ES2245506T3 - Sistema de aplicacion de radiacion electromagnetica sobre la piel. - Google Patents
Sistema de aplicacion de radiacion electromagnetica sobre la piel.Info
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Abstract
Un sistema (10) para tratar un problema dermatológico seleccionado situado en un volumen seleccionado de la piel de un paciente a una profundidad d, profundidad que está debajo de la unión dermis/epidermis, DE, incluyendo: - una fuente (12) de radiación EM de una longitud de onda apropiada para tratar dicho problema; - una guía de ondas óptica (40) que tiene un primer extremo al que se aplica dicha radiación y un segundo extremo para contactar la piel de un paciente, segundo extremo que está enfrente de dicho primer extremo; - un mecanismo (48, 50) que quita calor de la piel del paciente (18) al menos en su zona en contacto con dicha guía de onda; y - un sensor de temperatura (46) acoplado a la guía de ondas (40) a una distancia seleccionada de dicho segundo extremo de la guía de onda, caracterizado porque dicho sensor de temperatura genera señales de salida indicativas de la temperatura a una profundidad seleccionada dentro de la piel del paciente debajo de la superficie de la piel y porque - el sistema incluye controles (20) operativos en respuesta a dicha señal de salida del sensor (46) para determinar la temperatura de la piel del paciente a dicha profundidad d en base a un perfil temporal de dicha salida del sensor, operando dichos controles (20) dicha fuente (12) de tal manera que radiación de dicha fuente se pase a través de dicha guía de ondas (40) a la piel del paciente, incluyendo dicho volumen seleccionado cuando dicha temperatura determinada a profundidad d es a un valor deseado.
Description
Sistema de aplicación de radiación
electromagnética sobre la piel.
Esta solicitud es continuación parcial de la
solicitud número de serie 08/759.036, y de la solicitud número de
serie 08/759.136, presentadas ambas el 2 de diciembre de 1996 y de
la solicitud número de serie 09/078.055, presentada el 13 de mayo de
1998 y reivindica prioridad por la solicitud provisional número
60/077.794 y la solicitud provisional número 60/115.447, presentada
el 8 de enero de 1999.
Esta invención se refiere a la utilización de
radiación electromagnética (EM) para tratar problemas dermatológicos
seleccionados, y más en particular a un sistema que utiliza
detección de la temperatura a una guía de ondas a cuyo través se
está aplicando radiación a la piel del paciente para efectuar varias
funciones de control y a un cabezal utilizable en dicho sistema o en
otro lugar, cabezal que incluye reflectores eficientes para la
radiación retrodispersada y/o para mejorar por lo demás la
irradiación de un volumen deseado conteniendo el problema
dermatológico.
Los láseres, las lámparas y otras fuentes de
radiación electromagnética están siendo utilizados cada vez más para
tratar varios estados dermatológicos, y en particular para la
extracción de vello indeseado, venas de mariposa, venas de la
pierna, otras venas o vasos sanguíneos que se pueden ver a través de
la piel del paciente, lesiones, manchas de Oporto, tatuajes y
análogos. Un problema de tales tratamientos es que la única forma de
llevar la radiación a un volumen deseado en la dermis donde se desea
el tratamiento, es transmitir la radiación a dicho volumen a través
de la epidermis que lo recubre. Además, puesto que muchos de los
tratamientos implican absorción de energía por melanina en el
volumen dérmico tratado, por ejemplo en un folículo capilar, y
también hay melanina en la epidermis, en particular en su porción en
la unión dermis/epidermis (DE), la radiación EM usada para
tratamiento también es absorbida generalmente en varios grados en la
epidermis. Además, cuanto más profundo en la dermis es el
tratamiento que se desea y/o cuanto más grande es el elemento
tratado, más energía se debe usar, implicando esto en general el uso
de un láser más potente u otra fuente de radiación con fluencia más
alta y/u operando dicha fuente durante tiempos más largos. Sin
embargo, a medida que aumenta la energía aplicada a través de la
epidermis, también aumenta la posibilidad de daño de la epidermis
como resultado de la absorción de energía.
Por lo tanto, una limitación de las energías que
se pueden usar para varios tratamientos dermatológicos en la dermis,
y en particular de las profundidades en la dermis a las que se puede
realizar tratamiento, y del tamaño de los elementos que se puede
tratar, es que la energía aplicada no puede ser tan alta que
produzca daño apreciable en la epidermis. Se han propuesto en la
técnica anterior varias formas en torno a este problema, la mayoría
de las cuales implica cierto enfriamiento de la epidermis antes de
y/o durante el tratamiento para limitar o evitar el daño térmico. Se
conoce un dispositivo según la primera parte de la reivindicación 1
por EP-A-0 783 904. Los ejemplos de
tales procedimientos incluyen aplicar criogénico u otras
pulverizaciones de enfriamiento a la piel, aplicar un gel de
enfriamiento a la piel, aplicar radiación mediante un paquete frío
en contacto con la piel o mediante un aplicador que se enfría por
agua corriente, aire circulante, o análogos. Sin embargo, estos
sistemas de la técnica anterior no han sido completamente
satisfactorios. Una razón de esto es que, puesto que la mayor parte
de la absorción se produce en la melanina situada en las porciones
inferiores de la epidermis, es deseable realizar el enfriamiento a
través de toda la capa epidérmica, que tiene típicamente
aproximadamente 0,1 mm de grosor. Sin embargo, no es deseable que el
enfriamiento se extienda considerablemente por debajo de la unión DE
a la capa dérmica puesto que el enfriamiento en la capa dérmica
puede inhibir potencialmente el daño térmico deseado de los
folículos, vasos sanguíneos o análogos en esta región. Además, hay
variaciones significativas en la absorción de radiación por la piel
de los pacientes, no sólo entre diferentes individuos, personas que
tienen piel más oscura que absorbe más radiación y que son más
propensas a daño epidérmico que las personas con piel más clara,
sino incluso para zonas diferentes en el cuerpo de un solo
individuo. Por lo tanto, el enfriamiento no personalizado a la zona
de tratamiento da lugar en general a que el enfriamiento no se
produzca a la profundidad adecuada, un problema que puede interferir
con el tratamiento y/o permitir el daño térmico de la epidermis.
Por lo tanto, sería deseable poder medir la
temperatura a una profundidad seleccionada en la piel, por ejemplo
la unión DE, y utilizar esta temperatura para controlar la
temperatura de la piel, por ejemplo a través de la epidermis,
mediante cierta combinación de controlar la energía láser aplicada a
la piel y/o controlar el enfriamiento aplicado a la piel. Sin
embargo, aunque en el pasado se utilizaron sensores de infrarrojos,
por ejemplo, para detectar la temperatura en la superficie de la
piel, tal detección no proporciona una indicación exacta de la
temperatura ni siquiera en la superficie de la piel, variando estas
lecturas con factores como el grosor de la capa de piel, la aspereza
de la piel y el color de la piel además de la temperatura. Los
sensores de infrarrojos tampoco proporcionan virtualmente
información acerca de la temperatura de la piel a una profundidad
por debajo de la superficie. Por lo tanto, tal detección se ha
utilizado hasta ahora solamente para controles aproximados, por
ejemplo, para desactivar el láser si se supera un umbral de
temperatura de emergencia o análogos, pero no para realizar una fina
aplicación de energía y/o enfriamiento para mantener una temperatura
deseada a una profundidad seleccionada, por ejemplo en la unión DE,
facilitando por ello un tratamiento deseado sin daño epidérmico.
Por lo tanto, se necesita una técnica mejorada
que permita determinaciones más exactas de la temperatura de la piel
a varias profundidades, incluyendo en la unión DE, para permitir
control más exacto y más automático de los tratamientos con
radiación EM para varios estados dermatológicos. En particular, a
causa de las variaciones de la pigmentación de la piel, diferencias
de la profundidad epidérmica, y otras diferencias dermatológicas
entre pacientes, los procedimientos dermatológicos con láser los
realizan ahora casi exclusivamente médicos u otras personas
altamente capacitadas, y tales individuos debe tener mucho cuidado
de asegurar que no se produzca daño epidérmico, pero logrando
todavía el efecto terapéutico deseado. La medición más exacta de la
temperatura a las profundidades deseadas facilitaría la realización
de los tratamientos por dicho personal capacitado y permitiría
realizar con seguridad tales procedimientos por personal menos
altamente especializado y, por lo tanto, menos caro. Dichas
mediciones de la temperatura de la piel también se podrían utilizar
para determinar el tipo/pigmentación de la piel del paciente y/o de
la parte tratada del cuerpo del paciente y/o para otros fines. Donde
el enfriamiento de la epidermis se logra colocando un aplicador
enfriado u otro cuerpo enfriado en contacto con la piel del
paciente, el contacto se debe hacer con presión suficiente para
garantizar buen contacto térmico entre el cuerpo enfriado y la piel.
Sin embargo, las diferencias del grosor y de la elasticidad de la
piel, las diferencias del apoyo óseo y otros factores afectan a la
presión requerida para lograr buen contacto térmico en diferentes
pacientes y en zonas diferentes del cuerpo en el mismo paciente.
Ésta es otra razón por la que se requieren personas expertas y
altamente capacitadas para llevar a cabo los tratamientos y
contribuye al alto costo del tratamiento. Por lo tanto, sería
preferible poder facilitar una técnica automática para detectar, y
por lo tanto asegurar, buen contacto térmico entre un elemento de
enfriamiento y la piel del paciente. Tal técnica o mecanismo,
asegurando buen contacto térmico con la piel antes de disparar la
fuente de radiación, podía resolver dos problemas de seguridad
críticos para la dermatología por radiación. Primero: garantiza un
enfriamiento adecuado de la epidermis antes de su calentamiento
mediante absorción de energía; y segundo: garantiza que la radiación
no se aplique accidentalmente a los ojos u otro lugar indeseado.
Surgen problemas relacionados, pero contrarios,
al realizar algunos procedimientos de alisamiento/eliminación de
arrugas de la piel donde el objetivo es calentar y destruir
solamente la capa más superficial de la piel, por ejemplo la
epidermis, con mínimo daño de las capas subyacentes. Esto requiere
el control estricto de factores tales como la energía láser, la
duración del pulso y la velocidad de repetición. Sin embargo, las
variaciones de la piel del paciente hacen difícil dicho control
estricto incluso para personal altamente experto y capacitado.
También surgen problemas similares en otros procedimientos
dermatológicos que implican láseres u otras fuentes de
radiación.
Otro problema relacionado al utilizar una fuente
de radiación EM para tratamiento dermatológico es que la piel
refleja de nuevo una porción considerable de la radiación aplicada a
ella. Puesto que esta energía reflejada no llega al lugar de
tratamiento, se requiere una fuente de radiación de energía más alta
para lograr el tratamiento dermatológico deseado que si llegase un
porcentaje mayor de la radiación aplicada al lugar de tratamiento.
Se ha sugerido previamente que una solución a este problema es
facilitar un retrorreflector que recoja y devuelva dicha radiación
retrodispersada a la piel del paciente. Sin embargo, los
dispositivos retrorreflectores existentes no han optimizado la
recogida y devolución de dicha radiación retrodispersada y, por lo
tanto, son deseables técnicas mejoradas para la reutilización más
eficiente de la radiación retrodispersada. Un problema particular de
los retrorreflectores de la técnica anterior es que reflejan toda la
radiación retrodispersada sustancialmente al mismo ángulo al que se
recibió la radiación; sin embargo, la radiación a un ángulo más
paralelo que el perpendicular a la superficie de la piel no llega en
general a la zona de tratamiento y por lo tanto solamente calienta
la superficie de la piel, contribuyendo al daño térmico de la piel,
sin tener ningún efecto beneficioso/terapéutico. Por lo tanto, sería
deseable una técnica de retrorreflexión que no facilite o aumente
esta radiación "paralela".
Otros dos factores pueden contribuir a la
eficiencia de los tratamientos dermatológicos. El primer factor es
el "tamaño del punto" o, en otros términos, el agujero óptico
de la radiación aplicada. El tamaño del punto está limitado
típicamente por la óptica del aplicador de mano utilizado y por la
fluencia deseada en función de la fuente de energía disponible. Sin
embargo, un tamaño del punto más grande permite llevar a cabo mucho
más rápidamente el tratamiento de grandes zonas corporales tal como
la espalda o las piernas, algo que mejora la satisfacción de
paciente y la rentabilidad para el médico. Por lo tanto, es deseable
una técnica para facilitar tamaños de punto más grandes.
En segundo lugar, todo lo que reduzca la
distancia desde la fuente de irradiación a la zona deseada reduce la
cantidad de energía requerida para lograr un efecto terapéutico
deseado y todo lo que permita que una mayor cantidad la energía
aplicada llegue a la zona deseada tiene un efecto similar. Por lo
tanto, también son deseables las técnicas que faciliten el logro de
estos objetivos.
La presente invención se define por la
reivindicación 1. Según lo anterior, esta invención proporciona un
sistema para tratar un problema dermatológico seleccionado y un
cabezal para uso en tal sistema. El cabezal incluye una guía de
ondas óptica u otro recorrido de luz para dirigir radiación EM de
una longitud de onda apropiada para tratar el problema dermatológico
seleccionado del paciente a un primer extremo de la guía de ondas,
teniendo también la guía de ondas un segundo extremo de contacto con
la piel que está enfrente del primer extremo; y un sensor en el
segundo extremo de la guía de ondas, o de otro modo muy próximo a
una superficie del cabezal de contacto con la piel, que detecta su
temperatura. El cabezal también incluye un mecanismo para sacar
calor de la guía de ondas. Para lograr sensibilidad comercialmente
útil, es preferible que el sensor esté situado no más de unos pocos
milímetros de la superficie del cabezal que contacta la piel, por
ejemplo, el segundo extremo de la guía de ondas, el extremo que
contacta la piel del paciente. Por lo tanto, en las realizaciones
preferidas, el sensor está situado dentro de 5 mm del segundo
extremo de la guía de ondas, y en la mayoría de las realizaciones
preferidas el sensor está situado dentro de 1 mm del segundo
extremo.
El mecanismo para sacar calor incluye
preferiblemente un dispositivo termoeléctrico que tiene un lado en
contacto térmico con la guía de ondas y un lado opuesto en contacto
térmico con un disipador de temperatura. En una realización
preferida de la invención, la radiación retrodispersada es reflejada
de forma sustancialmente interna dentro de la guía de ondas óptica,
y hay un reflector dentro de la guía de ondas para hacer volver la
radiación retrodispersada a través de la guía de ondas a la piel del
paciente. Aunque el reflector puede estar en varias posiciones
dentro de la guía de ondas, en una realización preferida, está
situado en el primer extremo de la guía de ondas. El reflector
también puede estar a lo largo de lados de la guía de ondas y el
coeficiente de reflexión para zonas del reflector, en el primer
extremo, las paredes laterales o ambos, se puede seleccionar de tal
manera que la radiación retrodispersa que, antes de entrar en la
guía de ondas, a ángulos más perpendiculares a la piel del paciente,
sea reflejada más fuertemente que radiación retrodispersada que,
antes de entrar en la guía de ondas, esté a ángulos más paralelos a
la superficie de la piel. El segundo extremo de la guía de ondas en
contacto con la piel del paciente también puede tener un agujero que
es al menos sustancialmente tan grande como el agujero de radiación
retrodispersada de la piel del paciente o se puede lograr en otras
formas un "agujero de reflexión" sustancialmente tan grande
como el agujero del retrodispersor de radiación. Por ejemplo, una
placa reflectora de tamaño para proporcionar el deseado agujero de
reflexión puede rodear el segundo extremo de la guía de ondas. Más
en general, la invención puede incluir al menos una guía de ondas
que pasa a través del cabezal y terminar en su superficie de
contacto con la piel, aplicándose radiación EM al menos a través del
recorrido de guía de ondas a la piel del paciente: y unos medios de
reflexión para hacer volver radiación retrodispersada a la piel del
paciente, medios de reflexión que tienen un agujero de reflexión al
menos sustancialmente tan grande como el agujero de retrodispersor
de radiación. Los medios de reflexión pueden incluir al menos una
porción de la superficie del cabezal que contacta la piel, porción
que puede estar en forma de una placa de reflexión, y también puede
incluir al menos una superficie de reflexión para la radiación
retrodispersada que entra en la guía de ondas, al menos parte de
dicha superficie puede estar en la guía de ondas.
El sistema puede estar destinado a tratar un
problema dermatológico seleccionado en un volumen seleccionado de la
piel de un paciente a una profundidad d que está debajo de la unión
DE. Se facilita una fuente de radiación EM de una longitud de onda
apropiada para tratar el problema junto con una guía de ondas
óptica, un mecanismo que enfría la piel del paciente, al menos en su
porción en contacto con la guía de ondas cuando el segundo extremo
de la guía de ondas está en contacto con la piel del paciente, y un
sensor de temperatura en el segundo extremo de la guía de ondas. La
temperatura en el sensor es indicativa de la temperatura en la unión
DE del paciente. Finalmente, se han previsto controles que son
operativos en respuesta al sensor que indica que la unión DE se ha
enfriado a al menos una temperatura seleccionada para permitir que
la radiación de la fuente pase a través de la guía de ondas a la
piel del paciente. El mecanismo de enfriamiento quita
preferiblemente calor de la guía de ondas; cuando está en contacto
con la piel del paciente, la guía de ondas quita calor y así enfría
la piel. Los controles también pueden ser operativos en respuesta al
sensor para mantener la unión DE dentro de un rango de temperatura
seleccionado durante la aplicación de radiación a la piel del
paciente. Los controles también pueden detectar un perfil de
temperatura/tiempo seleccionado en el sensor, siendo indicativo el
perfil del contacto de la guía de ondas con la piel del paciente, y
puede evitar que pase radiación a la piel del paciente a no ser que
se detecte el perfil predeterminado. Esto garantiza que no se
aplique radiación a la piel del paciente a no ser que haya buen
contacto térmico entre la guía de ondas del cabezal que aplica
radiación y la piel del paciente. En las realizaciones preferidas,
los controles ponen en funcionamiento el mecanismo de enfriamiento
para enfriar la guía de ondas a una temperatura deseada, siendo
sensibles los controles al sensor para determinar cuándo se ha
alcanzado la temperatura deseada.
Los controles también pueden ser operativos en
respuesta a que el sensor detecta un perfil de temperatura creciente
seleccionada en el sensor cuando la guía de ondas se pone en
contacto con la piel del paciente para permitir que pase radiación
de la fuente a través de la guía de ondas a la piel del paciente.
Este control puede sustituir al control basado en la detección de
que la unión DE se ha enfriado a una temperatura seleccionada, pero
se añade preferiblemente a él.
Las mejores características del retrorreflector
explicadas anteriormente también se pueden usar en el cabezal
independientemente de las características de medición de la
temperatura explicadas anteriormente, pero se utilizan
preferiblemente en unión con ellas. La invención también puede
incluir un cabezal que tiene al menos una guía de ondas óptica para
recibir radiación EM y para dirigirla a una superficie en contacto
con la piel de la al menos única guía de ondas y un distanciador que
tiene un primer y un segundo extremo, rodeando el primer extremo la
al menos única guía de ondas en su extremo inferior y formando un
cierre sustancialmente estanco al aire con él. El segundo extremo
del distanciador está adaptado para estar en contacto con la piel
del paciente sobre el volumen seleccionado para formar una cámara
entre la superficie de la guía de ondas en contacto con la piel, la
piel del paciente y las paredes del distanciador. También se han
previsto unos medios para crear presión negativa en la cámara
aspirar la piel del paciente a ella y a contacto con la superficie
de contacto con la piel. Las paredes del distanciador son
preferibles reflectoras para hacer volver radiación retrodispersada
a la piel del paciente. Los medios para crear presión negativa
pueden incluir una manguera montada en un extremo de manera que se
abra a la cámara y conectada en su otro extremo a una fuente de
presión negativa. Alternativamente, los medios para crear presión
negativa pueden incluir las paredes del distanciador que se pueden
deformar cuando se aplica presión al cabezal/guía de ondas para que
la superficie de contacto cutáneo de la guía de ondas pueda
contactar la piel del paciente, expulsando de la cámara la mayor
parte del aire, volviendo las paredes del distanciador a su estado
no deformado cuando se libera la presión, dando lugar a la creación
de presión negativa en la cámara. Por ejemplo, las paredes del
distanciador pueden tener forma de un fuelle, ventosa o aro
elástico.
Finalmente, en vez de una sola guía de ondas
óptica, la superficie de salida de una primera guía de ondas óptica
a la que se aplica inicialmente irradiación, puede estar montada en
una primera superficie de una segunda guía de ondas óptica que
también tiene una segunda superficie de contacto con la piel,
enfrente de la primera superficie. La radiación óptica recibida de
la primera guía de ondas se transmite mediante la segunda guía de
ondas a su superficie de contacto con la piel. La segunda superficie
de contacto con la piel de la segunda guía de ondas tiene una zona
más grande que la superficie de salida de la primera guía de ondas y
la segunda guía de ondas se forma para proporcionar un agujero
óptico más grande que de la primera guía de ondas. La relación de la
espaciación entre las superficies primera y segunda de la segunda
guía de ondas y una dimensión superficial seleccionada de la
superficie de contacto con la piel de la segunda guía de ondas, por
ejemplo la longitud de un lado de la segunda superficie o su
diámetro, es aproximadamente 1,5 a 1. Se puede prever medios para
reflejar de nuevo a la piel del paciente la radiación
retrodispersada de la piel del paciente a la segunda guía de ondas.
Los medios de reflexión pueden incluir formar al menos una porción
de la primera superficie y/u otras superficies de la segunda guía de
ondas para reflejar la radiación que choca en ella, y dicha
reflexión de la segunda guía de ondas también se puede hacer
dependiente del ángulo.
Los anteriores y otros objetos, características y
ventajas de la invención serán evidentes por la siguiente
descripción más detallada de las realizaciones preferidas de la
invención ilustrada en los dibujos anexos.
La figura 1 es un diagrama esquemático de
semibloques de un sistema simplificado de tratamiento con radiación
EM adecuado para ser utilizado al llevar a la práctica las ideas de
esta invención.
La figura 2 es una vista en sección lateral de un
cabezal o aplicador adecuado para ser utilizado en el sistema de la
figura 1 según ideas de esta invención.
La figura 3a es un gráfico que ilustra una
relación calculada con el tiempo entre la temperatura en la guía de
ondas en dos \Deltads donde puede estar situado un sensor y la
temperatura a tres diferentes profundidades en la piel de un
paciente, incluyendo en la unión DE o basal.
La figura 3b es un gráfico que ilustra una
relación medida con el tiempo entre la temperatura en el sensor de
la guía de ondas para una \Deltad preferido y la temperatura a dos
diferentes profundidades en la piel de un paciente, incluyendo en la
unión DE o basal.
La figura 4 es un gráfico que ilustra la salida
del sensor de temperatura con el tiempo para condiciones
seleccionadas.
Las figuras 5a y 5b vistas en sección lateral
simplificadas de dos cabezales o aplicadores alternativos para
obtener un agujero de reflexión que coincide el agujero del
retrodispersor de radiación.
Las figuras 6a y 6b son vistas laterales en
sección simplificadas de un cabezal o aplicador que utiliza presión
negativa para aspirar un pliegue de piel a una cavidad antes de
aplicar presión negativa y después de aplicar presión negativa,
respectivamente.
Las figuras 7a y 7b son vistas laterales en
sección simplificadas de un cabezal o aplicador para otra
realización de la invención que utiliza presión negativa para
aspirar un pliegue de piel a una cavidad en un paso intermedio en la
creación de la presión negativa y después de haber creado presión
negativa, respectivamente.
Las figuras 8a, 8b y 8c son vistas laterales en
sección simplificadas de un cabezal o aplicador para otra
realización que usa presión negativa para aspirar un pliegue de piel
a una cámara mostrada antes de crear presión negativa, en un paso
intermedio en la creación de presión negativa y después de haber
creado presión negativa, respectivamente.
La figura 9 es una vista en sección lateral
simplificada de un cabezal para una realización alternativa de la
invención que proporciona un agujero óptico expandido para el
cabezal.
La figura 10 es una vista en sección lateral
simplificada de un cabezal para una realización alternativa, cabezal
que es adecuado para moverse a través de la piel de un paciente
durante el tratamiento.
La figura 1 es un diagrama de bloques
simplificado de un sistema 10 que se puede utilizar para tratar un
estado dermatológico seleccionado según las ideas de esta invención.
El sistema incluye una fuente de radiación electromagnética (EM) 12
que está conectada mediante un tubo de luz de fibra óptica u otro
transportador óptico adecuado 14 a un aplicador o cabezal 16. Dicho
cabezal está en contacto con la piel 18 de un paciente. Se han
previsto controles 20 que reciben información de la fuente 12 y el
cabezal 16 y que controlan la operación del sistema en respuesta a
estas entradas y otros. La fuente EM 12 puede ser un láser de rubí,
láser de alejandrita, láser de diodo u otra fuente láser que
proporcione radiación de una longitud de onda adecuada para el
tratamiento láser a realizar, o puede ser una lámpara u otra fuente
de radiación electromagnética no coherente que proporcione señales a
la longitud de onda requerida. En especial para fuentes de luz no
coherentes, se puede utilizar varias técnicas para filtrar,
desplazar en frecuencia o controlar de otro modo la salida de la
fuente para lograr radiación dentro de una banda de longitudes de
onda deseada. La longitud de onda de radiación puede ser una banda
estrecha, hasta una sola longitud de onda, o una banda ancha, y
puede variar en un espectro ancho desde infrarrojos hasta
ultravioleta, dependiendo del tratamiento a realizar y la fuente de
radiación utilizada. La fuente 12 puede ser una fuente pulsada, bajo
control del operador o a una velocidad de repetición fija o
controlada, o puede ser, como se describe en la Solicitud en
tramitación número de serie 09/078.055, una fuente de onda continua
(CW). Los controles 20 pueden ser un ordenador de propósito general
o especial adecuadamente programado, puede ser circuitería cableada,
o puede ser un híbrido de circuitería especial y circuitería de
ordenador programado. La piel 18 tiene una capa epidérmica 22, y una
capa dérmica 24, denominándose a veces la unión de estas dos capas
la unión DE o capa basal 26.
La radiación de la fuente 12 pasa por el cabezal
16 y se emite de él como un haz convergente 28 que se aplica a una
zona 30 de la dermis 24 que contiene el elemento a tratar. La zona
30 puede contener, por ejemplo, un folículo capilar que va a ser
destruido para lograr la extracción de vello indeseado, puede ser
pigmento de tatuaje a extraer, puede ser una vena aránea u otro vaso
sanguíneo que será coagulado y quitado o puede ser algún otro estado
dermatológico a tratar por la radiación. Como se ha explicado
anteriormente, el tratamiento de un paciente se complica por el
hecho de que puede haber variaciones significativas entre pacientes,
y en zonas diferentes del cuerpo del mismo paciente, en el grosor de
capa epidérmica 22, en la pigmentación de esta capa (y en particular
en la cantidad de melanina en la unión DE 26), y en otras
características de la piel. Dichas variaciones hacen difícil lograr
un efecto terapéutico deseado sin daño potencial a la zona de la
epidermis del paciente que recubre la zona de tratamiento 30.
La figura 2 ilustra un cabezal 16 adecuado para
ser utilizado en el sistema de la figura 1. Con referencia a la
figura 2, el cabezal 16 incluye una guía de ondas o lente 40 de un
material ópticamente transparente que también tiene buenas
propiedades de transferencia de calor y proporciona preferiblemente
una buena coincidencia del índice de refracción con la piel. El
zafiro es un material actualmente preferido para la guía de ondas,
aunque también se podría usar otros materiales. La guía de ondas 40
se soporta por un aro de soporte 42 montado en una carcasa exterior
44. Un termopar, termistor u otro sensor adecuado de temperatura 46
está montado en contacto con la guía de ondas 40, entre la guía de
ondas y el soporte 42. La distancia (\Deltad) del sensor 46 del
extremo de guía de ondas 40 en contacto con la piel del paciente es
crítica y, por razones a explicar más adelante, no deberá ser
superior a 5 mm. La \Deltad está preferiblemente en el rango de
1-2 mm, siendo aproximadamente 1 mm la distancia
actualmente preferida. Aunque en la figura 2 se representa un único
sensor de temperatura 46, pueden ser preferibles dos o más de tales
sensores espaciados alrededor de la guía de ondas 40 a la misma
distancia \Deltad del extremo de la guía de ondas para promediar
las variaciones de temperatura que se puedan producir en la guía de
ondas.
También se han previsto elementos de enfriamiento
termoeléctricos 48 en contacto con la guía de ondas 40. Aunque se
muestran dos de tales elementos en la figura 2, se dispondría
normalmente típicamente al menos cuatro de tales elementos,
sustancialmente espaciados uniformemente alrededor de la periferia
de guía de ondas 40. Los elementos termoeléctricos 48 pueden ser,
por ejemplo, elementos Peltier. Se hacen conexiones eléctricas al (a
los) sensor(es) 46 y a los elementos termoeléctricos 48 de
manera conocida en la técnica y para simplificar la figura no se
representan específicamente.
Los lados de los elementos termoeléctricos 48
enfrente de los que están en contacto con guía de ondas 40, están en
contacto térmico con el disipador térmico o radiador 50 que tiene
canales 52 formados en el mismo por los que fluye un fluido
refrigerante tal como aire o agua, entrando el fluido refrigerante
en el cabezal mediante una unión de fluido 54 y saliendo por una
unión de fluido 56 (o entrando por la unión de fluido 56 y saliendo
por la unión de fluido 54).
Se aplica radiación óptica al cabezal mediante
una fibra óptica, haz de fibras u otro tubo de luz 58 que termina en
una cámara 60. La radiación que sale de la fibra óptica 58 se
expande en la cámara 60 antes de entrar en la guía de ondas 40 para
aplicación a la piel del paciente. La fibra 58 está montada en un
manguito 62 de material ópticamente opaco, cuya porción trasera está
montada en un tubo 64 y cuya porción delantera se extiende mediante
un conjunto de soporte 66. El tubo 64 está montado en una cámara 68
formada en la parte trasera del conjunto de soporte 66 para que el
conjunto 69, que incluye la fibra 58, el manguito 62 y el tubo 64,
se pueda avanzar y retrasar, moviendo la fibra 58 en la cámara 60
para regular el agujero óptico del cabezal. Juntas tóricas 70 y 72
sellan la cámara 60 para que no entre aire ni humedad para evitar la
condensación en las superficies ópticas enfriadas 74 y 76. Se
utiliza nitrógeno u otro gas que no se condense a temperaturas de
hasta -40ºC para llenar la cámara 60.
La superficie 74 de la guía de ondas es una
superficie óptica reflectora como lo son todas las superficies de la
cámara 60, incluyendo la superficie 76 en su parte trasera. Como se
explicará más adelante, estas superficies retrorreflejan luz
retrodispersada de la piel del paciente. Las paredes laterales de la
guía de ondas 40 y la cámara 60 también pueden ser completamente
reflectoras o pueden reflejar selectivamente de la manera y por las
razones a explicar más adelante.
En la operación, el conjunto 69 se coloca
inicialmente para lograr un agujero óptico deseado para el cabezal
16. También se energizan elementos termoeléctricos 48 para enfriar
la guía de ondas 40 a una temperatura seleccionada, por ejemplo 10ºC
a -40ºC. Los criterios son poner la guía de ondas 40 a una
temperatura suficientemente baja para lograr el enfriamiento deseado
de la epidermis 22 sin dar lugar a que la temperatura del tejido
baje a un nivel donde se congelaría el agua en las células. Se han
logrado buenos resultados con una temperatura de la guía de ondas en
el rango de 0ºC a -30ºC, con una temperatura preferida de
aproximadamente -10ºC.
Cuando se han completado los pasos preliminares
anteriores, se puede poner el cabezal 16 en contacto físico con una
zona de la piel del paciente donde se ha de efectuar el tratamiento.
Este contacto puede ser bajo presión baja, preferiblemente al menos
suficiente para establecer buen contacto térmico entre la guía de
ondas 40 y la piel del paciente, donde el objetivo es coagular
sangre, por ejemplo, en una vena aránea, vena de la pierna u otra
vena o vaso sanguíneo, o puede ser bajo presión mayor que la presión
sanguínea del paciente para extracción de vello u otras aplicaciones
donde sea preferible quitar sangre de la región de la piel entre la
guía de ondas 40 y la zona 30 bajo tratamiento.
En cualquier caso, el cabezal 16, y en particular
su guía de ondas 40, se deberán colocar en contacto con la piel del
paciente con presión suficiente para garantizar buen contacto
térmico entre la piel del paciente y la guía de ondas 40. Según las
ideas de esta invención, el hecho de que dicho buen contacto térmico
se haya establecido puede ser detectado con el sensor 46. En
particular, como se ve en las figuras 3a y 3b, con el sensor
colocado a aproximadamente 1 mm de la superficie de contacto de la
guía de ondas 40, (es decir, \Deltad= 1 mm), la temperatura en el
sensor tiene un perfil 90 en la figura 3a y 90' en la figura 3b que
aumenta bruscamente durante el primer cuarto de segundo a medio
segundo después de establecer dicho contacto térmico. La razón de
esto es que la guía de ondas actúa como un disipador térmico para la
piel del paciente durante este intervalo de tiempo y el
calentamiento de la guía de ondas en su extremo de contacto con la
piel es mayor que el efecto de enfriamiento del dispositivo
termoeléctrico 48 en esta superficie (es decir, hay un gradiente
pequeño de temperatura a través de la guía de ondas 40). La
detección del perfil de temperatura 90, 90' por el (los)
sensor(es) 46 puede ser interpretada por los controles 20
como una indicación de buen contacto térmico entre la guía de ondas
y la piel del paciente. Si no se detecta dicho perfil térmico, los
controles 20 inhiben la activación de la fuente de radiación 12 y/o
evitan que se aplique radiación de la fuente al cabezal 16. Esto
garantiza que no se suministre radiación a la piel a no ser que la
epidermis haya sido enfriada adecuadamente para evitar su daño
térmico.
Con referencia por ejemplo a la figura 3a, se ve
que la colocación del sensor 46 con relación a la superficie de
contacto con la piel de la guía de ondas 40, o en otros términos la
distancia \Deltad, es crítica para lograr este objeto. En
particular, aunque el perfil 90 se logra con una \Deltad de
aproximadamente 1,2 mm, el perfil 91, que se logra con una \Deltad
de aproximadamente 4,8 mm, evidencia mucha menos sensibilidad a los
cambios de temperatura en la unión DE y por lo tanto no es
especialmente útil para asegurar buen contacto térmico entre la guía
de ondas y la piel del paciente. El perfil real 90' (figura 3b),
aunque ligeramente más escalonado y menos liso que el perfil teórico
90 de la figura 3a, es suficientemente parecido a este perfil para
permitir la fácil identificación de buen contacto térmico. Las
diferencias entre las figuras 3a y 3b también pueden surgir del
hecho de que la guía de ondas en la figura 3a comienza a una
temperatura de -10ºC mientras que la guía de ondas de la figura 3b
comienza a una temperatura de aproximadamente -27ºC.
Con referencia de nuevo a las figuras, y en
particular a la figura 3a, se ve que una porción principal del
enfriamiento de la guía de ondas se produce dentro de un período de
entre 0,5 y 2 segundos de contacto pleno, variando algo el tiempo
con la temperatura inicial de la guía de ondas y la temperatura
final deseada en la unión DE. Por lo tanto, suponiendo que se ha
hecho buen contacto térmico, el operador puede operar la fuente 12
algún tiempo predeterminado después de hacer contacto con la piel
del paciente, por ejemplo medio segundo después, pero no más de
aproximadamente 2 segundos después, para evitar el enfriamiento
significativo de la dermis.
Sin embargo, puesto que el enfriamiento de la
piel puede variar dependiendo de varios factores, incluyendo
variaciones en el equipo utilizado, el color y naturaleza de la piel
del paciente, el grosor de la piel del paciente y análogos, es
preferible medir la temperatura en la unión DE y que la fuente de
radiación 12 se ponga en funcionamiento tan pronto como esta
temperatura haya caído a un nivel deseado. Como se puede ver en las
figuras 3a y 3b, el perfil de temperatura 90 en el sensor 46 sigue
el perfil de temperatura 92 en la unión DE como lo hace el perfil de
temperatura 90' para el perfil de temperatura 92' de la unión DE.
Así, la salida de sensor 46 puede ser utilizada por el control 20
como una indicación de la temperatura en la unión DE, y el control
20 puede poner en funcionamiento la fuente de radiación 12 cuando
esta temperatura llega un valor predeterminado. Esto garantiza que
no se aplique radiación al paciente hasta que la epidermis del
paciente se haya enfriado completamente al nivel deseado y que la
operación de la fuente de láser 12 no se retarde tanto que se
produzca enfriamiento de porciones del folículo que haya que
destruir. En particular, 94 es un perfil tomado a aproximadamente 1
mm de la superficie de la piel del paciente, que es aproximadamente
la profundidad del abombamiento en un folículo capilar, y puede ser
una profundidad donde se pueden producir otros tratamientos
dermatológicos tales como extracción de tatuajes, tratamiento de
manchas de Oporto o lesiones vasculares. En la figura 3a se ve que
durante un tiempo de más dos segundos, hay una caída significativa
de la temperatura a esta profundidad, que puede ser 10ºC o más. Para
muchas aplicaciones dermatológicas, tal caída de la temperatura a 1
mm de la dermis no es deseable, y en particular puede afectar
adversamente al tratamiento deseado. Las curvas 96, 96' son perfiles
de temperatura con tiempo más profundos en la dermis, por ejemplo, a
2 mm. A esta profundidad, el efecto de enfriamiento de la guía de
ondas enfriada 40 no es significativo, tal vez unos pocos grados
Celsius. Esta falta de efecto de enfriamiento a mayores
profundidades procede de una mayor distancia de estos puntos de la
fuente de enfriamiento y de la proximidad de tejido a esta
profundidad al efecto de calentamiento de los vasos que transportan
sangre. Las ideas de esta invención permiten y aseguran así que la
fuente de radiación no opere para producir calentamiento de la
epidermis del paciente hasta que la epidermis se haya enfriado a la
profundidad y temperatura deseadas, pero que el disparo de la fuente
de radiación se produzca antes de todo enfriamiento significativo de
la dermis. La invención permite además que estos controles operen de
forma completamente automática, reduciendo por ello el nivel de
destreza necesario para llevar a cabo con seguridad dichos
procedimientos dermatológicos, y permitiendo realizar dichos
procedimientos por personas menos expertas y por lo tanto personal
menos caro.
Durante el disparo de la fuente de radiación, el
control 20 continúa supervisando la temperatura en el sensor 46. Si
en cualquier momento durante el disparo de la fuente de radiación,
hay un aumento de temperatura en el sensor 46 que se desvía de lo
que se anticiparía por el perfil 90, los controles 20 pueden apagar
inmediatamente la fuente 12 para evitar todo daño térmico a la
epidermis del paciente 22.
Aunque para algunos tratamientos, el sistema de
esta invención puede ser capaz de detectar la terminación exitosa
del tratamiento, esto no es fácil de hacer, en particular para
tratamientos que se realizan a varios milímetros de la dermis. Por
lo tanto, la fuente de radiación se dispara típicamente durante un
intervalo de tiempo predeterminado y/o el cabezal 16 se mantiene en
contacto con la piel del paciente durante un intervalo de tiempo
predeterminado. El control 20 puede determinar cuándo ha expirado
dicho intervalo de tiempo, apagar la fuente 12 cuando ha pasado
dicho período de tiempo y puede generar una indicación audio o
visual para que el operador retire el cabezal 16 de la piel del
paciente. Estos pasos también reducen el nivel de destreza requerido
para usar el sistema.
Como se ha indicado anteriormente, un problema de
utilizar radiación para tratar estados dermatológicos es que una
porción considerable de la radiación aplicada a la piel del paciente
es retrodispersada y se pierde, aumentando por lo tanto la potencia
requerida de la fuente de radiación utilizada, y por ello el costo
del sistema. Una solución a este problema es recoger eficientemente
la radiación retrodispersada de la piel del paciente y reflejar
dicha radiación de nuevo a la piel del paciente con pérdida mínima.
La figura 2 muestra un retrorreflector que es especialmente idóneo
para realizar esta función. En particular, la guía de ondas 40 tiene
un agujero que es mayor que el agujero óptico de la radiación
aplicada a la piel del paciente y que en cambio es sustancialmente
igual al agujero de radiación retrodispersada de la piel del
paciente. Así, sustancialmente toda la radiación retrodispersada se
recoge en la guía de ondas 40. La guía de ondas 40 tiene un
recubrimiento externo o se diseña de otros modos conocidos en la
técnica para reflejar totalmente internamente la radiación
retrodispersada recogida. Parte de dicha radiación choca en la
superficie reflectora 74 y se hace volver mediante la guía de ondas
totalmente reflectante internamente desde dicha superficie a la piel
del paciente. El resto de la radiación retrodispersada llega a la
cámara 60 que también se refleja totalmente internamente y en último
término choca en la superficie reflectora 76 que devuelve esta
radiación con pérdida mínima a la piel del paciente. Así, el diseño
retrorreflector del cabezal 16 en la figura 2 da lugar a la recogida
y retrorreflexión de nuevo a la piel de sustancialmente toda la
radiación retrodispersada.
En la explicación anterior, las paredes laterales
y las paredes traseras de la guía de ondas 40 y la cámara 60 son
completamente reflectantes de manera que sustancialmente toda la luz
retrorreflejada a la guía de ondas 40 vuelva a la piel del paciente.
Sin embargo, puesto que la radiación que entra en la guía de ondas
de la piel (antes la refracción al entrar en la guía de onda), es
retrorreflejada de nuevo a la piel del paciente sustancialmente al
mismo ángulo, dicha radiación a ángulos relativamente pronunciados,
(es decir, a ángulos más casi paralelos a la piel del paciente que
perpendiculares) contribuye primariamente a calentar la epidermis
del paciente, produciendo potencialmente daño térmico en ella, sin
llegar a la región 30, y por lo tanto sin producir ningún efecto
terapéutico. Por lo tanto, es preferible que dicha radiación muy
inclinada no se retrorrefleje o que, como mínimo, la retrorreflexión
de dicha radiación se atenúe sustancialmente. Esto se puede realizar
en la realización de la figura 2, por ejemplo, utilizando un
recubrimiento dependiente de ángulo para las paredes laterales de la
guía de ondas 40, la pared trasera de la guía de ondas 40, o ambas
de manera que estas paredes de la guía de ondas no reflejen o
reflejen mínimamente la radiación de ángulo grande que entren en la
guía de ondas, reflejando al mismo tiempo más fuertemente la
radiación entrante en un ángulo más perpendicular. Alternativamente,
la pared lateral puede tener coeficientes de reflexión variables,
siendo menos reflectora para las porciones de la pared más próximas
a la punta o superficie de contacto con la piel de la guía de ondas
40 y más reflectora hacia la parte trasera de la guía de ondas.
También se podría utilizar otras técnicas para garantizar que la
guía de ondas 40 y la cámara 60 reflejen más fuertemente la
radiación retrorreflejada aplicada a ellas a un ángulo más
perpendicular a la superficie de la piel que la radiación aplicada a
ella a un ángulo más paralelo a la superficie de la piel, siendo
retrorreflejada de forma sustancialmente completa la radiación
perpendicular, mientras que la radiación paralela se atenúe
sustancialmente.
La figura 4 ilustra la salida de voltaje en el
sensor 46 en función del tiempo bajo condiciones operativas
seleccionadas. La línea continua 93 ilustra una salida
representativa cuando la guía de ondas 40 del cabezal 16 se coloca
en contacto con la piel de un paciente en el tiempo t_{1}. Desde
el tiempo t_{1} al tiempo t_{2} la temperatura en el sensor
aumenta a medida que se enfría la piel en contacto con la guía de
ondas 40. En el tiempo t_{2}, la fuente 12 está operando para
aplicar un pulso de radiación a través de la guía de ondas a la piel
del paciente produciendo un aumento de la temperatura de la piel del
paciente que se refleja como un pico en la salida de voltaje del
sensor de temperatura 46. Posteriormente la temperatura disminuye
rápidamente hasta justo antes de un tiempo t_{3} cuando la
radiación retrodispersada de la piel del paciente comienza a
recibirse en la guía de ondas. El tiempo entre t_{2} y t_{3} es
una función del grosor de la epidermis del paciente en la unión DE
donde la melanina se está calentando y la amplitud del pico en el
tiempo t_{3} es una función del tipo de piel del paciente,
reflejándose más energía para un paciente que tiene piel más oscura,
por ejemplo, el pico 95, que para pacientes que tienen piel más
clara. Así, la amplitud del pico que se produce en el tiempo t_{3}
se puede utilizar como una indicación del tipo de piel del paciente,
y esta información puede ser revisada al menos periódicamente por
los controles del sistema, puesto que el tipo de piel variará
incluso para un paciente dado cuando se traten zonas diferentes de
la piel del paciente.
El tipo de piel del paciente también se puede
determinar tomando dos lecturas sucesivas, una con el cabezal 16 no
en contacto con la piel del paciente y una segundo con el cabezal en
contacto con la piel del paciente. La curva 93 es un ejemplo de la
salida que se obtiene cuando el cabezal está en contacto con la piel
del paciente, mientras que la curva 87 que empezaría en el tiempo
t_{2} es indicativa de una salida que se obtendría cuando el láser
se dispare en el tiempo t_{2} con el cabezal no en contacto con la
piel del paciente. Puesto que la salida en aire es proporcional al
coeficiente de absorción para aire por la energía láser aplicada
(V_{A}=k_{0}E) y V_{S} cuando el cabezal está en contacto con
la piel del paciente viene dada por
V_{S} =
k_{0}E+k_{0}RE
donde R es el coeficiente de
reflexión de la piel del paciente,
R=(V_{S}-V_{a}/k_{0}E). Dado que k_{0} y E
son valores conocidos, la diferencia de voltaje para las dos
lecturas proporciona una indicación fiable del coeficiente de
reflexión de la piel del paciente en la zona bajo tratamiento, o en
otros términos del tipo de piel del paciente. La salida del sensor
de temperatura 46 también se puede utilizar para otros
fines.
La figura 5a muestra una realización alternativa
de la invención para llevar a cabo la función de retrorreflector
donde la zona superficial o agujero de la guía de ondas 40 es
sustancialmente igual al agujero óptico de la radiación aplicada a
la piel del paciente. Por lo tanto, es más pequeño que el agujero D
de la radiación retrodispersada de la piel del paciente. Por lo
tanto, se dispone una placa reflectora 97, que puede ser un
reflector especular o difuso. La placa 97 tiene un agujero que está
dimensionado y conformado para que la guía de ondas 40 pueda encajar
en él. La placa 97 se puede extender, por ejemplo, de
aproximadamente 1 a 6 milímetros en el lado de la guía de ondas 40,
pero esta dimensión variará con la aplicación, y puede estar fuera
del rango anterior para aplicaciones seleccionadas. El efecto
reflector se puede mejorar previendo un líquido u otra sustancia de
adaptación de índice de refracción 98 entre la piel 18 y la guía de
ondas 40/placa 97, sustancia que tiene un índice de refracción igual
o mayor que el índice de refracción de la piel. Esto disminuye la
reflexión interna total de la superficie de la piel, permitiendo un
mejor retorno de la radiación a las capas profundas de la piel por
el reflector 97. Elementos termoeléctricos 89 en contacto con la
placa reflectora 97, que se pueden formar de un material que tiene
buenas propiedades de conducción térmica tal como metal, se puede
utilizar para calentar la placa 97 a una temperatura, por ejemplo,
de 45-50ºC. La placa 97 puede precalentar así la
zona de la piel del paciente que rodea la zona donde se ha de
aplicar radiación, incrementando por ello la temperatura en la zona
de tratamiento en la dermis, y disminuyendo así la energía luminosa
requerida para llevar a cabo el tratamiento deseado.
La figura 5b ilustra una realización alternativa
donde el reflector 97' tiene una mejor eficiencia por formarse en
forma de cono u otra forma cóncava. Esto da lugar a que la luz
retrodispersada reflejada a la piel se concentre en la región de la
radiación o haz colimado suministrado a la piel mediante la guía de
ondas 40, incrementando así la cantidad de radiación suministrada a
la zona de tratamiento. A excepción de la forma de la placa de
reflexión 97', la realización de la figura 5b funciona por lo demás
de la misma manera que la realización de la figura 5a. Como en la
realización de la figura 2, la retrorreflexión de la guía de ondas
40 puede ser dependiente del ángulo para las realizaciones de la
figura 5a y 5b y, en particular para la realización de la figura 5a;
la reflexión de placa 97 también se puede hacer dependiente de
ángulo recubrimiento adecuadamente su superficie
reflectora.
reflectora.
Las figuras 6a y 6b muestran otra realización de
la invención que difiere de las previamente descritas en que la
placa de reflexión 97'' es incluso más inclinada que en la
realización de la figura 5 y tiene en general forma de cono truncado
que está fijado al extremo inferior de la guía de ondas 40 de manera
que forme un cierre sustancialmente estanco al aire con él. Tal
fijación se puede hacer previendo un ajuste a presión entre la placa
97'' y la guía de ondas 40, pero se logra preferiblemente aplicando
un adhesivo adecuado entre los dos componentes. Otra alternativa
sería formar en o sobre la guía de ondas 40 alguna forma de rosca
que acople con una rosca correspondiente en la placa 97'', pero
dicha rosca podría interferir con las propiedades ópticas de la guía
de ondas 40. Una manguera 100 pasa entre la placa 97'' y la guía de
ondas 40 y está sellada entremedio, estando unida la manguera 100 a
una fuente de presión negativa (por ejemplo, presión de vacío) (no
representada). Como se puede ver bien en la figura 6a, cuando se
presiona contra la piel 16 el cabezal 16 de esta realización, se
forma una cámara 99 que se define por las paredes reflectoras de luz
de la placa 97'', la superficie inferior de guía de ondas 40, y la
superficie de la piel del paciente 18 que está dentro del cono de la
placa 97''. La placa 97'' también se denominará a veces a
continuación un distanciador.
En la operación, una vez que el cabezal 16 está
en la posición representada en la figura 6a, se aplica vacío
mediante la manguera 100 a la cámara 99 para sacar aire de ella.
Esto tiene el efecto de aspirar una porción o pliegue 105 de la piel
del paciente a la cámara 99 y a contacto con la superficie inferior
de contacto con la piel de la guía de ondas 40. Esto puede reducir
la distancia entre la guía de ondas 40 y el volumen deseado en la
porción de piel 105 a la que se aplica tratamiento y también lleva
este volumen deseado a la cámara 60 donde la radiación
retrodispersada retrorreflejada de las paredes reflectoras de la
placa 97'' concentran esta radiación en el volumen deseado. Esto
reduce la cantidad de energía requerida de la fuente de EM 12 y
mejora considerablemente la eficiencia general del sistema. La
profundidad de la cámara 99 desde la parte inferior de la guía de
ondas 40 a la superficie de la piel estaría típicamente en el rango
de 5 mm y no deberá ser normalmente más de aproximadamente 10 mm. El
diámetro D del distanciador o de la placa 97'' en su extremo de
contacto con la piel es, como para la realización de las figuras 5a
y 5b, sustancialmente igual al agujero de radiación de
retrodispersión.
La figura 7 muestra una realización de la
invención que difiere de la representada en la figura 6 en que, en
lugar de utilizar una línea de vacío 100 para obtener presión
reducida o de vacío en la cámara 99, el distanciador 101 tiene forma
de un fuelle que se aplasta cuando se presiona el cabezal 16 contra
la piel como se representa en la figura 7a para expulsar aire de la
cámara 99. Cuando se quita presión del cabezal 16, o si se aplica
una ligera presión hacia arriba al cabezal, el fuelle 101 se
endereza como se representa en la figura 7b. El vacío en la cámara
99 sujeta fuelle 101 contra la piel dando lugar a que el pliegue de
piel 105 sea aspirado de nuevo a la cámara 99 cuando el fuelle 101
vuelve a su posición normal. La realización de la figura 7 funciona
sustancialmente igual que la realización de la figura, teniendo el
interior de fuelle 101 un recubrimiento reflector o siendo reflector
de otro modo. Aunque la base del fuelle o distanciador 101 tiene
solamente un agujero ligeramente mayor que el agujero d de la guía
de ondas 40, esto no es ningún problema puesto que sustancialmente
toda la radiación retrodispersada de la piel se emite a la cámara 99
donde se refleja en forma concentrada de nuevo al volumen deseado y
no deberá haber virtualmente ninguna radiación retrodispersada fuera
de la cámara 99. La radiación muy inclinada también se utiliza
productivamente en estas realizaciones. Se puede lograr un efecto
sustancialmente idéntico al la de la figura 7 utilizando un
distanciador en forma de una ventosa en lugar de los distanciadores
97'' o 101 representados.
Las figuras 8a-8c muestran otra
realización de la invención que difiere de la representada en la
figura 7 en que un aro 102 de un material elástico sustituye al
fuelle 101. Cuando se presiona el aro 102 contra la piel como se
representa en la figura 8b, el aro se deforma dejando que la guía de
ondas 40 se mueva sustancialmente a contacto con la piel 18 cuando
se expulsa aire de la cámara 99. Cuando se libera la presión, el aro
elástico 102 vuelve a la condición mostrada en la figura 8c, dando
lugar a que el pliegue de piel 105 sea arrastrado a la cámara como
se representa.
Aunque se han mostrado y/o descrito anteriormente
tres configuraciones de distanciador para lograr presión de vacío, o
al menos presión negativa, en la cámara 99 aplastando un
distanciador y dejando después que vuelva a su posición normal, las
realizaciones mostradas y/o descritas son a modo de ilustración
solamente, y también podría utilizarse otras configuraciones de
distanciador para lograr el mismo objeto. Adicionalmente, además del
uso de la manguera de vacío 100 representada en la figura 6, se
puede usar otros métodos conocidos en la materia para lograr la
presión reducida deseada en las cámaras 99 para hacer que un pliegue
de piel 105 sea aspirado para irradiación.
La figura 9 muestra otra realización de la
invención que difiere de las antes mostradas en que, en vez de que
una superficie inferior de la guía de ondas 40 esté en contacto con
la piel del paciente 18, el extremo inferior de la guía de ondas 40
está en contacto con una segunda guía de ondas 103 que es
preferiblemente de zafiro u otro material que tenga buenas
propiedades ópticas y de conducción térmica. Se prefiere el zafiro
en particular, porque también proporciona una coincidencia bastante
buena del índice óptico con la piel. Se pueden utilizar material de
adaptación de índice 98 entre la guía de ondas 103 y la piel del
paciente para mejorar más esta adaptación. Aunque no se representa
específicamente en la figura 9, la guía de ondas 103 también
tendría, en las realizaciones preferidas, uno o varios sensores de
temperatura 46 colocados cerca de su superficie de contacto con la
piel y uno o varios elementos termoeléctricos 48 u otros elementos
de control de temperatura en contacto con él para precalentar y/o
enfriar la piel del paciente 18 según sea preciso. También se puede
disponer un recubrimiento reflector 104 en la superficie trasera de
la guía de ondas 103, en unión con el retrorreflector antes descrito
para la guía de ondas 40, para retrorreflejar sustancialmente toda
la radiación retrodispersada de la piel del paciente. También se
podría emplear retrorreflexión dependiente del ángulo para esta
realización usando técnicas explicadas anteriormente, teniendo lugar
dicha retrorreflexión dependiente de ángulo al menos para la guía de
ondas 103, y preferiblemente para ambas guías de ondas. La ventaja
de la realización representada en la figura 9 es que amplía
considerablemente el agujero óptico para tratamiento, lo que permite
llevar a cabo un tratamiento sobre una zona relativamente grande,
por ejemplo extracción de vello sobre la pierna o espalda del
paciente, más rápidamente que cuando se utiliza un cabezal que tiene
un agujero más pequeño. La superficie de contacto con la piel de la
guía de ondas 103 puede tener varias formas, y puede ser, por
ejemplo, circular o cuadrada. Una guía de ondas circular 103 podría
tener, por ejemplo, un diámetro de aproximadamente 1 pulgada (2,54
cm) mientras que una guía de ondas cuadrada 103 podría tener lados 2
cm de largo, preferible siendo la altura de la guía de ondas 103 de
aproximadamente 1,5 veces esta dimensión. Sin embargo, estas
dimensiones se indican a modo de ilustración solamente y las
dimensiones específicas de la guía de ondas 103 variarán con la
aplicación.
En la explicación dada hasta ahora, se ha
supuesto que el cabezal utilizado se aplica a un punto en la piel de
un paciente donde se ha de efectuar tratamiento y que, después de
haber pasado un período de tiempo adecuado para enfriar la piel en
la unión DE, se aplica un pulso de radiación óptica, por ejemplo un
pulso de láser, a través de la guía de ondas a la zona de
tratamiento 30. La figura 10 muestra una realización de la invención
que, como las realizaciones descritas en la solicitud número de
serie 09/078.055, se pretende que esté en contacto con la piel del
paciente 18 y se mueva en la dirección 112 sobre la piel a la vez
que permanece en contacto con ella. La radiación aplicada a los de
luz 114 de las guías de ondas en este cabezal puede ser de onda
continua o se puede pulsar a una velocidad suficientemente alta para
permitir el movimiento del cabezal sobre la zona de tratamiento. En
la realización representada en la figura 10. El cabezal tiene
delante de las guías de ondas 114 una zona 116 que pasa sobre la
zona de tratamiento antes de aplicarle radiación. La región 116 es
preferiblemente de un material conductor térmico y está aislada de
una segunda región 118 del cabezal, que también es preferiblemente
de un material conductor térmico, por una capa aislante térmica 120.
Un elemento eléctrico térmico u otro calentador/enfriador adecuado
122 está en contacto con la porción 116 y se puede usar para
precalentar o preenfriar la zona de tratamiento. Por ejemplo, si el
elemento 122 es un calentador, puede calentar la piel hasta la
región 30 a una temperatura inferior a aquella a la que se
produciría daño térmico. Además, se dispone un sensor de temperatura
124, por ejemplo hasta 5 mm de la superficie de contacto con la piel
(y preferiblemente menos, es decir, a 1 a 2 mm) para indicar la
temperatura de la piel, por ejemplo, en la unión DE. El sensor 124,
detectando el calentamiento de melanina en la epidermis proporciona
una indicación de tipo de piel del paciente, indicación que se puede
usar para controlar la radiación aplicada. También garantiza que no
se produzca recalentamiento en la epidermis. Un elemento térmico
eléctrico u otro enfriador adecuado 126 conectado a la región 118
enfría la epidermis delante de las guías de ondas 114 que entran
sobre una zona de tratamiento. También se puede disponer un sensor
de temperatura 128 en la región 118, por ejemplo hasta 5 mm de la
superficie de contacto con la piel, para garantizar que esta región
se haya enfriado suficientemente antes de aplicarle radiación y para
protegerla contra daño térmico en esta región. Aunque se muestra un
único par de guías de ondas 114 en la figura 10, se apilaría
típicamente una pluralidad de tales guías de ondas una junto a otra
en una dirección en la figura. También se podría disponer dos o más
calentadores/enfriadores 122, 126 y dos o más sensores 124, 128.
Además, el sensor tecnología de esta invención también se podrían
utilizar con otros de las realizaciones mostradas en la solicitud
número de serie 09/078.055.
Aunque la invención se ha descrito anteriormente
con referencia a un sistema particular 10 y a diseños de cabezal
particulares 16, no son limitaciones en la invención. En particular,
se podrían utilizar otras técnicas conocidas en la técnica, por
ejemplo agua o aire circulante, para enfriar la guía de ondas 40 en
lugar de los elementos de enfriamiento termoelectrónicos 48, aunque
se prefieren tales elementos de enfriamiento termoelectrónicos.
También se podría utilizar algunos elementos 48 (o otros elementos
de control térmico) para calentar la guía de ondas 40 para
precalentar la zona deseada, después de lo que se usaría los mismos
o diferentes elementos de control térmico para enfriar la guía de
ondas como se ha indicado anteriormente para enfriar la epidermis
del paciente en la zona de tratamiento. También se puede sustituir
la guía de ondas 40 por una lente, aunque actualmente se prefiere
guía de ondas 40 a causa de sus excelentes propiedades térmicas y su
excelente rendimiento en retrorreflexión. También se puede usar otro
elemento de guía/transmisión de luz y, en algunas aplicaciones, se
puede usar dos o más de tales elementos como se representa en la
figura 10, en vez de un elemento único para transmitir radiación EM
mediante el cabezal a la piel del paciente. También se pueden variar
otros detalles de construcción del cabezal 16 o el cabezal 110
dependiendo de la aplicación. Así, aunque la invención se ha
mostrado y descrito en particular anteriormente con referencia a las
realizaciones preferidas, por los expertos pueden hacer los
anteriores y otros cambios en la forma y detalle permaneciendo, no
obstante, dentro del alcance de la invención definida por las
reivindicaciones anexas.
Claims (35)
1. Un sistema (10) para tratar un problema
dermatológico seleccionado situado en un volumen seleccionado de la
piel de un paciente a una profundidad d, profundidad que está debajo
de la unión dermis/epidermis, DE, incluyendo:
una fuente (12) de radiación EM de una longitud
de onda apropiada para tratar dicho problema;
una guía de ondas óptica (40) que tiene un primer
extremo al que se aplica dicha radiación y un segundo extremo para
contactar la piel de un paciente, segundo extremo que está enfrente
de dicho primer extremo;
un mecanismo (48, 50) que quita calor de la piel
del paciente (18) al menos en su zona en contacto con dicha guía de
onda; y
un sensor de temperatura (46) acoplado a la guía
de ondas (40) a una distancia seleccionada de dicho segundo extremo
de la guía de onda, caracterizado porque
dicho sensor de temperatura genera señales de
salida indicativas de la temperatura a una profundidad seleccionada
dentro de la piel del paciente debajo de la superficie de la piel y
porque
el sistema incluye controles (20) operativos en
respuesta a dicha señal de salida del sensor (46) para determinar la
temperatura de la piel del paciente a dicha profundidad d en base a
un perfil temporal de dicha salida del sensor, operando dichos
controles (20) dicha fuente (12) de tal manera que radiación de
dicha fuente se pase a través de dicha guía de ondas (40) a la piel
del paciente, incluyendo dicho volumen seleccionado cuando dicha
temperatura determinada a profundidad d es a un valor deseado.
2. Un sistema (10) según la reivindicación 1,
donde dicho mecanismo (48, 50) quita calor de la guía de ondas (40)
cuando la guía de ondas está en contacto con la piel quitando por
ello calor y enfriando así la piel.
3. Un sistema (10) según la reivindicación 2,
donde dichos controles (20) operan dicho mecanismo (48, 50) para
enfriar dicha guía de ondas (40) a una temperatura deseada, y donde
dichos controles (20) son sensibles a dicho sensor (46) para
determinar cuándo se ha alcanzado dicha temperatura.
4. Un sistema (10) según la reivindicación 1, 2 o
3, donde dicha profundidad seleccionada es la unión DE y donde
dichos controles (20) son operativos en respuesta a dicho sensor
(46) para mantener la unión DE dentro de un rango de temperatura
seleccionado durante la aplicación de dicha radiación a la piel del
paciente.
5. Un sistema (10) según cualquier reivindicación
anterior, donde dichos controles (20) detectan un perfil de
temperatura en el sensor (46), siendo indicativo dicho perfil del
contacto de dicha guía de ondas (40) con la piel del paciente si se
detecta un perfil predeterminado.
6. Un sistema (10) según cualquier reivindicación
anterior,
donde dicho sensor (46) está situado a no más de
unos pocos milímetros del segundo extremo de dicha guía de ondas
(40).
7. Un sistema (10) según cualquier reivindicación
anterior, donde dicho segundo extremo de la guía de ondas (40) tiene
un agujero al menos sustancialmente tan grande como el agujero de
radiación retrodispersada de la piel del paciente.
8. Un sistema (10) según cualquier reivindicación
anterior, donde la radiación retrodispersada es reflejada
sustancialmente internamente dentro de dicha guía de ondas (40),
incluyendo un reflector (74, 76) (97) (97') (97'') (101) (104)
dentro de dicha guía de ondas para hacer volver la radiación
retrodispersada a través de la guía de ondas a la piel del
paciente.
9. Un sistema (10) según cualquier reivindicación
anterior, donde dicho sensor (46) es indicativo de la temperatura en
la unión DE del paciente y donde dichos controles (20) son
operativos en respuesta al sensor (46) que detecta un perfil de
temperatura creciente seleccionada en el sensor cuando la guía de
ondas (40) se pone en contacto con la piel del paciente para
permitir que la radiación de dicha fuente (12) pase a través de
dicha guía de ondas a la piel del paciente, incluyendo dicho volumen
seleccionado.
10. Un sistema (10) según cualquier
reivindicación anterior incluyendo un reflector (74, 76) (97) (97')
(97'') (101) (104) para hacer volver radiación retrodispersada sobre
un agujero de retrodispersión a la piel del paciente, teniendo dicho
reflector un agujero de reflexión D al menos sustancialmente tan
grande como dicho agujero de retrodispersión.
11. Un sistema (10) según la reivindicación 10,
donde dicho reflector incluye al menos una porción de dicha piel que
contacta el extremo formado como una placa de reflexión (97) (97')
(97'').
12. Un sistema (10) según la reivindicación 10 o
11 incluyendo además al menos un recorrido de luz (58) para dirigir
la radiación EM a dicho primer extremo de la guía de ondas (40) y
donde parte de la radiación retrodispersada entra en dicho recorrido
de luz (58) y donde dicho reflector incluye al menos una superficie
de reflexión (74, 76) para la radiación retrodispersada que entra en
el recorrido de
luz.
luz.
13. Un sistema (10) según la reivindicación 12,
donde al menos una parte de dicha al menos única superficie de
reflexión (74, 76) está en dicho recorrido de luz (58).
14. Un sistema (10) según la reivindicación 12 o
13, donde dicho segundo extremo de la guía de ondas (40) es al menos
parte de un agujero de reflexión D, siendo reflejada de forma
sustancialmente interna la radiación retrodispersada que entra en la
guía de ondas dentro de la guía de onda; incluyendo además un
reflector (76) dentro de la guía de ondas para hacer volver la
radiación retrodispersada que entra en la guía de ondas a través de
la guía de ondas a la piel del paciente.
15. Un sistema (10) según cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 14, donde dicho reflector (74, 76) está en
dicho primer extremo de la guía de onda.
16. Un sistema (10) según cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 15, donde dicha guía de ondas (40) se enfría,
e incluyendo medios para mantener un entorno sin humedad para que
dicho reflector (74, 76) (97) (97') (97'') (101) (104) inhiba la
condensación en él.
17. Un sistema (10) según cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 16, donde dicho segundo extremo de la guía de
ondas (40) tiene un agujero D al menos sustancialmente tan grande
como el agujero de radiación retrodispersada de la piel del
paciente.
18. Un sistema (10) según cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 17, incluyendo una placa reflectora
(97)(97')(97'') rodeando dicha guía de ondas (40) en su segundo
extremo, siendo el zona combinada de la placa y la guía de ondas que
sobresale a su través sustancialmente igual al agujero del
retrodispersor de radiación.
19. Un sistema (10) según la reivindicación 18,
donde dicha placa tiene una forma cóncava.
20. Un sistema (10) según la reivindicación 18 o
19, incluyendo unos medios (99) para controlar la temperatura de la
placa.
21. Un sistema (10) según cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 20, donde dicho reflector (74) está dispuesto
a lo largo de al menos una porción o una pared lateral de dicha guía
de ondas (40), teniendo dicho reflector (74) un coeficiente de
reflexión de tal manera que refleje radiación retrodispersada a
ángulos casi perpendiculares a la superficie de la piel más
fuertemente que a ángulos casi paralelos a la superficie de la
piel.
22. Un sistema (10) según cualquier
reivindicación anterior, donde dicho sensor (46) está situado dentro
de menos de aproximadamente 5 mm de dicho segundo extremo de la guía
de ondas (40).
23. Un sistema (10) según cualquier
reivindicación anterior, donde dicho sensor (46) está situado dentro
de menos de aproximadamente 2 mm de dicho segundo extremo de la guía
de ondas (40).
24. Un sistema (10) según cualquier
reivindicación anterior, incluyendo además un distanciador
(97'')(101)(102) fijado a dicho segundo extremo de la guía de ondas
(40) para formar una junta sustancialmente estanca al aire con
él.
25. Un sistema (10) según la reivindicación 24,
donde dicho distanciador (97'') incluye paredes reflectoras para
hacer volver radiación retrodispersada a la piel del paciente.
26. Un sistema (10) según la reivindicación 24 o
25, donde dicho distanciador incluye paredes en forma de un fuelle
(101).
27. Un sistema (10) según la reivindicación 24 o
25, donde dicho distanciador incluye paredes en forma de un aro
(102).
28. Un sistema (10) según la reivindicación 27,
donde dicho aro (102) es elástico.
29. Un sistema (10) según cualquiera de las
reivindicaciones 22 a 28, donde dicho distanciador (97'')(101)(102)
se extiende desde un primer extremo formando una junta
sustancialmente estanca al aire con dicho segundo extremo de la guía
de ondas (40) a un segundo extremo para contactar dicha piel del
paciente, formando dicho distanciador una cámara (99) entre dicho
segundo extremo de la guía de ondas (40) y la piel del paciente.
30. Un sistema (10) según la reivindicación 29,
incluyendo además medios (100) para crear presión negativa acoplados
a dicho distanciador (97'') (101) (102).
31. Un sistema (10) según la reivindicación 30,
donde dichos medios de creación de presión negativa incluyen una
línea de vacío (100) montada en un extremo del distanciador (97'')
para abrirse a dicha cámara (99) y conectada en su otro extremo a
una fuente de presión negativa.
32. Un sistema (10) según la reivindicación 30 o
31, donde dichos medios de creación de presión negativa incluyen
paredes de dicho distanciador (101)(102) que tiene paredes
deformables que se deforman en respuesta a la presión aplicada a la
guía de ondas (40) para hacer que el segundo extremo de la guía de
ondas contacte la piel del paciente, expulsando por ello la mayor
parte del aire de la cámara, volviendo dichas paredes a su estado no
deformado cuando se libera presión dando lugar a la creación de
presión negativa en dicha cámara.
33. Un sistema (10) según cualquier
reivindicación anterior, incluyendo además un cabezal (16) en el que
se incorporan dicha guía de ondas (40) y dicho sensor (46), teniendo
dicho cabezal una porción conductora térmica.
34. Un sistema (10) según cualquier
reivindicación anterior, donde dichos controles (20) activan dicha
fuente (12) cuando dicha temperatura determinada a profundidad d
está a un valor deseado.
35. Un sistema (10) según cualquier
reivindicación anterior, donde dichos controles (20) desactivan
dicha fuente (12) cuando dicha temperatura determinada a profundidad
d se desvía de dicho valor deseado.
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