛瑪醫(yī)療技術(shù)公司