DE69825447T2 - Gerät zur dermatologischen behandlung - Google Patents

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    • A61N5/0616Skin treatment other than tanning
    • A61N5/0617Hair treatment

Description

  • Verwandte Anmeldungen
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen Spezifikationen 60/046542, eingereicht am 15. Mai 1997, und 60/077726, eingereicht am 12. März 1998.
  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einsetzen optischer Strahlung zur Behandlung von dermatologischen Problemen und insbesondere eine Vorrichtung, die aufgrund der Verwendung von Dauerstrichstrahlung (CW)(dieser Begriff wird nachfolgend definiert), Erhitzen des Behandlungsbereiches vor der Bestrahlung und/oder der Anwendung von Techniken für eine verbesserte Strahlungsausnutzung weniger Energie und/oder eine kostenärmere Strahlungsquelle benötigt.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Laser, Lampen und andere elektromagnetische Strahlungsquellen, insbesondere in den optischen Wellenbanden, werden in zunehmendem Maße für verschiedene dermatologische Behandlungen und insbesondere zum Entfernen von unerwünschten Haaren, Besenreisern, Beinvenen, sonstigen Venen oder anderen durch die Haut des Patienten sichtbaren Blutgefäßen, Läsionen, Feuermalen, Tätowierungen und dergleichen eingesetzt. Bei der Durchführung solcher Behandlungen ist es wünschenswert, die Kosten für die Behandlungen unter Erzielung der gewünschten Ergebnisse so niedrig wie möglich und das Verletzungsrisiko für den Patienten minimal zu halten.
  • Das Patent WO 96/23447 lehrt einen mit optischen Impulsen arbeitenden Haarentfernungsapplikator, der gegen die Haut gedrückt wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Der Applikatorkopf umfasst eine Lichtquelle, einen Kopf mit einem Lichtkanal, der zu einer Strahlungsapertur führt, und ein Kühlsystem, um die Haut in Kontakt mit dem Applikator zu kühlen und Verbrennungen der Epidermis zu vermeiden. Licht wird als einzelne, kontinuierliche Impulse oder Folgen von dicht beabstandeten kurzen Impulsen emittiert.
  • Da Dauerstrichlaser (CW) und andere CW-Strahlungsquellen gewöhnlich wesentlich kostenärmer sind als pulsierte Quellen von vergleichbarer Wellenlänge und Energie, würde man es aus Kostengründen vorziehen, für solche dermatologischen Behandlungen CW-Quellen anstatt pulsierte Quellen zu verwenden. Um jedoch das Verletzungsrisiko für den Patienten zu vermeiden, muss die Dauer der Energieanwendung auf einen bestimmten Bereich der Haut des Patienten geregelt werden, was im Allgemeinen zur Verwendung teurerer pulsierter Lichtquellen für die verschiedenen dermatologischen Behandlungen führt.
  • Überdies besteht die einzige Möglichkeit, die Strahlung zu den Bereichen zu bringen, in denen eine Behandlung gewünscht wird, und diese Bereiche sind normalerweise in der Dermis, darin, die Strahlung durch die darüber liegende Epidermis zu einem solchen Bereich zu übertragen, und ein Teil der einfallenden Strahlung wird von der Epidermis absorbiert, wodurch diese potentiell beschädigt wird. Dies ist besonders dort ein Problem, wo Melanin in der Dermis angepeilt wird, wie dies z. B. bei verschiedenen Haarentfernungsbehandlungen der Fall ist, da es hier zu einer erheblichen Konzentration von Melanin im unteren Teil der Epidermis am DE-Übergang (Dermis/Epidermis) kommt. Ferner, je tiefer die Behandlung in die Dermis eindringen soll und/oder je größer das behandelte Element ist, desto mehr Energie wird benötigt, was im Allgemeinen die Verwendung von leistungsstärkeren Lasern oder anderen Strahlungsquellen und/oder den Betrieb einer solchen Quelle für längere Zeitdauern beinhaltet. Dies erhöht das Potential für epidermale Schäden noch weiter.
  • Es wurden in der Vergangenheit Versuche unternommen, mit einer CW-Strahlungsquelle wie z. B. dem Laser über einen Behandlungsbereich zu tasten, was dadurch erfolgte, dass die Strahlungsquelle von der Haut beabstandet wurde, um die Bewegung der Quelle zu erleichtern. Diese derzeit zum Schützen der Epidermis eingesetzten Techniken beinhalten jedoch häufig eine Kontaktkühlung der Epidermis und die Behandlung wird für bestimmte Behandlungen wie Haarentfernung wünschenswerterweise auch mit Druck durchgeführt, der auf die Haut des Patienten aufgebracht wird. Strahlung durch die Verwendung eines Kopfes in Kontakt mit der Haut ermöglicht auch eine wirksamere Übertragung von Energie in die Haut des Patienten, wodurch die für eine bestimmte Behandlungsenergiedichte erforderliche Größe der Quelle reduziert wird und somit die Kosten für eine solche Quelle reduziert werden. Diese Kosten könnten noch weiter reduziert werden, wenn die Strahlungsquelle nicht die einzige zum Erhitzen des behandelten Bereiches verwendete Quelle wäre.
  • Ein weiteres Problem bei der Durchführung von dermatologischen Behandlungen mit Laser, besonders dann, wenn eine solche Behandlung über einen Bereich durchgeführt werden soll, der größer ist als die optische Apertur des verwendeten Applikators, besteht darin, eine im Wesentlichen gleichförmige Bestrahlung über den Bereich zu erzielen, so dass ausreichend Strahlung auf alle Abschnitte des Bereiches aufgebracht wird, um die gewünschte Behandlung zu erzielen, während kein Teil des Bereiches soviel Strahlung erhält, dass thermische Schäden an der Haut verursacht werden. Eine solche gleichförmige Strahlung lässt sich mit einer pulsierten Quelle nur schwer erzielen, die gewöhnlich eine kreisförmige Apertur verwendet. Dabei wird typischerweise so verfahren, dass ein Punkt mit einem bestimmten Impuls bestrahlt und der Kopf dann zu einem nächsten Punkt zur Bestrahlung verschoben wird. Wenn sich die Punkte nicht überlappen, dann gibt es keine Teile des behandelten Bereiches, die keine Strahlung erhalten, und leider ist der Strahlungsausgang häufig nicht über die gesamte optische Apertur gleichförmig und ist in der Nähe der Mitte eher größer und an den Rändern eher kleiner. Somit gibt es im Allgemeinen zwischen benachbarten Punkten eine gewisse Überlappung. Dies führt jedoch in einigen Teilen des behandelten Bereiches dazu, dass diese wenigstens eine doppelte Strahlendosis erhalten, und dies bedeutet eine potentielle Gefahr für thermische Schäden in diesen Überlappungsbereichen. Daher ist eine im Wesentlichen gleichförmige Bestrahlung eines Behandlungsbereiches mit einer pulsierten Strahlungsquelle praktisch unmöglich, wenn existierende Techniken zum Einsatz kommen.
  • Ein weiteres Problem, das die für die verwendete Strahlungsquelle benötigte Energie erhöht, ist, dass für existierende Systeme das Erhitzen des Ziels zum Erzielen des gewünschten therapeutischen Effekts allein durch Strahlung aus der Strahlungsquelle erzielt wird. Wenn die Temperatur des Ziels durch eine Art Vorerhitzung des Zielvolumens erhöht werden könnte, dann würde die Menge an von der Strahlungsquelle zum Vollenden der Arbeit benötigter Energie erheblich reduziert. Eine solche Vorerhitzung müsste jedoch auf eine solche Weise erzielt werden, dass die Kosten für eine solche Vorerhitzung nicht höher sind als die Einsparungen, die man durch reduzierte Anforderungen an die Strahlungsquelle erzielt.
  • Somit besteht Bedarf an einer verbesserten Vorrichtung zur Verwendung von Strahlung und insbesondere optischer Strahlung zur Behandlung verschiedener dermatologischer Zustände, eine Technik, die die Kosten reduziert und die Sicherheit erhöht, indem eine CW-Quelle anstatt einer pulsierten Quelle verwendet werden kann, indem ein behandelter Bereich im Wesentlichen gleichförmig bestrahlt wird, wobei dieser Bereich größer ist als die optische Apertur des verwendeten Strahlungsapplikators, indem ein anderes Mittel als die Strahlungsquelle verwendet wird, um den behandelten Bereich wenigstens teilweise zu erhitzen, um die von der Strahlungsquelle zum Erzielen der gewünschten Behandlung benötigte Energie zu reduzieren und/oder um eine Kontaktkühlung/-vorerhitzung sowohl für einen höheren epidermischen Schutz als auch für einen erhöhten Energietransfer zur weiteren Reduzierung der Quellenkosten zuzulassen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Im Einklang mit dem oben Gesagten stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Bewirken einer selektierten dermatologischen Behandlung auf einem Bereich der Haut eines Patienten bereit, bei dem ein Kopf mit wenigstens einem optisch transparenten Kanal, der durch diesen verläuft, mit der Haut des Patienten im behandelten Bereich in Kontakt gebracht wird. Der wenigstens eine Kanal hat ein distales Ende in Kontakt mit einem Segment der Haut des Patienten, wobei dieses Segment kleiner ist als der behandelte Bereich. Der Kopf wird mit einer gewählten Geschwindigkeit über den Behandlungsbereich bewegt, wobei die Geschwindigkeit vorzugsweise im Wesentlichen gleichförmig ist, und bleibt dabei in Kontakt mit der Haut des Patienten, und es wird CW-Strahlung mit einer Wellenlänge, die für die gewählte dermatologische Behandlung geeignet ist, durch den wenigstens einen Kanal auf die Haut des Patienten aufgebracht, während sich der Kopf darüber bewegt.
  • Für bevorzugte Ausgestaltungen besteht wenigstens der Teil des Kopfes, der mit der Haut des Patienten in Kontakt ist, aus einem wärmeleitenden Material, und der Kopf wird benutzt, um die Temperatur der Haut des Patienten in dem zu behandelnden Bereich vor der Behandlung, während der Behandlung und/oder nach der Behandlung zu regeln. Insbesondere kann der Teil des Kopfes, der vor der Bestrahlung über den Behandlungsbereich passiert, so erhitzt werden, dass das Segment des behandelten Bereiches vor der Behandlung auf eine Temperatur erhitzt wird, die unter der Temperatur liegt, bei der es zu thermischen Schäden an der Haut kommt. Alternativ kann dieser Teil des Kopfes zum Kühlen des zu behandelnden Segmentes oder wenigstens der epidermischen Schicht davon gekühlt werden, um diese Schicht vor Schäden zu schützen. Für eine Ausgestaltung der Erfindung wird der Vorderabschnitt des Kopfes vor dem wenigstens einen Kanal, durch den Strahlung auf den Behandlungsbereich aufgebracht wird, in einen ersten und einen zweiten Abschnitt unterteilt, die thermisch voneinander isoliert sind, wobei der erste Abschnitt von einer ersten Komponente erhitzt und der zweite Abschnitt von einer zweiten Komponente gekühlt wird. Dies führt zu einer Vorerhitzung des zu behandelnden Bereiches oder Volumens und zum Kühlen der Epidermis oberhalb eines solchen Behandlungsbereiches vor der Behandlung. Entweder der optische Kanal selbst oder der Bereich darum herum kann ebenfalls gekühlt werden, um die Epidermis des Patienten während der Bestrahlung zu kühlen, und der Hinterabschnitt des Kopfes hinter dem wenigstens einen optischen Kanal kann ebenfalls gekühlt werden, um die Epidermis noch weiter zu schützen.
  • Die Vorrichtung kann auch einen Handgriff aufweisen, der von dem Kopf vorsteht und der für die Verwendung durch einen Bediener zum Bewegen des Kopfes über den Bereich geeignet ist, und einen Anzeiger für die Geschwindigkeit der Kopfbewegung. Der optisch transparente Kanal kann eine einzelne längliche Leitung mit einem Hohlleiter oder einer Linse sein, der/die wenigstens teilweise durch die Leitung verläuft und vom Boden des Kopfes vorsteht. Für wenigstens eine Ausgestaltung der Erfindung wird dieser Hohlleiter während der Behandlung gekühlt.
  • Alternativ kann der wenigstens eine optisch transparente Kanal eine Mehrzahl von ersten optischen Hohlleiterelementen aufweisen, die in einem ersten Winkel abgewinkelt sind, und eine Mehrzahl von zweiten optischen Hohlleiterelementen, die in einem zweiten Winkel abgewinkelt sind, wobei die ersten und zweiten Winkel so gewählt sind, dass durch die ersten und zweiten optischen Hohlleiterelemente passierendes Licht in einer gewählten Tiefe konvergiert, wobei diese Tiefe vorzugsweise die Tiefe in dem behandelten Bereich ist, in der die dermatologische Behandlung erfolgen soll (zuweilen auch als Zielvolumen oder Ziel bezeichnet). Für einige Ausgestaltungen der Erfindung wird eine Aussparung in einer Oberfläche des Kopfes in Kontakt mit der Haut des Patienten ausgebildet, und diese Aussparung befindet sich am distalen Ende der optischen Hohlleiterelemente. Für diese Ausgestaltung ist die gewählte Tiefe oder das gewählte Ziel vorzugsweise an einem gewählten Ort in der Aussparung, und es ist ein Mittel vorgesehen, um die Haut in dem behandelten Bereich in die Aussparung zu bewegen, während diese darüber passiert. Haut kann beispielsweise durch Beaufschlagen der Aussparung mit Saugdruck oder durch Gestalten der Aussparung auf eine solche Weise in diese bewegt werden, dass aufeinander folgende Hautfalten in diese gedrängt werden, während der Kopf über den Bereich bewegt wird, wobei die Kontaktfläche des Kopfes in Druckkontakt mit der Haut des Patienten ist. Für eine Ausgestaltung, in der die Vorrichtung eine Haarentfernungsvorrichtung ist, kann die Aussparung so bemessen werden, dass sie normalerweise eine Falte der Haut des Patienten aufnimmt, die einen oder mehrere Haarfollikel enthält, die sich entlang einer Linie im Wesentlichen lotrecht zur Bewegungsrichtung befinden.
  • Für eine andere Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet der transparente Kanal eine zylindrische Linse, und diese zylindrische Linse kann stationär oder so montiert sein, dass sie rotiert, während der Kopf über den Bereich bewegt wird. Der Kopf kann auch einen Mechanismus zum Messen der Geschwindigkeit aufweisen, mit der der Kopf über den Behandlungsbereich bewegt wird, und Steuerelemente, die auf einen solchen Mechanismus ansprechen, um zu ermitteln, ob der Kopf über den Bereich mit einer Geschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bewegt wird. Der Messmechanismus kann beispielsweise optisch oder kinematisch sein. Es können auch thermische, elektronische und magnetische Messmechanismen zum Einsatz kommen. Die Steuerelemente können einen gewählten Ausgang als Reaktion auf eine Ermittlung aufweisen, dass sich der Kopf mit einer Geschwindigkeit außerhalb des gewünschten Bereiches bewegt, z. B. eine akustische oder visuelle Anzeige für den Bediener, so dass der Bediener die Bewegungsgeschwindigkeit des Kopfes in den gewünschten Bereich regeln kann. Wenn der Kopf mechanisch über den Behandlungsbereich bewegt wird, könnte der Ausgang von den Steuerelementen als Rückmeldung zum Antriebsmechanismus dienen. Die Steuerelemente können auch auf den Messmechanismus ansprechen, um zu ermitteln, ob sich der Kopf mit einer Geschwindigkeit bewegt, die eine Verletzungsgefahr für den Patienten darstellt, und die Bestrahlung durch den wenigstens einen Kanal auf die Haut des Patienten wird als Reaktion auf eine Anzeige einer Verletzungsgefahr beendet.
  • Die Geschwindigkeit, mit der sich der Kopf über den Behandlungsbereich bewegt, bestimmt die Verweilzeit der Strahlungsenergie auf jedem Segment der Haut des Patienten. Diese Geschwindigkeit sollte hoch genug sein, um thermische Schäden auf der Haut des Patienten zu verhüten, aber gering genug, damit das behandelte Hautsegment genügend Strahlung erhält, damit der gewünschte therapeutische Effekt erzielt wird. Ferner hat, für bevorzugte Ausgestaltungen, das distale Ende des wenigstens einen transparenten Kanals eine astigmatische Form, die in der Richtung der Kopfbewegung schmäler ist als in einer Richtung lotrecht dazu. So kann zu jedem Zeitpunkt ein relativ großer Bereich behandelt werden, wodurch die Zeit zum Behandeln eines bestimmten Behandlungsbereiches reduziert wird, während auf einem bestimmten Segment eine sinnvolle Regelung/Empfindlichkeit für Verweilzeit erhalten wird.
  • Für bevorzugte Ausgestaltungen erfolgt zwar ein Vorerhitzen der Haut im Behandlungsbereich in Zusammenhang mit der Verwendung von CW-Strahlung und der Bewegung des Kopfes über den Behandlungsbereich, aber dies ist nicht als Begrenzung der Erfindung anzusehen, und es ist auch eine Vorerhitzung des Behandlungsbereiches vorteilhaft, wenn sie mit einer pulsierten Strahlungsquelle durchgeführt wird. Für solche Anwendungen könnte eine Vorerhitzung durch Erhitzen des Hohlleiters oder des Teils des Kopfes erzielt werden, der in Kontakt mit dem behandelten Segment vor der Behandlung ist, um die Haut wenigstens bis zu der Tiefe, in der eine Behandlung gewünscht ist, auf eine Temperatur zu erhitzen, die unter der liegt, bei der es in irgendeiner Tiefe zu thermischen Schäden kommt; und um dann die Oberfläche in Kontakt mit der Epidermis zu kühlen, um die Epidermis vor Bestrahlungsbeginn zu kühlen. Dies hat zur Folge, dass der Behandlungsbereich zu Bestrahlungsbeginn eine erhöhte Temperatur hat, wodurch die von der Strahlungsquelle benötigte Energie reduziert wird. Alternativ kann eine niederenergetische Strahlungsquelle, die entweder dieselbe wie oder eine andere als die für die Behandlung verwendete ist, zum Durchführen des Vorerhitzungsvorgangs verwendet werden.
  • Die obigen sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlicheren Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Illustration in den Begleitzeichnungen hervor.
  • IN DEN ZEICHNUNGEN ZEIGT
  • 1 eine halbschematische Perspektivansicht einer Vorrichtung, die zum Praktizieren der Lehren der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
  • 2 eine Schnittansicht eines Kopfes, der zum Praktizieren der Lehren der vorliegenden Erfindung nützlich ist, gemäß einer ersten Ausgestaltung;
  • 3 eine Schnittansicht eines Kopfes, der zum Praktizieren der Lehren der vorliegenden Erfindung nützlich ist, gemäß einer zweiten Ausgestaltung;
  • 4 eine Schnittansicht eines Kopfes, der zum Praktizieren der Lehren der vorliegenden Erfindung nützlich ist, gemäß einer dritten Ausgestaltung;
  • 5 eine perspektivische Schnittansicht eines Kopfes, der zum Praktizieren der Lehren der vorliegenden Erfindung geeignet ist, gemäß einer vierten Ausgestaltung;
  • 6a6b zwei Ausgestaltungen eines astigmatischen transparenten Kanals, der für die Verwendung in einem Kopf der verschiedenen Ausgestaltungen zum Zuführen von Strahlungsenergie geeignet ist;
  • 7 eine Seitenansicht eines Kopfes im Gebrauch, der zum Praktizieren der Lehren der vorliegenden Erfindung geeignet ist, gemäß einer fünften Ausgestaltung;
  • 8 eine seitliche Schnittansicht eines Kopfes, der zum Praktizieren der Lehren der vorliegenden Erfindung geeignet ist, gemäß einer sechsten Ausgestaltung;
  • 9 eine perspektivische Draufsicht auf einen Kopf, der zum Praktizieren der Lehren der vorliegenden Erfindung geeignet ist, gemäß einer siebten Ausgestaltung;
  • 10a und 10b jeweils eine Seitenschnittansicht und eine Frontansicht eines Kopfes, der zum Praktizieren der Lehren der vorliegenden Erfindung nützlich ist, gemäß einer achten Ausgestaltung;
  • 11a, 11b und 11c eine Seitenansicht, eine Frontansicht ohne Kontakt mit der Haut eines Patienten sowie eine Frontansicht in Kontakt mit der Haut des Patienten für einen Kopf, der zum Praktizieren der Lehren der vorliegenden Erfindung geeignet ist, gemäß einer neunten Ausgestaltung;
  • 12a und 12b Perspektivansichten von Teilen eines Kopfes, die verschiedene Techniken zum Abtasten einer Strahlungsquelle über einen astigmatischen Strahlenzuführungskanal illustrieren;
  • 13 einen Graph, der die Beziehung zwischen der Temperatur auf der Basalschicht und der Abtastgeschwindigkeit illustriert, wenn die Lehren der vorliegenden Erfindung praktiziert werden; und
  • 14 einen Chart, der die Beziehung zwischen der Abtastgeschwindigkeit des Kopfes und der maximalen Temperatur einer auf einer gewählten Tiefe befindlichen Haarzwiebel (Bulbus) illustriert;
  • 15 einen Chart, der die Beziehung zwischen der Leistung pro Längeneinheit und der maximalen Temperatur des Haarbulbus in einer gewählten Tiefe für zwei verschiedene Haarbulbusgrößen illustriert.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • 1 illustriert ein allgemeines System, das zum Praktizieren der Lehren der vorliegenden Erfindung geeignet ist. 1 zeigt einen Bereich 10 der Haut eines Patienten, an dem eine gewählte dermatologische Behandlung durchgeführt werden soll. Wie zuvor angedeutet, kann die Behandlung das Entfernen von unerwünschtem Haar, Tätowierungen, Feuermalen, Besenreisern oder anderen Gefäßläsionen usw. sein. Die Haut des Patienten hat eine epidermische Schicht 12 und eine dermische Schicht 14 mit einem D/E-Übergang (Dermis/Epidermis) oder einer Basalschicht 16 dazwischen. Während einige dermatologische Behandlungen das Erhitzen der Epidermis 12 wie z. B. Neubeschichtung der Haut beinhalten, wird bei den meisten dermatologischen Behandlungen, die die Verwendung von optischer Strahlung beinhalten, ein Zustand behandelt, der sich in einem gewählten Volumen (nachfolgend zuweilen als Zielvolumen oder Ziel bezeichnet) in der dermischen Schicht 14 behandelt wird. Wenn die dermatologische Behandlung beispielsweise das Entfernen von Haaren ist, dann ist es möglicherweise wünschenswert, den Bulbus 18 eines Haarfollikels 20 zu erhitzen und zu zerstören. Während die Epidermis 12 beispielsweise eine Tiefe von 0,01 cm haben könnte, könnte der Bulbus 18 beispielsweise 3,0 bis 5,0 mm in die Haut verlaufen. Unter Anwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung kann eine Mehrzahl von Haarfollikeln 20 gleichzeitig erhitzt und zerstört werden.
  • Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Applikator 22, der mechanisch angetrieben werden kann, aber bei dem für die Zwecke der nachfolgenden Erörterung angenommen wird, dass er mit der Hand betätigt wird (d. h. mit der Hand über die Hautoberfläche verschoben wird). Der Applikator 22 beinhaltet einen Kopf 24 in Kontakt mit der Haut des Patienten im Behandlungsbereich und einen Handgriff 26, der von einem Bediener ergriffen werden kann, um den Kopf 24 beispielsweise in der Richtung 28 über die Haut des Patienten zu bewegen, während der Kontakt zwischen dem Kopf 24 und der Haut des Patienten vorzugsweise aufrecht erhalten bleibt. Ein solcher Kontakt sollte unter ausreichendem Druck zwischen der Oberfläche des Kopfes und der Hautoberfläche erfolgen, um, für bevorzugte Ausgestaltungen, einen guten thermischen und optischen Kontakt dazwischen sicherzustellen. Ein solcher Druck kann dadurch erzielt werden, dass der Kopf gegen die Haut gedrückt wird, dass ein Saugdruck angewendet wird, um die Haut gegen den Kopf zu pressen, oder eine Kombination aus den beiden.
  • Für einige Ausgestaltungen der Erfindung wird eine Quelle von optischer Strahlung 30 mit einer Lichtleitung 32 verbunden, die für die Ausgestaltung von 1 durch einen Handgriff 26 verlaufend dargestellt ist, aber auch auf andere Weise mit dem Kopf 24 verbunden sein, um dem Kopf selektiv optische Strahlung zuzuführen, wobei Strahlung auf eine nachfolgend erörterte Weise durch den Kopf auf die Haut des Patienten appliziert wird. Die Quelle 30 kann eine kohärente Lichtquelle wie z. B. eine Rubin-, Alexandrit- oder sonstige Festkörperlaserquelle, eine gasförmige Laserquelle oder eine Diodenlaserquelle sein, oder sie kann eine inkohärente Laserquelle wie z. B. eine Blitzlampe, eine fluoreszierende Lampe, eine Halogenlampe oder eine andere geeignete Lampe sein. Je nach der gewünschten Behandlung kann die Strahlungsenergie eine einzige Wellenlänge haben, wobei inkohärente Lichtquellen gefiltert werden, um die gewünschte Wellenlänge erhalten wird, oder über ein gewähltes Wellenlängenband. In der nachfolgenden Erörterung bedeutet dies, wenn angegeben wird, dass Strahlung mit einer gewählten Wellenlänge appliziert wird, entweder eine einzelne Wellenlänge oder ein Wellenlängenband, je nach Fall. Die Quelle 30 gemäß bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls eine CW-Quelle, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung entweder als eine Lichtquelle, die Strahlung kontinuierlich erzeugt, oder als eine pulsierte Quelle mit einer hohen Wiederholrate/Frequenz und insbesondere als eine solche definiert ist, die eine Verzögerung zwischen Impulsen hat, die geringer ist als die Verweilzeit des Kopfes an einem bestimmten Segment. CW-Strahlung wird als Strahlung von einer solchen Quelle definiert.
  • 1 zeigt zwar die Quelle 30 als außerhalb des Kopfes 24, aber für einige Ausgestaltungen der Erfindung, die die Verwendung eines Diodenlasers, eines Diodenlaserstabes oder einer anderen ausreichend kompakten Strahlungsquelle beinhalten, kann sich die Quelle auch im Kopf 24 befinden, wobei Leitungen zum Steuern und Erregen der Quelle durch den Handgriff 26 oder anderweitig mit dem Kopf verbunden sind. Es sind auch Steuerelemente 34 vorgesehen, die bestimmte Informationen vom Kopf 24 über Leitungen 36 erhalten, z. B. Informationen über die Bewegungsgeschwindigkeit des Kopfes 24 über die Haut des Patienten, oder die Temperatur der Epidermis, und die nach Bedarf Steuersignale über Leitungen 38 zum Kopf senden können. Die Leitungen 36 und 38 können Teil eines Kabels sein, das ebenfalls durch den Handgriff 26 oder auf andere Weise mit dem Kopf 24 verbunden ist. Die Steuerelemente 34 können auch Ausgänge zum Steuern des Betriebs der Quelle 30 erzeugen und können Informationen von der Quelle empfangen. Die Steuerelemente 34 können auch gewählte Ausgabegeräte 40 wie z. B. einen Summer, Licht, Vibrator oder ein sonstiges Rückmeldesteuerelement zu einem Bediener steuern, oder können je nach Anwendung von anderen in der Technik bekannten Typen sein.
  • Vor dem Erörtern spezifischer Ausgestaltungen für den Kopf 24 sowie der Art und Weise, in der das System von 1 gemäß solchen Ausgestaltungen zum Behandeln verschiedener dermatologischer Zustände verwendet wird, ist zu verstehen, dass das Halten des Kopfes 24 in gutem thermischem und optischem Kontakt mit der Oberfläche der Haut des Patienten während der Behandlung, während der Applikation von CW-Strahlung von der Quelle 30, sei es außerhalb des Kopfes 24 wie in 1 gezeigt oder innerhalb des Kopfes, eine Reihe signifikanter Vorteile bietet, wenn verschiedene dermatologische Behandlungen durchgeführt werden. Zunächst ist, wie oben angedeutet, für dieselbe Strahlungsquelle, die auf vergleichbaren Energieniveaus arbeitet, eine CW-Quelle fast immer wesentlich billiger als eine vergleichbare pulsierte Quelle. Daher führt die Möglichkeit, eine CW-Quelle zu benutzen, zu einer erheblichen Senkung der Systemkosten. Zweitens, wenn der Kopf 24 mit einer im Wesentlichen gleichförmigen Geschwindigkeit über die Oberfläche der Haut des Patienten bewegt wird, dann ist die auf die Haut des Patienten auf jedem Punkt entlang der Bewegungsbahn des Kopfes 24 applizierte Strahlung im Wesentlichen gleich, was sich, wie oben erwähnt, mit einer pulsierten Strahlungsquelle nicht leicht erreichen lässt. Wenn der Kopf einen guten optischen Kontakt mit der Haut des Patienten hat, dann verbessert dies den Wirkungsgrad der Energieübertragung in die Haut, wodurch Größe und Kosten der benötigten Energiequelle weiter reduziert werden. Ferner kann dadurch, da sich der Kopf 24 in gutem thermischem Kontakt mit der Haut des Patienten befindet, der Kopf zum Erhitzen des Volumens in der Dermis des Patienten verwendet werden, wo die Behandlung erfolgen soll, z. B. der Bereich des Bulbus 18 zum Entfernen von Haar, um die Menge an Energie zu reduzieren, die von der Strahlungsquelle benötigt wird, um den gewünschten Vorgang in diesem Volumen durchzuführen, wodurch die Kosten für eine solche Quelle noch weiter reduziert werden. Ein guter thermischer Kontakt lässt es auch zu, dass der Kopf zum Kühlen der Epidermis 12 des Patienten vor der Strahlung, während der Strahlung und nach der Strahlung verwendet wird, um die Epidermis vor thermischen Schäden zu schützen. Durch das Aufbringen von Druck auf den Kopf 24, während dieser über die Oberfläche des Behandlungsbereiches 10 bewegt wird, wird auch die Haut im Behandlungsbereich gestrafft, was eine Reihe von Vorteilen bieten kann, wie z. B. die Reduzierung des physischen Abstands zwischen Kopf und Zielvolumen, wodurch der Streukoeffizient in der Haut reduziert wird, so dass mehr von der applizierten Strahlung das Zielvolumen erreicht, und, zum Entfernen von Haar, der Haarfollikel flach gedrückt wird, um den Bereich des der Strahlung ausgesetzten Follikels zu vergrößern. Alle diese Effekte reduzieren die Menge an Strahlung, die von der Quelle benötigt wird, wodurch die Kosten des Systems noch weiter gesenkt werden. Es stehen verschiedene Techniken zum Messen/Erfassen eines guten thermischen Kontakts zwischen einem Kopf und der Haut des Patienten einschließlich der Temperaturprofilerfassungstechnik der am 12. Mai 1998 eingereichten mitanhängigen Anmeldung mit der Seriennummer 60/077726 zur Verfügung.
  • 2 illustriert eine beispielhafte Ausgestaltung für ein Handstück 24A, das für die Verwendung beim Praktizieren der Lehren der vorliegenden Erfindung geeignet ist. In der Erörterung dieser Ausgestaltung und in den nachfolgenden Ausgestaltungen werden dieselben Bezugsziffern für gemeinsame Elemente verwendet. Es werden Buchstabensuffixe für Elemente benutzt, die zwar im Wesentlichen gleich sind, die sich aber im Hinblick auf einige Besonderheiten unterscheiden. Somit werden die Buchstaben 24A, 24B usw. für verschiedene Ausgestaltungen des Handstücks 24 verwendet.
  • Das Handstück 24A hat drei Teile, einen optischen Kanal 50, der in 2 als Hohlleiter dargestellt ist, einen Frontabschnitt 52, der über den Behandlungsbereich 10 vor dem Hohlleiter 50 passiert, und einen Hinterabschnitt 54, der über den Behandlungsbereich hinter dem Hohlleiter 50 passiert. Optische Strahlung wird auf den Hohlleiter 50 durch optische Fasern 32 (oder ein Faserbündel) oder andere geeignete optische Übertragungskomponenten appliziert oder, wie nachfolgend erörtert wird, Laserdioden oder andere geeignete Komponenten können mit dem Hohlleiter 50 in Kontakt sein. Der Hohlleiter 50 kann auch durch eine Linse oder eine andere geeignete bündelnde oder nichtbündelnde optische Übertragungskomponente ersetzt werden (wobei ein Hohlleiter, eine Linse oder eine andere geeignete bündelnde oder nichtbündelnde optische Übertragungskomponente zuweilen kollektiv als „optischer Kanal" bezeichnet wird), wobei die optische Übertragungskomponente Strahlung von der Strahlungsquelle erhält, die über einen geeigneten optischen Übertragungsweg benutzt wird. Es können auch andere Anordnungen zum Übertragen von Strahlung zum optischen Kanal 50 zum Einsatz kommen.
  • Die Abschnitte 52 und 54 können jeweils aus Metall oder einem anderen Material mit guten Wärmeleitungseigenschaften gebildet sein. Die Abschnitte 52 und 54 können als einzelner Block aus einem einzigen Material gebildet werden, wobei der optische Kanal 50 in dem Block ausgebildet ist, oder wo Abschnitte 52 und 54 unterschiedliche Temperaturprofile haben, da können die Abschnitte, wie nachfolgend erörtert wird, zwei separate Abschnitte aus denselben oder unterschiedlichen Materialien sein, die mit einer Schicht aus Wärmeisoliermaterial dazwischen aneinander befestigt werden. 2 zeigt eine thermische Komponente 56a, 56b, 56c jeweils in Kontakt mit Abschnitt 52, Hohlleiter 50 bzw. Abschnitt 54. Für eine bevorzugte Ausgestaltung ist jede der thermischen Komponenten 56 ein thermoelektrisches Element wie z. B. ein Peltier-Effekt-Gerät; es können aber auch andere, in der Technik bekannte, Mechanismen zum Regeln der Temperatur zum Einsatz kommen, wie u. a. fließendes Wasser und flüssiges Gas oder Spray mit einer gewünschten Temperatur für thermische Komponenten 56. In Anwendungen, bei denen die Abschnitte 52 und 54 dasselbe Temperaturprofil haben, kann dieselbe thermische Komponente zum Regeln der Temperatur beider Abschnitte verwendet werden; es wird jedoch, besonders dann, wenn thermoelektrische Komponenten verwendet werden, bevorzugt, eine Reihe dieser Komponenten zu verwenden, die so über Abschnitte 52 und 54 verteilt sind, dass eine im Wesentlichen gleichförmige Temperaturverteilung in diesen Abschnitten erzielt wird.
  • 3 zeigt einen Kopf 24B, der im Wesentlichen derselbe ist wie der in 2 gezeigte Kopf 24A, mit der Ausnahme, dass der Kopf 24B zusätzlich zu den Abschnitten 52 und 54 auch einen Abschnitt 58 vor dem Abschnitt 52 hat, wobei eine Wärmeisolierschicht 60 zwischen den Abschnitten 52 und 58 vorgesehen ist. Abschnitt 58 ist ebenfalls aus einem Metall oder einem anderen Material mit guten Wärmeleitungseigenschaften ausgebildet, und ein thermisches Element 56d, z. B. ein oder mehrere thermoelektrische oder thermische Widerstandselemente, ist im Wärmekontakt mit dem Abschnitt 58 vorgesehen. Wie kurz erläutert wird, soll der Abschnitt 58 ein anderes Temperaturprofil haben als Abschnitt 52.
  • Für die Ausgestaltung von 2 kann Abschnitt 52 entweder zum Vorerhitzen oder zum Vorkühlen der Haut des Patienten im Behandlungsbereich verwendet werden. Für einen Kopf 24, der sich mit einer Geschwindigkeit V in Richtung 28 bewegt, wird V zuweilen als die „Abtastgeschwindigkeit" bezeichnet, und für eine Länge des Abschnitts 52 in der Bewegungsrichtung 28 gleich L1 ist die Zeit T1, während der sich der Abschnitt 52 über einem Segment der Haut des Patienten vor der Behandlung befindet, und somit die Zeit des Vorerhitzens oder Vorkühlens, grob direkt proportional zu L1 und umgekehrt proportional zu V. Somit gilt:
  • Figure 00190001
  • Da die Zeit, die eine Temperaturwelle zum Eindringen in die Haut bis zu einer Tiefe z benötigt,
    Figure 00190002
    ist, wobei α der Haut-Thermodiffusionskoeffizient ist (α = 1,5 × 10–3 cm2/s). Daher gilt, wenn diese beiden Zeiten (T1 und Tz) grob gleich sind:
    Figure 00190003
    und der gewünschte Wärmeeffekt erreicht eine gewünschte Tiefe z während der Periode, in der der Abschnitt 52 über dem Hautsegment liegt. Somit können L1 und V so gewählt werden, dass der gewünschte Wärmeeffekt in einer gewünschten Tiefe in der Haut vor der Bestrahlung erzielt wird. Da, wie kurz erörtert wird, V ebenfalls ein Faktor beim Bestimmen der Strahlungsdauer zum Erzielen des gewünschten therapeutischen Effekts ist, kann L1 der Hauptfaktor bei der Bestimmung der Tiefe für den gewünschten thermischen Effekt sein. Zum Vorerhitzen ist die Tiefe z die Tiefe des Volumens, in der eine Behandlung gewünscht wird. So könnte z. B., mit Bezug auf 1, z die Tiefe des Bulbus 18 eines Haarfollikels sein, wo die Behandlung das Entfernen von Haaren ist. Zum Vorkühlen wird allgemein gewünscht, die gesamte Empidermis 12 bis zum DE-Übergang 16 zu kühlen. Es wird im Allgemeinen nicht gewünscht, erheblich unter dem DE-Übergang zu kühlen, da dies die Behandlung dadurch stören könnte, dass im Behandlungs- oder Zielvolumen ein gewisser Kühleffekt entsteht. Je nach der Funktion, die der Abschnitt 52 ausführen soll, und der Abtastrate V, wird L1 so gewählt, dass der gewünschte thermische Effekt bis auf die gewünschte Tiefe z erzielt wird.
  • 3 unterscheidet sich von 2 dahingehend, dass es zwei Vortemperaturmodifikationsabschnitte 52 und 58 gibt. Bei dieser Anordnung wird Abschnitt 58 gewöhnlich zum Vorerhitzen bis auf die Tiefe zc des Zielvolumens erhitzt. Abschnitt 52 wird gekühlt und soll die Epidermis nachfolgend grob bis zum DE-Übergang 16 abkühlen. Da die vom Abschnitt 58 durchgeführte Erhitzung bis auf eine größere Tiefe als die Kühlung erfolgt, die der Abschnitt 52 durchführt, ist L4 in 3 größer als L1. Die Kombination aus den Abschnitten 52 und 58 lässt es zu, dass das Ziel vor dem Bestrahlen erhitzt wird und erhitzt bleibt, während die Epidermis gegen thermische Schäden geschützt wird, indem sie vor der Bestrahlung gekühlt wird.
  • Das Temperaturprofil in der Tiefe z ist von der Anfangstemperatur der Haut und von der Temperatur des Abschnitts 52, 58 für den Kopf 24B abhängig. Die Länge des Segmentes L1 und die Abtastgeschwindigkeit V sind ebenfalls Faktoren beim Ermitteln der Endtemperatur in der Tiefe z. Eine Schätzung der Hauttemperatur in der Tiefe z kann anhand der Thomson-Gleichung wie folgt vorgenommen werden:
    Figure 00200001
    wobei T0 die Anfangstemperatur der Haut, T1 die Anfangstemperatur des Segmentes ist, das für die Zwecke der Gleichung als Segment 52 angenommen wird. Für Abtastgeschwindigkeiten im Bereich von etwa 0,05 bis 10 cm/s und eine Länge von etwa 0,125 cm kann eine gewünschte Vorerhitzung bis auf eine Temperatur im Bereich von +40°C bis +60°C oder eine Vorkühlung von –30°C bis +20°C erzielt werden. Typischerweise würde die Epidermis bis zum DE-Übergang bis auf eine Temperatur im Bereich von –5°C bis 0°C gekühlt. Abtastgeschwindigkeiten bis 10 cm/s sollten mit Kontaktscanning erzielbar sein, aber Abtastgeschwindigkeiten über 10 cm/s lassen sich möglicherweise schwerer erzielen.
  • Die Ausgestaltung von 3 verkompliziert die Ermittlung von geeigneten Parametern, da die Abtastgeschwindigkeit V, die für alle Abschnitte gleich ist, so gewählt werden muss, dass eine Vorerhitzung bis auf eine gewünschte Tiefe mit einem L4-Wert von sinnvoller Größe erzielt werden kann, eine Vorkühlung bis zum DE-Übergang mit einem L1-Wert von sinnvoller Größe erzielt werden kann und der gewünschte therapeutische Effekt erzielt werden kann, und zwar mit der Strahlungsquelle mit einer bestimmten Fluenz und für einen angemessenen erzielbaren Wert von L2. Dies wird etwas verkompliziert durch die Tatsache, dass die Abtastgeschwindigkeit zum Erhitzen von tiefen Schichten der Haut (d. h. größer als 3 mm) etwa 0,1 bis 0,2 cm/s nicht überschreiten sollte, während die Abtastgeschwindigkeit zum Erhitzen von Hautschichten unter der Oberfläche (weniger als 1 mm) bis zu 2 cm/s betragen kann. Dabei wird ein L4-Wert von etwa 5 cm oder weniger angenommen.
  • Die durch den Hohlleiter oder eine andere optisch transparente Komponente 50 passierende Strahlung wird durch die Epidermis geleitet, die vorzugsweise zum Ziel vorgekühlt wurde, das möglicherweise vorerhitzt wurde, um den gewünschten therapeutischen Effekt zu erzielen. Beim Ermitteln der Zeit, während der das Ziel bestrahlt wird, muss die Tatsache berücksichtigt werden, dass aufgrund von Streuungen in der Haut des Patienten die Strahlenbreite am Ziel um einen Wert Δ größer sein kann als L2, die Breite der Strahlung an der Hautoberfläche. Der Wert L2 + Δ kann durch Bündeln des Strahls minimal gehalten werden. Somit wird die Belichtungszeit T2 des Ziels mit CW-Strahlung wie folgt ausgedrückt:
  • Figure 00220001
  • Das Ziel hat jetzt eine thermische Relaxationszeit, die im Allgemeinen von seiner Größe und seiner Form abhängig ist. Es ist im Allgemeinen wünschenswert, dass die Zeit T2 grob gleich der thermischen Relaxationszeit des Ziels ist, unter der Voraussetzung, dass die Zerstörung des Ziels der gewünschte therapeutische Effekt ist, da dies zu einer maximalen Erhitzung des Ziels mit minimaler Erhitzung des umgebenden Gewebes führt. In Anwendungen wie dem Entfernen von Haaren, wo gefunden wurde, dass eine geringfügige Beschädigung einer kleinen Gewebeschicht um die Follikel eine permanente, oder wenigstens permanentere, Entfernung von Haaren erleichtert, kann es wünschenswert sein, dass die Zeit T2 geringfügig länger ist als die thermische Relaxationszeit des Ziels. In jedem Fall wird für ein Ziel mit einer Größe oder einem Durchmesser d die kritische Geschwindigkeit, bei der die Verweilzeit am Ziel etwa gleich seiner thermischen Relaxationszeit ist, ausgedrückt
    Figure 00220002
    wobei g der Formfaktor (g = 8, 16 und 24 jeweils für geschichtete, zylindrische bzw. sphärische Ziele) ist. Wo also der Bulbus 18 eines Follikels das Ziel ist, da wäre g etwa 24. Unter der Annahme einer maximalen Abtastgeschwindigkeit von 10 cm/s und auch unter der Annahme einer Tiefe z = 3 mm und L2 + Δ von etwa 3 mm, legt Gleichung (6) den Schluss nahe, dass der Vorgang am besten für geschichtete Ziele wie Fettschichten mit einer Dicke von mehr als 190 μm, zylindrische Ziele wie Blutgefäße mit Durchmessern von mehr als 270 μm und sphärische Ziele wie ein Haarbulbus mit Durchmessern von mehr als 320 μm funktioniert. Da jedoch, wie zuvor erörtert, typischerweise niedrigere Geschwindigkeiten angewendet würden, um ein Vorerhitzen und/oder Vorkühlen für Abschnitt 52, 58 zu erzielen, werden in einem praktischen System erheblich größere Mindestzielvolumen für die verschiedenen Formen benötigt. Da jedoch Vc nur eine Richtlinie ist und Zeiten von unter oder über der thermischen Relaxationszeit des Ziels bei einigen Behandlungen geeignet sein können, werden auch die behandelbaren Zielgrößen variieren. Eine effektive Vorerhitzung des Ziels kann auch die zum Erzielen des gewünschten therapeutischen Effekts benötigte Verweilzeit reduzieren.
  • Eine weitere Problematik beim Anwenden der Lehren der vorliegenden Erfindung für eine dermatologische Behandlung ist, dass der Temperaturanstieg am Ziel ausreichen muss, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Wo die durchgeführte Behandlung das Entfernen von Haaren mit Techniken ähnlich denen ist, die in dem am 7. April 1998 erteilten US-Patent Nr. 5,735,844 beschrieben sind, muss der Haarbulbus bis auf eine Temperatur von etwa 65°C bis 75°C erhitzt werden. Die maximale Temperatur eines bestrahlten Haarbulbus wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
    Figure 00230001
    wobei
    z die Tiefe des Bulbus 18 in der Haut ist,
    T0 die Anfangstemperatur des Bulbus vor der Bestrahlung ist,
    a die Größe der Strahlungszone in der Haut entlang der Abtastrichtung in der Tiefe z ist (wie zuvor angegeben a = L2 + Δ),
    c und ρ jeweils die Wärmekapazität und die Dichte des Bulbus sind,
    k(λ) die Absorptionsfähigkeit des Haarbulbus und Schafts ist, definiert durch eine Konzentration und einen Typ von Melanin, und abhängig von der Wellenlänge (größer für dunkles Haar, geringer für helleres Haar),
    ψ(z, λ) die Radianz innerhalb der Haut in der Tiefe z ist, verursacht durch einen Lichtfluss von Leistungseinheit pro Längeneinheit; der Parameter hängt von der Streuung der Absorption in der Haut ab,
    P die Leistung pro Längeneinheit ist (d. h. gleich der Gesamtleistung, die auf die Hautoberfläche pro Breite des Lichtstrahls in der Richtung lotrecht zur Abtastrichtung aufgebracht wird); P ist in Einheiten von W/cm angegeben, τ(d) = d2/gα eine thermische Relaxationsperiode ist, wobei d ein Durchmesser des Bulbus, g wie zuvor angedeutet gleich 24 für einen Haarbulbus und α der Wärmediffusionskoeffizient des Gewebes um den Bulbus ist.
  • Zum Zerstören eines Haarbulbus liegt λ in einem Bereich von 600–1200 nm und vorzugsweise in einem Bereich von 670–1100 nm. In diesem Bereich variiert k(λ) zwischen 1 und 0,1 und nimmt mit zunehmender Wellenlänge ab. ψ(z, λ) nimmt in diesem Bereich aufgrund der Schwächung der Hautstreueigenschaften mit der Wellenlänge zu und mit der Tiefe ab. In einer Tiefe von 3–5 mm, wo sich ein Haarbulbus gewöhnlich in seiner Anagenphase befindet, liegt dieser Wert, der zuweilen als Radianzdämpfung bezeichnet wird, im Bereich von 0,1–0,5. Dieser Wert kann erheblich erhöht werden, wenn nachfolgend beschriebene Bündelnungstechniken zum Einsatz kommen. Mit Bündelung kann der Reflexionskoeffizient von Licht von der Haut 20%–70% betragen. Ferner erhöht die Reflexion von Licht, das von der Haut zurück in diese gestreut wird, mit verschiedenen zu beschreibenden Mitteln die Radianz in der Zone des Haarwulstes oder in einem Haarbulbus um das 1,2–2,5 Fache. Somit erlauben die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung eine Erhöhung des Wertes von ψ(z, λ) von 0,5–1.
  • Aus dem oben Gesagten ist ersichtlich, dass nach dem Wählen der Geometrie der Systeme die Temperatur am Bulbus direkt proportional zur applizierten Leistung P und umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit V in einer komplexeren Weise ist. 14 illustriert die Abhängigkeit der Maximaltemperatur an einem Haarbulbus von der Abtastgeschwindigkeit V für typische Parameter. Die Kurve von 14 wird unter der Maßgabe errechnet, dass a = 0,3 cm, k = 0,5, ψ = 0,5, P = 40 W/cm2, d = 0,03 cm sind. In 14 ist zu sehen, dass bei niedrigen Abtastgeschwindigkeiten Tm nicht von der Abtastgeschwindigkeit abhängig ist und der folgenden
  • Figure 00250001
  • Wenn die Abtastgeschwindigkeit den folgenden Wert überschreitet:
    Figure 00250002
    dann beginnt die Temperatur Tm abzunehmen.
  • Wenn V geringer ist als Vm, dann ändert sich die durchschnittliche Temperatur des Haarbulbus mit der sich ändernden Geschwindigkeit nicht, aber die Selektivität thermischer Schäden nimmt ab. Somit kann durch Verringern der Abtastgeschwindigkeit der Durchmesser der Zone von thermischen Schäden um den Haarbulbus herum erhöht werden. Die maximale Abtastgeschwindigkeit ist von der Abmessung des Haarbulbus abhängig und nimmt mit zunehmender Größe des Follikels ab. 15 zeigt die Abhängigkeit von Tm für einen Haarbulbus von der Leistung pro Längeneinheit P. Für eine Behandlungsperiode von weniger als 1 Sekunde wird eine Denaturisierung von Proteinstrukturen bei Temperaturen über 65°C beobachtet. Aus 15 ist ersichtlich, dass die maximale Temperatur Tm an einem Haarbulbus auch von der Leistung P pro Längeneinheit abhängig ist. Für eine Behandlung von weniger als 1 Sekunde wird das Auftreten einer Denaturisierung von Proteinstrukturen bei Temperaturen über 65°C beobachtet. 15 illustriert auch, dass die zum Verursachen von thermischen Schäden in einem Haarbulbus erforderliche Leistung umgekehrt proportional zur Größe des Haarbulbus ist (d. h. thermische Schäden werden bei einer geringeren Leistung für einen größeren Bulbus als für einen kleinen Bulbus erzielt).
  • Somit würde zum Entfernen von Haaren und unabhängig von der verwendeten Ausgestaltung die folgenden Parameter gelten:
    • 1. Wellenlänge: 600–1200 nm;
    • 2. Durchschnittliche Leistung pro Längeneinheit: 5–150 W/cm;
    • 3. Breite des Strahls entlang der Abtastrichtung: 0,05–5 mm;
    • 4. Abtastgeschwindigkeit: 0,01–10 cm/s;
    • 5. Kühltemperatur: –20°C–+30°C.
  • Für bevorzugte Ausgestaltungen wird der optisch transparente Abschnitt 50 auch durch (das) thermische Element(e) 56b abgekühlt, um ein Erhitzen der Epidermis 12 im Behandlungsbereich während der Bestrahlung zu verhüten oder wenigstens zu begrenzen. Dieser Kühleffekt ist auch von der Abtastgeschwindigkeit abhängig und ist besonders kritisch, wenn Bestrahlung mit einer Wellenlänge eingesetzt wird, die vorzugsweise Melanin anpeilt, wie dies beispielsweise für bestimmte Haarentfernungsbehandlungen der Fall ist. Da am DE-Übergang 16 eine hohe Melaninkonzentration vorliegt, ist es wünschenswert, V langsam genug zu machen, damit am DE-Übergang erzeugte Wärme durch den gekühlten Hohlleiter oder durch ein anderes gekühltes optisch transparentes Element 50 entfernt werden kann. Die maximale Abtastgeschwindigkeit, bei der der Kühleffekt für eine bestimmte Tiefe z bemerkbar wird, wird ausgedrückt durch:
  • Figure 00270001
  • Wo die zu kühlende Epidermis 12 eine Dicke von etwa 100 μm hat und die Länge L2 etwa 1 mm beträgt, da ist Vmax = 6 cm/s.
  • Ferner hat, wie oben angedeutet, der vom Kopf 24 auf die Haut aufgebrachte Druck im Allgemeinen und durch die Hautkontaktfläche des Elementes 50 im Besonderen eine Reihe von Vorteilen, einschließlich der Verbesserung der optischen Übertragung (d. h. reduziert Streuen) für durch die Haut passierende Strahlung. Der sich in der Richtung 28 über den Bereich 10 der Haut bewegende Kopf strafft auch die Haut in der Abtastrichtung, was zu einer zusätzlichen Erhöhung der Hautübertragung und somit der Tiefe des Eindringens der elektromagnetischen Welle in die Haut führt. Ferner wird, wenn das Ziel beispielsweise ein Haarfollikel ist, durch das Straffen der Haut der Follikel gedreht, so dass die Strahlung auf einen größeren Teil des Follikels auftrifft und den Follikel näher zur Hautoberfläche hin bringt.
  • Abschnitt 54 kühlt die Epidermis nach der Bestrahlung weiter, um stärker vor potentiellen thermischen Beschädigungen der Haut zu schützen. Im Gegensatz zu den Längen L1, L2 und L4, die recht kritisch sind, ist die Länge L3 nicht kritisch. Zweck dieses Abschnitts ist es zu gewährleisten, dass die Epidermis nicht überhitzt wird, und wenn die früheren Abschnitte die Epidermistemperatur wirksam niedrig halten können, dann wird der Abschnitt 54 möglicherweise nicht benötigt.
  • Da es im Allgemeinen wünschenswert ist, die Zeit zu verkürzen, während der sich das Element 50 über dem Ziel befindet, ist es im Allgemeinen wünschenswert, L2 klein zu halten. Um jedoch eine raschere Behandlung zu erzielen, ist eine erhebliche Strahlenapertur wünschenswert. Dies legt den Schluss nahe, dass die Abmessung des Strahls lotrecht zur Bewegungsrichtung relativ groß sein sollte, was zu einer Apertur für die Hautkontaktoberfläche von Element 50 führt, die eine astigmatische Form hat, und diese Form kann ebenfalls asymmetrisch sein. 6 illustriert zwei solche Formen, nämlich ein Oval 66 (6a) und eine Serie von benachbarten Lichtleitungen 76a, 76b wie in 6b gezeigt, wobei die Lichtleitungen von 6b ausführlicher in Verbindung mit 4 erörtert werden. Diese Formen sind lediglich Beispiele für astigmatische Formen für eine optische Apertur, und es liegen auch andere astigmatische Formen im Rahmen der Erfindung.
  • Ferner werden im Allgemeinen, um die Strahlung effizient bis zu einer signifikanten Tiefe (d. h. größer als 1 mm) zuzuführen, Strahlen mit großem Durchmesser benötigt, um den Streueffekt zu überwinden. Mit astigmatischen Strahlen des in 6 gezeigten Typs ist es daher wünschenswert, den Strahl in einer Richtung lotrecht zur Abtastrichtung zu bündeln. Eine Möglichkeit, dies zu erzielen, ist die Verwendung einer zylindrischen Linse 70 wie die in 9 gezeigte, und diese Linse hat einen kleinen Krümmungsradius (z. B. kleiner als 10 mm). Eine solche Bündelung kann jedoch möglicherweise besser mit einem Kopf 24C wie dem in 4 gezeigten erzielt werden. Dieser Kopf hat einen Abschnitt 52, der auf dieselbe Weise funktioniert wie der Abschnitt 52 des Kopfes 24A, um den behandelten Bereich vorzukühlen oder vorzuerhitzen. Abschnitt 52 ist von einem Abschnitt 72 des Kopfes durch eine Schicht aus Wärmeisoliermaterial 74 getrennt. Abschnitt 72 ist auch aus einem Metall oder einem anderen Material mit guten Wärmeleitungseigenschaften gebildet. Es sind zwei Reihen von mikrooptischen Elementen 76a und 76b vorgesehen, die durch den Abschnitt 72 verlaufen und die so abgewinkelt sind, dass ihr Fokus entlang einer gemeinsamen Linie kombiniert wird, die sich in der Zieltiefe befindet. Mikrolinsen können an den distalen Enden der Elemente 76 vorgesehen werden, um die Bündelung zu verbessern. Mit dieser Technik können die Strahlen in Winkeln in die Haut gerichtet werden, die größer sind als die, die mit optischen Systemen erreichbar sind, und die die Streuung von Strahlung in der Haut effektiver kompensieren. Abschnitt 72 würde vorzugsweise mit einer Reihe von thermoelektrischen Elementen 56b gekühlt, um die Epidermis zum einen vor dem Strahlen vorzukühlen und sie zum andern während der Strahlung und nach der Strahlung zu kühlen. Abschnitt 72 kann ebenfalls die Kühlfunktionen der Abschnitt 50, 52 und 54 z. B. für die Ausgestaltung von 2 ausführen. Somit kann für diese Ausgestaltung der Erfindung der Abschnitt 52 als Vorheizung verwendet oder weggelassen werden.
  • 4 illustriert ebenfalls einige zusätzliche Merkmale. Zunächst zeigt sie einen optischen Kanal 78, der mit einem geeigneten Detektor in Steuerelementen 34 zum Erfassen der Abtastgeschwindigkeit des Kopfes 28 verbunden werden. Andere Techniken, die ebenfalls in Verbindung mit 10 erörtert werden, können ebenso zum Ausführen dieser Funktion zum Einsatz kommen. Durch das Erfassen der Abtastgeschwindigkeit können Steuerelemente 35 den Ausgang 40 betätigen, wenn erfasst wird, dass die Abtastgeschwindigkeit außerhalb der gewünschten Bereiche liegt, um den Bediener darüber in Kenntnis zu setzen, dass die Geschwindigkeit nach Bedarf erhöht oder verringert werden kann. So kann der Ausgang beispielsweise ein rotes oder ein grünes Licht auf einem Teil des Applikators 22 oder einer damit assoziierten Konsole sein, oder kann eine Stimme, ein Summer oder ein anderes akustisches Signal für den Bediener sein, z. B. ein Vibrator im Handgriff 26, oder er könnte ein anderes geeignetes Warnsignal für den Bediener sein. In dem Fall, in dem erfasst wird, dass die Geschwindigkeit so niedrig ist (oder dass überhaupt keine Bewegung vorliegt), dass eine potentielle Verletzungsgefahr für den Patienten vorliegt, können die Steuerelemente 34 die Quelle 30 deaktivieren, um den Patienten zu schützen.
  • Ein Problem mit Strahlungsbehandlungen besteht darin, dass ein erheblicher Prozentanteil der auf die Haut applizierten Strahlung von der Haut zurückreflektiert oder zurückgestreut wird und verloren geht. Es wurden in der Vergangenheit verschiedene Systeme vorgeschlagen, um solche Strahlung zurück in die Haut zu retroreflektieren, einschließlich z. B. der Einbau einer Art von Reflektor in den Abschnitt 50. Die Abschnitte 52 und 54 könnten auch eine Reflexionsbeschichtung auf ihren Hautkontaktflächen haben, um solche Strahlung zurück in die Haut zu reflektieren. Abschnitt 72 ist besonders für diesen Zweck nützlich, da die gesamte Hautkontaktfläche 80 dieses Abschnitts aus einem äußerst reflexionsfähigen Material gebildet sein oder eine äußerst reflexionsfähige Beschichtung darauf ausgebildet haben kann. Durch Umleiten eines großen Teils der Strahlung zurück in die Haut kann die Strahlungsintensität innerhalb der Haut um das 1,2- bis 2,5 Fache erhöht werden.
  • 5 zeigt einen Kopf 24D einer Ausgestaltung der Erfindung, der sich von dem in 4 gezeigten nur dadurch unterscheidet, dass ein ausgesparter Kanal 84 in der Hautkontaktfläche 80 des Abschnitts 72 ausgebildet ist und dass optische Kanäle 76a und 76b auf gegenüberliegenden Seiten des Kanals 84 enden, wobei sich ihr Brennpunkt an einem Punkt in der Aussparung befindet, beispielsweise etwa in der Mitte. Ein Schlauch 86 wird an einem Ende an der Oberseite des Kanals 84 und am anderen Ende an einer Saugdruckquelle angeschlossen. Während sich der Kopf 24D in der Richtung 28 über die Haut des Patienten bewegt, werden Falten in der Haut des Patienten in den Kanal 84 eingesaugt. Die Größe des Kanals 84 wird so gewählt, dass das Ziel in der Falte der in den Kanal 84 eingesaugten Haut enthalten ist und von beiden Seiten durch Strahlung bestrahlt wird, die auf optische Kanäle 76 appliziert wird. Wenn beispielsweise der Kopf 24D zum Entfernen von Haaren benutzt wird, dann könnte der Kanal 84 eine Breite von 1 bis 6 mm und eine Tiefe von 1 bis 6 mm haben, eine Größe, die allgemein dazu führt, dass die Falte nur einen einzigen Haarfollikel in der in der Figur gezeigten Ebene hat, obwohl sich mehrere Haarfollikel in dem Kanal über dessen Längenabmessung befinden können. Die Konfiguration von 5 hat mehrere Vorteile. Zunächst reduziert sie die Distanz für die Strahlung bis zum Ziel und bündelt die Strahlung effektiver auf das Ziel. Zweitens, wenn der Kanal aus einem optisch reflexionsfähigen Material gebildet ist, dann reflektieren die Wände des Kanals 84 im Wesentlichen die gesamte Strahlung, wobei die Haut zurück in die Falte gedrückt wird, wodurch sich eine sehr effiziente Bestrahlung ergibt.
  • Während in 5 davon ausgegangen wird, dass eine mit einer Vakuum- oder sonstigen Saugdruckquelle verbundene Leitung zum Ziehen einer Hautfalte in den Kanal 84 verwendet wird, könte auch ein Balg oder ein anderer geeigneter Mechanismus zum Ziehen der Haut in den Kanal 84 verwendet werden oder, wie in 7 gezeigt, es könnte ein Kopf 24E mit einem Kanal 84' vorgesehen werden, der in einem Körper 72' eines wärmeleitenden Materials ausgebildet ist, und dieser Kanal ist so gestaltet, dass eine Hautfalte 90, die das Ziel 92 beinhaltet, in den Kanal 84' gedrückt wird, während sich der Kopf 24E in der Richtung 28 über die Haut des Patienten bewegt. Aufeinander folgende Falten der Haut des Patienten würden in den Kanal 84' gedrückt, während sich der Kopf so bewegt, dass eine im Wesentlichen gleichförmige Bestrahlung der Haut im Behandlungsbereich 10 erzielt wird. Mit der Ausnahme, dass kein Vorerhitzungsabschnitt 52 vorhanden ist, würde die Ausgestaltung von 7 ansonsten im Wesentlichen auf dieselbe Weise arbeiten wie die Ausgestaltung von 5 und würde im Wesentlichen dieselben Vorteile erbringen.
  • 8 zeigt einen Kopf 24F, der sich von den zuvor beschriebenen dadurch unterscheidet, dass er vier Sätze von optischen Kanälen 76 hat, 76a, 76b, 76c und 76d, die für diese Ausgestaltung lediglich Lichtpfade durch einen transparenten Block oder Luft sind, die jeweils durch ensprechende flexible Hohlleiter 32a32d gespeist werden. Alle optischen Kanäle 76 sind so abgewinkelt, dass sie im Wesentlichen auf die Zieltiefe 92 fokussiert sind. Der Körper 72'' ist gekrümmt, um die Platzierung von Kanälen 76 zu erleichtern, und hat auch eine reflektierende Oberfläche 93. Zusätzlich zu den zuvor erwähnten Komponenten, beinhaltet 8 auch eine Leitung 94 von einem Thermoelement oder einem anderen geeigneten Temperatursensor, der nahe an der Oberfläche 80 oder in der Oberfläche 80 montiert ist. Die Temperatursensorleitung 94 hat Verbindung mit Steuerelementen 34 und kann zum Regeln von epidermalen Temperaturen oder für andere geeignete Zwecke verwendet werden.
  • 9 zeigt noch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die, wie zuvor angedeutet, eine zylindrische Linse 70 mit einem transparenten Fenster 96 verwendet, an dem eine Strahlungsquelle 98 montiert ist, die beispielsweise ein Laserdiodenstab, eine Lampe mit einem Reflektor oder eine andere Strahlungsquelle sein kann, die klein genug ist, um in dem Handstück montiert zu werden. Eine Reflexionsplatte 100 ist vorgesehen, um die Retroreflexionsfunktion zum Zurückstreuen von Licht auszuführen. 9 zeigt auch einen kinematischen Bewegungssensor 102, der entweder ein zusätzlicher optischer Bewegungssensor 73 sein oder anstelle davon verwendet werden kann. Der kinematische Bewegungssensor 102 kann beispielsweise ein Rad sein, das sich dreht, während die zylindrische Linse 70 über die Hautoberfläche bewegt wird, um ein Signal zu Steuerelementen 34 zu erzeugen, das für die Abtastgeschwindigkeit indikativ ist. Das Temperaturregelelement 56 ist als in Kontakt mit der Linse 70 und der Reflexionsplatte 100 befindlich dargestellt, um beide Elemente zu kühlen, so dass der Behandlungsbereich vorgekühlt und während der Bestrahlung gekühlt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite des Zylinders 70 ist vorzugsweise ein zweites Element 56 in Kontakt mit der Platte 100 auf der hinteren Seite der Linse vorgesehen, das die Aufgabe hat, die Linse weiter zu kühlen und die Reflexionsplatte 100 und den Abschnitt hinter der Linse zu kühlen, um eine Nachkühlung bereitzustellen. Wie zuvor angedeutet, hat die zylindrische Linse 70, besonders dann, wenn sie einen relativ kleinen Durchmesser von beispielsweise weniger als 20 mm hat, auch die Aufgabe, die Strahlung im Ziel 92 zu bündeln und den Streueffekt der Haut teilweise zu kompensieren. Ausgenommen wo anders angegeben, funktioniert die Ausgestaltung von 9 im Wesentlichen wie die vorherigen Ausgestaltungen, um eine abgetastete dermatologische CW-Behandlung zu ermöglichen. Es ist auch zu bemerken, dass 9 zwar die einzige Ausgestaltung ist, die die Strahlungsquelle 98 im Kopf 24 befindlich zeigt, im Gegensatz zur Strahlung, die von einer externen Quelle 30 durch die optischen Leitungen 32 auf den Kopf appliziert wird, aber eine externe Quelle 30 oder eine interne Quelle 98 für den Kopf ist für alle Ausgestaltungen austauschbar, so dass jede der vorherigen Ausgestaltungen eine interne Strahlungsquelle 98 anstelle der gezeigten Anordnung haben kann, und die Ausgestaltung von 9 kann eine externe Strahlungsquelle haben, wobei optische Leitungen 32 auf das transparente Fenster 96 auftreffen. Für eine Ausgestaltung wie die in 8 gezeigte kann/können(ein) separate(r) Laserdiodenstab/-stäbe 98 z. B. für jeden der optischen Kanäle 76a76d vorgesehen werden.
  • Die 10A und 10B zeigen ein weiteres Handstück 24H, das zum Praktizieren der Lehren der Erfindung geeignet ist. Das Handstück unterscheidet sich von den zuvor gezeigten darin, dass die Strahlungsenergie nicht direkt auf den optischen Hohlleiter, die Linse oder eine sonstige transparente Komponente appliziert wird, durch die Strahlungsenergie auf die Haut des Patienten appliziert wird, sondern dass die optischen Leitungen 32 in einem Hohlraum 106 enden, der in einem Körper 108 aus Kupfer oder einem anderen Material mit guten Wärmeleiteigenschaften ausgebildet ist. Die Wände der Kammer 106 werden poliert, beschichtet oder auf andere Weise so behandelt, dass sie hoch reflexionsfähige oder vorzugsweise vollkommen reflexionsfähige Oberflächen haben. Der Vorteil der in 10 gezeigten Konfiguration mit der Kammer 106 ist, dass Strahlungsenergie in die zylindrische Linse oder das astigmatische Mikroobjektiv 70' in einer Reihe verschiedener Winkel eintritt, die von der Linse/dem Mikroobjektiv in der gewünschten Tiefe in der Haut gebündelt werden kann, wobei die Bündelungswirkung effizienter ist, wenn das Licht in einer Reihe verschiedener Winkel in die Linse eintritt als in einem einzigen Winkel. Die zylindrische Linse 70' kann im Körper 108 entweder starr wie für die Ausgestaltung von 9 oder für eine Rotation im Körper montiert werden. Die Rotation der Linse erleichtert die Bewegung des Kopfes über die Haut des Patienten, verhindert aber das gewünschte Straffen der Haut. Aber eine rotierende Linse liegt im Rahmen der Erfindung. Thermische Elemente 56 kühlen den Körper 102, was zu einem Vorerhitzen, Kühlen und Nachkühlen der Epidermis sowie zu einem Kühlen der zylindrischen Linse 70' führt, so dass die Epidermis während der Bestrahlung gekühlt wird. Der Körper 108 hat eine reflexionsfähige Hautkontaktfläche 80, um zurückgestreutes Licht von der Haut des Patienten zu retroreflektieren. 10 illustriert auch den kinematischen Bewegungssensor 102 und ein Wärmeelement oder einen anderen geeigneten Temperatursensor 94. Mit Ausnahme der oben erörterten Unterschiede funktioniert die Ausgestaltung von 10 im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie die zuvor erörterten Ausgestaltungen.
  • Die 11a11c illustrieren eine weitere Ausgestaltung 241 für den Kopf. Bei dieser Ausgestaltung wird die zylindrische Linse 112, die beispielsweise aus Saphir gebildet ist, so behandelt, dass sie normalerweise eine totale Innenreflexion hat, so dass Licht oder sonstige Strahlung, die durch die optische Leitung in die Linse eintritt, durch die Linse reflektiert wird und durch optische Leitungen 32' austritt. Wenn sich jedoch die Linse 112 mit der Haut des Patienten wie in 11c gezeigt in Kontakt befindet, dann wird die gesamte Innenreflexion an der Hautkontaktfläche aufgrund der Änderung des Beugungsindex an dieser Fläche unterbrochen, so dass Lichtenergie von der Linse in die Haut des Patienten ausgestrahlt wird. Die Verwendung der Linse 112 mit totaler Innenreflexion gemäß 11 ist ein Sicherheitsmerkmal, das gewährleistet, dass Strahlung nur dann auf einen Patienten oder eine andere Person appliziert wird, wenn das Handstück 24 mit der Haut des Patienten in dem zu behandelnden Bereich in Kontakt ist. Mit Ausnahme dieses Unterschiedes funktioniert die Ausgestaltung von 11 in der für frühere Ausgestaltungen und Komponenten beschriebenen Weise. So könnten beispielsweise mit dieser Ausgestaltung auch ein Gehäuse zum Vor- und Nachkühlen, ein Kühlgerät für die Linse, Bewegungssensoren usw. früherer Ausgestaltungen zum Einsatz kommen.
  • Die bisher beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung applizieren zwar Strahlungsenergie parallel entlang. der Länge des Kopfes während der Bestrahlung, aber die 12a und 12b illustrieren Ausgestaltungen der Erfindung, bei denen Licht rasch abgetastet wird. In 12a trifft auf den Kopf über eine Leitung 32 aufgebrachte Strahlungsenergie auf einen Deflektor 120, der mit einer solchen Geschwindigkeit oszilliert wird, dass die auftreffende Strahlung in der durch die Pfeile 122 angedeuteten Richtung mit einer Geschwindigkeit abgetastet wird, die zuvor über eine zylindrische Linse 70'' angedeutet wurde. In 12b wird die auftreffende Strahlung 32 auch auf einen oszillierenden Deflektor 120 appliziert, der den Strahl in optische Fasern 124 abtastet. Jede optische Faser endet in einer Mikrolinse 126, die in einer Platte 128 aus einem thermisch äußerst leitfähigen Material montiert ist. Die Platte 128 hat auch vorzugsweise eine äußerst reflexionsfähige Hautkontaktfläche 80. Solange die Abtastgeschwindigkeit des Deflektors 120 hoch genug ist, ist die von der zylindrischen Linse 70' oder den Mikrolinsen 126 emittierte Strahlung CW-Strahlung gemäß der obigen Definition dieses Begriffs, und dieses System arbeitet im Wesentlichen wie in den vorherigen Ausgestaltungen. Auch hier sind wieder, zur Vereinfachung der Zeichnungen, Elemente wie die Wärmeelemente 56, der Bewegungssensor 78 und 102 und die Temperatursensoren 94 in den 12a und 12b nicht dargestellt.
  • Es wurde zwar oben eine Reihe von Ausgestaltungen und Variationen beschrieben, aber es ist offensichtlich, dass diese Ausgestaltungen lediglich zur Illustration dienen und dass zahlreiche weitere Variationen bei der Praktizierung der Lehren der vorliegenden Erfindung gemäß Definition in den begleitenden Ansprüchen möglich sind. So wurde zwar in der obigen Diskussion angenommen, dass der Kopf 24 manuell über den Behandlungsbereich bewegt wird, aber dies ist nicht als eine Beschränkung der Erfindung anzusehen und es können auch verschiedene Typen von mechanischen Scannern zum Einsatz kommen, entweder alleine oder in Verbindung mit manueller Steuerung. Ferner wurden zwar optische und kinematische Bewegungsmessmechanismen dargestellt, aber es könnten auch geeignete thermische, elektronische und magnetische Bewegungsmessmechanismen verwendet werden. Die Steuerelemente 34 hätten die Aufgabe, die benötigte Abtastgeschwindigkeit für einen solchen Scanner zu steuern.

Claims (20)

  1. Vorrichtung (22) zum Bewirken einer selektierten dermatologischen Behandlung auf einem Bereich der Haut (10) eines Patienten, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: eine Quelle (30) von Strahlung mit einer Wellenlänge, die für die selektierte dermatologische Behandlung geeignet ist; und einen Kopf (24) mit wenigstens einem optisch transparenten Kanal (50, 76), der durch diesen verläuft, wobei jeder Kanal ein proximales Ende zum Empfangen von Strahlung von der Quelle (30) und ein distales Ende hat, das in einer Strahlungsapertur endet, die kleiner ist als der Bereich der Haut des Patienten, wobei die Vorrichtung (22) die Aufgabe hat, die Strahlung von der Quelle (30) durch den wenigstens einen Kanal zu aufeinander folgenden, in der Größe der Strahlungsapertur dimensionierten Abschnitten der Haut des Patienten zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung eine Strahlung mit kontinuierlich abgestrahlter Welle (CW) ist und dass die Vorrichtung ferner Folgendes umfasst: einen Mechanismus (34, 36, 38, 78) zum Ermitteln der Bewegungsgeschwindigkeit des Kopfes (24) über den Bereich der Haut des Patienten, so dass der Kopf (24) beim Gebrauch mit einer gewählten Geschwindigkeit über den genannten Bereich der Haut des Patienten und in Kontakt damit bewegt werden kann.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Strahlungsquelle (30) eine Quelle mit hoher Impulsfolgefrequenz ist, wobei die Impulsfolgefrequenz (PRR) derart ist, dass die Verzögerung zwischen Impulsen geringer ist als die Verweilzeit des Kopfes (24) auf der von dem Kopf kontaktierten Haut des Patienten.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Kopf (24) ferner einen Vorderabschnitt aufweist, der so gestaltet ist, dass er sich über jedes sukzessive Segment des Bereiches der Haut des Patienten vor dem wenigstens einen optischen Kanal bewegt, wobei der Vorderabschnitt aus einem wärmeleitenden Material besteht und eine thermische Komponente (56a, d) zum Erwärmen oder Kühlen des Abschnitts und somit der Haut aufweist, über den/die er beim Gebrauch bewegt wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Vorderabschnitt des Kopfes in zwei Abschnitte (52, 58) unterteilt ist, die thermisch voneinander isoliert sind, wobei jeder eine thermische Komponente (56a, d) aufweist, so dass sie unabhängig voneinander erwärmt oder gekühlt werden können.
  5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Kopf (24) ferner einen Hinterabschnitt (54) aufweist, der so gestaltet ist, dass er sich über jedes sukzessive Segment des Bereiches der Haut des Patienten hinter dem wenigstens einen optischen Kanal (50, 76) bewegt, wobei der Hinterabschnitt aus einem wärmeleitenden Material gebildet ist und eine thermische Komponente (56c) zum Kühlen des Abschnitts und somit der Haut beinhaltet, über den/die er bewegt wird.
  6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der wenigstens eine optisch transparente Kanal (50, 76) eine einzelne längliche Leitung mit einem optisch durchlässigen Abschnitt aufweist, der wenigstens teilweise durch die Leitung verläuft und vom Boden des Kopfes vorsteht.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit einem Mittel (56b) zum Kühlen des optischen Kanals.
  8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der optisch transparente Kanal (50) eine zylindrische Linse (70) aufweist, die vorzugsweise so montiert ist, dass sie beim Bewegen des Kopfes über den Bereich rotiert.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Linse (70) so behandelt wird, dass sie normalerweise eine totale Innenreflexion hat, wobei die totale Innenreflexion an einer Oberfläche der Linse in Kontakt mit der Haut eines Patienten gebrochen wird.
  10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das distale Ende des wenigstens einen optisch transparenten Kanals (60, 76) eine astigmatische Form (66) hat, die in der Richtung der Kopfbewegung schmäler ist als in einer Richtung lotrecht dazu.
  11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche mit Mitteln (120) zum Abtasten der Strahlung über den wenigstens einen optisch transparenten Kanal.
  12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit Mitteln (34, 36, 38, 78) zum Erzeugen eines selektierten Ausgangs (40), wenn die von dem Mechanismus erfasste Geschwindigkeit zum Ermitteln der Bewegungsgeschwindigkeit außerhalb eines vorbestimmten Geschwindigkeitsbereiches liegt.
  13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit Mitteln (34, 36, 38, 78) zum Stoppen der Applikation von Strahlung durch den wenigstens einen Kanal auf die Haut des Patienten, wenn die von dem Mechanismus erfasste Geschwindigkeit zum Ermitteln der Bewegungsgeschwindigkeit außerhalb eines gewählten Bereiches liegt.
  14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit einer Anzeige der Kopfbewegungsgeschwindigkeit.
  15. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der wenigstens eine optische Kanal (50, 76) oder das Mittel zum Applizieren von elektromagnetischer Strahlung auf das gewählte Volumen eine Mehrzahl von ersten optischen Kanälen (76a, 76d) in einem ersten Winkel und eine Mehrzahl von zweiten optischen Kanälen (76b, 76c) in einem zweiten Winkel aufweist, wobei der erste und der zweite Winkel so gewählt werden, dass durch den ersten und den zweiten optischen Kanal passierende Strahlen in einer gewählten Tiefe, vorzugsweise in der Tiefe (92) konvergieren, in der die dermatologische Behandlung erfolgen soll.
  16. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Vorrichtung eine Aussparung (84) am distalen Ende der optischen Kanäle (50, 76) oder am Mittel zum Applizieren von elektromagnetischer Strahlung auf das selektierte Volumen und Mittel (86), vorzugsweise eine Unterdruckquelle, zum Bewegen der Haut des Patienten in die Aussparung (84) aufweist, wenn die Aussparung darüber fährt.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Aussparung (84) so gestaltet ist, dass sukzessive Hautfalten darin erzeugt werden, wenn die Vorrichtung über die Haut des Patienten bewegt wird.
  18. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit einem Temperatursensor (94).
  19. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die CW-Strahlungsquelle (30) eine Quelle mit hoher Impulsfolgefrequenz ist, wobei die Impulsfolgefrequenz derart ist, dass die Verzögerung zwischen Impulsen geringer ist als die Verweilzeit des Kopfes auf der von dem Kopf kontaktierten Oberfläche, d. h.:
    Figure 00420001
    wobei PRR = Impulsfolgefrequenz V = Geschwindigkeit, mit der sich der Kopf bewegt; und d = Größe der Oberfläche in der Richtung der Kopfbewegung.
  20. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Handgriff, der von dem genannten Kopf vorsteht und für den Gebrauch durch einen Bediener geeignet ist, der den Kopf über den genannten Bereich bewegt.
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