用于處理皮膚和皮下情況的方法和設備的制作方法

專利名稱：用于處理皮膚和皮下情況的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于組織的光熱處理的方法和設備，更具體的，涉及用于處理皮膚和皮下一定深度的情況的方法和設備。
背景技術：
能夠在組織的選擇的區域中升高和/或降低溫度來用于各種治療和美容目的的優點已經知道了一段時間。例如，加熱的墊或者板，或者各種形式的電磁輻射，包括可見、紅外和微波輻射，電和超聲先前已經用于加熱皮下肌肉、韌帶、骨骼等，以例如增加血流，以另外促進各種損傷或者其它損害的治愈，以及用于各種治療目的，諸如凍傷或者高熱癥處理，貧血循環、物理治療、膠原蛋白的刺激、脂肪團的處理、腎上腺素的刺激、傷口愈合、牛皮癬處理、身體整形、非介入皺紋去除等的處理。組織的加熱也用作用于去除癌或者其它不需要的生長物、傳染病毒等的潛在處理。加熱可以應用在小的局部區域上，較大的區域上，例如手或者腳，或者組織的較大區域上，包括整個身體。
由于上述的大多數技術包括通過病人的皮膚表面將能量施加到一定深度的組織，所以通常在病人的皮膚表面處或者附近出現峰值溫度，且有時隨著深度極大地降低。此外，雖然在過去已經使用微波或者超聲和其它聲輻射，這樣的輻射具有有限的使用，因為它們可能是潛在的誘導有機體突變的物質，可能潛在地另外導致細胞或者全身損害，尤其是微波，以及尤其是聲源是相對昂貴的。它們對于大面積處理也可能是不實際的。
雖然光學和近紅外(NIR)輻射(此后共同地稱為“光輻射”)通常既不太昂貴，又是非誘導有機體突變的物質，比微波輻射安全，但是使用光輻射迄今還沒有被認為是適合于大多數的應用，包括一定深度的組織的加熱，這里使用的術語“一定深度的組織”意味著在真皮和皮下組織或者皮下區域的邊界區域的組織，這些組織中的一些可能在較低的真皮中，大多數在深于1mm的深度，以及在該邊界區域以下到達到大約50mm的深度的組織。為什么不認為該輻射是合適的輻射的理由在于，因為這樣的輻射在組織的表面層中既是高度散射的，又是高度吸收的，使得這樣的輻射的相當大的部分不能到達一定深度的組織區域，以引起其的加熱。關于能量損耗，由于散射和吸收，必須施加相當大的光(包括NIR)能量，以便足夠的這樣的能量到達一定深度的組織的區域，以具有需要的效果。然而，這樣的高能量會引起對組織的表面層的損害，以及對病人的痛苦/不適，使得難以在一定深度的組織區域中實現需要的光熱處理。由于這些原因，迄今，光輻射對于一定深度的組織的治療和美容處理最多具有有限的價值。
雖然已證明單獨對一定深度的組織加熱或者冷卻對于很多處理是有用的，但是加熱和冷卻的組合的間隙地應用到皮膚表面(已知為對比治療)也是已知的，且被建議用于皮膚改進、痛苦減輕、炎癥減少和損傷治愈。特別重要的是，應用這些技術來降低皮下脂肪堆積和處理脂肪團(女性脂肪代謝障礙(gynoid lipodystrophy))。然而，使用冷卻或者加熱，單獨的或者組合的用于處理一定深度的情況，例如用于皮膚改進、脂肪團改進、脂肪減少和處理其它情況受到身體的痛苦/不適的容忍度的限制，以及處理的器官和需要保持完整的鄰近組織，尤其是皮膚的損害限制的限制。
因此，需要改進的方法和設備來用于一定深度的組織區域的光熱處理，尤其是用于深的真皮和組織的皮下區域的處理，該處理提供改進的處理結果，同時減少病人的痛苦和不適，且防止鄰近和其它非處理組織的損害。

發明內容
根據以上情況，本發明提供了一種方法和設備，用于處理病人的身體的至少一定深度的選擇的靶區域，如前面已經定義的該術語，同時這樣保護非靶組織，即，通過利用合適的機構來將病人的皮膚表面冷卻到正常體溫以下的溫度持續選定的時間；在冷卻以前、期間和/或以后利用合適的機構來選擇性地施加輻射到所述區域以上的病人的皮膚；以及重復冷卻和施加輻射持續選定的循環數目，病人的皮膚被冷卻到的溫度和冷卻的持續時間足夠至少在循環的冷卻部分期間將處理區域冷卻到正常體溫以下的選定的溫度。冷卻持續時間應該至少為大約10秒，通常在近似10秒和20分鐘之間。在冷卻以后施加輻射的地方，輻射可以施加近似1秒到4分鐘。冷卻可以連續進行，而輻射在冷卻期間的間隔施加。當選定的區域是皮下脂肪時，選定的溫度應該足夠低，以導致脂肪的至少一部分的至少選擇的相變。在這樣的情況下，輻射應該具有足夠的功率和持續時間，以及具有合適的波長來加熱處理區域到至少脂肪細胞的相被改變的溫度。或者，輻射可以具有足夠的功率和持續時間，以及具有合適的波長來加熱處理區域到在該區域中的細胞的生物物理和生物化學特性中的至少一個改變的溫度。或者，輻射應該具有足夠的功率和持續時間，以及具有合適的波長來加熱處理區域之上的組織來保護該組織，但是不極大地加熱處理區域。對于另一個實施例，處理包括循環冷卻和加熱處理區域，冷卻以后施加輻射，且輻射可以具有足夠的功率和持續時間，以及具有合適的波長將區域加熱到合適的溫度以實施處理。對于一些實施例，檢測病人的選定情況，且用于控制操作的至少一部分。也可以在操作中的至少一個以前、期間和/或以后利用選定區域的刺激，這樣的刺激通常為機械、聲和電中的至少一種。處理循環的周期和/或相位可以與病人的亞生物鐘相關。
對于一些實施例，輻射來自連續的波源，冷卻也由大致連續的操作源進行。對于這些實施例，冷卻和輻射應用的每一個通過以選定的速率將輸出合適源的涂敷器通過病人的覆蓋處理區域的皮膚來進行。相同的涂敷器可以用于進行這些實施例的冷卻和輻射應用，涂敷器可以在相同的通過或者分開的通過期間進行兩個操作。
根據本發明的另一個方面，輻射選擇性地輸送到選定的區域以上的病人的身體，以加熱該區域；選定區域以上的病人的組織同時冷卻到選定區域以下的溫度；以及在該區域的加熱以前和/或以后，該區域冷卻到正常體溫以下的溫度。
根據本發明的還有一個方面，通過經由提供大致連續冷卻/輻射輸出的至少一個涂敷器在選定的區域之上的病人的皮膚的表面循環地施加輻射和冷卻來進行處理，該涂敷器在每個冷卻/輻射循環在病人的皮膚上通過該區域多次。
本發明的其它優點、新穎性特征和目的將從下面的結合附圖的本發明的詳細描述變得明白，這些附圖是示意性的，其不是按比例畫的。在附圖中，在各個附圖中顯示的每個相同的或者大致類似的部件由單個數字或者標記表示。為了清楚起見，在每個附圖中不是每個部件都標記，也不是本發明的每個實施例的每個部件都顯示，其中，視圖不是必須使本領域中的普通技術人員理解本發明。


參考附圖，通過舉例來描述本發明的非限制性的實施例，其中圖1是示出了在表面冷卻開始以后在各個時間的皮膚和皮下組織的溫度/深度曲線的圖表；圖2示出了對于各種深度的人體的溫度作為冷卻時間的函數的圖表；圖3是示出了病人的不適的開始時間和病人的痛苦的開始時間作為皮膚表面溫度的函數的圖表；圖4是適用于實踐本發明的教導的設備的示意圖；圖5a-5d是示出了在保護模式下對于連續冷卻/加熱循環的冷卻溫度、加熱溫度、在皮膚的較上層的溫度和一定深度的靶溫度的圖表；圖6a-6d是示出了在治療模式下對于連續冷卻/加熱循環的冷卻溫度、加熱溫度、在皮膚的較上層的溫度和一定深度的靶溫度的圖表；圖7是示出了在脂肪中的光投射比的滯后的圖表；圖8a是適合用于實現本發明的教導的光學頭的剖面側視圖；圖8b是在圖8a中顯示的光學頭的一部分的放大的剖面側視圖；圖9是示出了在多次掃描模式下使用由圖8中顯示的涂敷器進行的非選擇性的加熱時在皮膚的不同深度處的溫度動態的圖表；以及圖10是示出了在多次掃描模式下使用由圖8中顯示的涂敷器進行的非選擇性的加熱時在皮膚的不同深度處的血管中的溫度動態的圖表。
具體實施例方式
本發明可以有用的申請包括各種病理和美容情況的處理，尤其是皮膚再生、皺紋去除、皮膚繃緊和消皺、氣味產物的去除、毛發生長控制、痤瘡處理、脂肪團和皮下脂肪處理、物理治療、肌肉和骨骼處理，包括脊髓問題的處理和諸如腕管綜合癥(CTS)、腱炎和粘液囊炎、纖維肌痛癥、淋巴水腫和癌癥治療之類的累積性創傷疾病(CTD)的處理。
施加到組織的熱能，加熱或者冷卻，還可以用于例如物理治療處理中，使得增強或者加速傷口愈合或者減輕痛苦。有益的效果包括減少關節僵硬、增加諸如腱和傷疤組織之類的膠原結構的關節可延長性、減輕痛苦、改變血流或者減少肌肉痙攣和增加肌肉張性。作為另一個例子，大的蛋白質分子具有高的吸收系數，富含蛋白質的膠原組織的加熱有助于治愈。使用本發明可以處理多種類的情況，例如，但不限于，變形的腱、腱鞘炎、韌帶撕裂、腱炎、粘液囊炎、關節囊撕裂或者肌肉撕裂。熱處理可以對諸如皮脂腺、汗腺和毛囊之類的高度新陳代謝的器官有效。在冷卻或者加熱期間，可以激活或者失活組織中的其它過程。機械或者電刺激，諸如按摩，也可以結合冷卻或者加熱來使用，以實現比通過任何一個單獨的操作可以獲得益處更大的益處。正壓和負壓也可以施加到處理區域之上的皮膚表面，以促進處理。
在某些實施例中，本發明可以用于非介入或者非破壞性局部脂肪堆積的減少。例如，本發明可以用于加熱脂肪或者脂肪細胞超過它們的損壞溫度，引起細胞損壞和/或壞死。或者，處理的細胞可以經歷凋亡，導致細胞死亡。然后死細胞可以被去除或者例如通過身體的噬菌細胞或者淋巴系統再吸收到身體。脂肪的減少還可以通過加熱脂肪或者脂肪細胞到升高的溫度，但是低于損壞溫度來實現。例如，脂肪細胞可以被加熱到大約41℃和大約45℃之間的溫度。在這些情況下，將熱施加到皮下脂肪可以激活脂肪酶或者在皮下脂肪層中發現的包含在脂肪組織中的新陳代謝的脂質，或者血流可以增加到加熱的區域。另外，“脂解”或者分解身體中的脂肪的過程可以通過對溫度敏感的酶調節，諸如HSL(“對激素敏感的脂肪酶”)。這樣，升高脂肪細胞的溫度可以增加脂解速率，這樣有助于減少被處理的區域中的皮下脂肪。該溫度可以低于脈管/淋巴損壞的溫度，所以可以容易地從處理區域去除損壞的脂肪細胞和脂肪酸。另外，本發明的應用可以結合其它脂肪減少技術使用，諸如藥物治療、鍛煉或者腎上腺素刺激。
本發明還包括將脂肪組織冷卻到低于正常體溫的溫度，最好低于脂肪細胞的脂質內容物的至少一些部分相變溫度，該溫度充分高于含水組織的冰凍溫度，優先或者最好后面是加熱脂肪到低于其損壞域值的溫度。當甘油三酸酯(其構成人的脂肪組織中的脂質的最大部分)的溫度從正常體溫變化到較低或者較高溫度時，它們經歷一系列的相變。尤其是，可能存在一些晶體形式。這些形式為(以穩定性增加的順序)α、β’和β。較后的晶體在尺寸上也大很多(像十二微米長的針)。晶體的形成可以是由于脂肪細胞機能障礙和由細胞結構上的機械應力和/或細胞新陳代謝的破壞產生的收縮。β晶體形成可能是脂肪細胞處理的初級機制。當甘油三酸酯從正常體溫冷卻時，產生α晶體的形成。為了產生更穩定的形式，β’第一和β第二，需要反向加熱結晶的甘油三酸酯。進一步的加熱導致所有晶體形式完全熔化。
因此，建議下面的過程來開始脂肪細胞中的β晶體的形成。首先，脂肪組織冷卻到低于正常溫度Tα(在0到37℃之間的范圍)。這導致α晶體形成。然后，組織加熱返回到溫度Tβ＞Tα，但是低于37℃，引起形成β’和β晶體。最后，組織可以被加熱到甚至更高的溫度，以便熔化晶體，且該過程可以重復選定數量的周期。期望的最終結果是脂肪組織體積的萎縮和減小。該過程發生在0-37的所有溫度范圍，但是對于較低的Tα，該過程更加有效。通過從額外的細胞空間去除蛋白質，皮下組織中的淋巴系統的熱激活也可以用于處理脂肪團。
冷卻板(劑或者裝置)施加到皮膚表面引起皮膚和皮下區域或者皮下組織的溫度逐漸下降，如由圖1所示。在圖1中，曲線(1)為將冷卻板施加到皮膚表面1分鐘以后，曲線(2)為將冷卻板施加到皮膚表面5分鐘以后，曲線(3)為將冷卻板施加到皮膚表面10分鐘以后，以及曲線(4)為將冷卻板施加到皮膚表面30分鐘以后。皮膚/脂肪或者真皮/皮下邊界的深度，在圖1中顯示為3mm，將根據許多因素而變化，包括病人和處理的病人的身體的部分。冷卻速率和最終溫度依賴于靶的深度，皮膚表面的溫度。圖2示出了由恒定的表面溫度0℃產生的在2.5mm深度處的真皮-皮下組織個在7.5mm深度處的皮下脂肪的計算的溫度動態。皮膚中的靶的充分冷卻可以在10秒和300秒之間的時間范圍內實現。在皮下脂肪中的更深的靶需要在2分鐘和30分鐘之間范圍內的冷卻時間。通過同時結合到皮膚壓力或者聲波或者通過冷卻的皮膚的強烈按摩可以縮短冷卻時間。通過細胞間水的強制對流，聲波或者機械按摩可以增加皮膚和皮下脂肪的熱傳導性。
根據表面溫度和施加的持續時間，在脂肪和其它組織中可以開始許多過程，包括，但不限于脂質的相變；脂肪細胞的調節功能的變化。尤其是，較低的溫度可以抑制Alpha2受體的活性，其抑制腺苷酸環代酶和循環AMP通過Gi蛋白質，這樣降低了脂解速率。這可以導致冷暴露以后脂肪細胞的長期萎縮。
增加細胞內水的離子濃度。這樣的增加通過在脂肪結晶過程中部分結合自由水來產生。已經利用光譜方法證明了水轉變為結合狀態。結果，在剩余自由水中的離子濃度增加。一旦離子濃度超過臨界水平，可能發生對細胞的生命機制的不可逆轉的損壞；組織中的水的結晶；引起凋亡；組織壞死；刺激生熱作用；改造脈管和淋巴管；毛囊、皮脂腺和汗腺的暫時或者永久機能障礙。
在實際使用中，通過不合意，以及隨后的痛苦感覺的開始來限制冷暴露的時間。圖3示出了這些開始時間對皮膚表面溫度的依賴性。結果，實際施加時間可能對于獲得需要的治療效果是不充分。
熱循環，包括冷卻和加熱階段，可以用于消除靶區域外部的痛苦/不適和不需要的組織損壞。應該強調，盡管前面已經提出了在熱和冷之間交替皮膚表面溫度的方法和裝置，但是組織的熱惰性阻礙了熱前緣從皮膚表面到需要的處理深度(或者反過來)的快速傳播。
因此，本發明使用深度穿透電磁或者聲輻射，以產生組織內的分布的熱源。這允許充分地增加處理時間和實現可接受的治療效果，同時維持完全非介入的過程和病人的舒適性。
熱循環的有益效果不限于處理脂肪組織。熱循環啟動許多在分子、細胞、組織和器官級別的生物物理和生物化學響應，包括(但不限于)細胞膜的滲透性，從而膜內傳輸和隔室內和隔室間隙之間的交換的調節；在靶(例如，惡性)細胞中感應熱機應力，通過壞死或者凋亡導致細胞死亡；脈管壁的彈性和滲透性的變化；血液流變的變化；組織再生的刺激，包括在皮膚和皮下組織中新膠原質的產生；在間質液中的毒素結構的變化，使得它們能夠易于通過淋巴系統去除。
結果，熱循環可以用于處理寬范圍的情況，包括皮膚、皮下脂肪、結締組織、血液和淋巴脈管系統、肌肉、骨骼和其它內部器官。
用于實現該技術概念的設備由圖4顯示。該實現是典型的，且由本領域中的普通技術人員可以容易地為具體的應用得到合適的結構。冷卻單元可以是熱電元件，具有冷卻劑的盒，冷氣體(或者液體)的流，或者本領域中已知的其它冷卻單元。相變材料也可以用于冷卻。優選的，在冷卻階段期間，皮膚表面溫度應該維持在0℃和25℃之間的范圍內。最好加熱階段的組織溫度在25℃和45℃之間的范圍內。在本發明的一個實施例中，光輻射用在循環的加熱階段。在該實施例中，能源可以是激光器、LED、燈(放電、鹵素或者其它)，或者其組合或陣列。源的光譜成分可以是窄帶或者寬帶，波長范圍窄400nm和2000nm之間。光譜過濾可以用于進一步修改束的光譜成分，以便獲得最佳穿透。用于具體應用的波長依賴于靶組織，組織的深度和其它因素。光源最好以連續波(CW)的模式工作，使得在皮膚表面處的優選輻照在0.1和100W/cm2的范圍內。熱循環以這樣的方式組織，使得最大化處理功效。通常，冷卻階段的持續時間可以在10秒和30分鐘之間，而加熱階段的持續時間可以在1秒和4分鐘之間。圖4的設備還包括用于能源的電源、合適的控制單元、選擇傳感器，其功能將在后面討論，以及通常用于這樣的設備中的其它部件。
本發明可以以兩種不同的模式(圖5和6可見)實現在保護模式下，熱循環用于保護鄰近(通常，上部)組織防止不希望的損壞；而在治療模式下，熱循環大致用作處理形式。
本發明可以在至少兩種不同的模式下實現(圖5和6所示)。在圖5的保護模式下，開始施加的冷卻迅速降低皮膚表面、靶區域和其間所有組織的溫度。在病人經歷痛苦或者不適以前，以及在靶區域以外出現熱損壞以前，開始加熱階段。來自能源的輻射足夠升高皮膚表面，以及下到處理區域以上的深度的溫度達到不適或者損壞溫度以上的溫度，但是對一定深度處的處理區域具有很少的作用。這導致處理區域的溫度隨著連續的冷卻循環而繼續稍微下降。因此，熱循環的該模式用于保護鄰近(通常，上部)組織防止不期望的損壞。在圖6所示的治療模式中，熱循環大致用作處理形式。這里，冷卻和輻射參數選擇為使得在加熱循環期間，在表面和處理區域處的溫度上升到正常體溫以上，這樣，處理區域在冷治療和熱治療之間循環。雖然在圖6中，靶區域在每個循環的加熱部分期間被加熱到正常體溫以上，但這不是本發明的限制，且循環加熱靶區域到低于正常體溫以下的選定的溫度對于一些情況也具有治療效果。循環還可以這樣來實現，即，通過加熱靶區域到足夠引起高溫的溫度，例如42到47℃，同時通過或者不通過冷卻來保護上面的組織，然后減少或者去除輻射或者增加冷卻來冷卻處理區域到正常體溫以下，這是周期地進行的。
當光輻射用作深度穿透能量時，熱循環提供另一個優點。尤其是，已經證明，通過光學測量，當新鮮的人類脂肪組織被加熱時光透射比增加的速度超過當相同的組織冷卻時光透射比下降的速度(圖7)。有這樣的跡象，即，通過在25和30℃之間的相對窄的溫度范圍內的熱循環引起脂肪組織中的積累的不可逆轉的結構變化。因此，光輻射的穿透深度(以及加熱階段的效率)可以通過多次循環來增加。
在一些實施例中，設備的涂敷器(手柄)可以實現為固定器具，其在開始熱循環以前放置在處理區域上。
在其它實施例中，手柄可以沿著皮膚表面手動或者機械地掃描(圖8可見)。熱循環可以與掃描同時進行。或者，熱循環可以這樣實現，即，通過在冷卻階段進行至少一個(最好幾個)通過，隨后是在加熱階段的至少一個(最好幾個)通過，以及重復該循環，直到實現需要的治療效果。參考圖8a，顯示了一種典型的掃描手柄，其包括把手1和涂敷器2。參考圖8b，涂敷器2包括安裝件3、反射器冷卻風扇4、可選的壓力或者聲產生器、振蕩器或者按摩器具5、反射器6、輻射源(對于顯示的實施例為弧形或者鹵素燈)7、冷卻板8、起機械速度傳感器作用的可選的輪9、冷卻劑10和濾光器11。
圖8的設備可以用于尤其是多次掃描模式。該多次掃描模式導致在不同深度的不均勻的溫度循環。圖9示出了對于多次掃描操作的在表皮/真皮接合處(0.1mm深)、真皮/下皮接合處(2.5mm深)和皮下脂肪(7.5mm深)處的溫度作為時間的函數。在下面的條件下進行計算波長800-1800nm(鹵素燈的過濾的光譜)，功率密度80W/cm2，橫過掃描方向的光束寬度為1cm，掃描速度為10cm/s，掃描長度為50cm，與皮膚接觸的冷藍寶石窗的溫度為-10℃。對于掃描模式，接觸板的溫度可以是極大地低于皮膚冷凍溫度，在快速掃描速度(大約10cm/s)，可能低到-50℃，而沒有凍傷的危險。圖9示出了熱振蕩的幅度隨著皮膚中的深度而下降。然而，對于深靶的溫度穩定的時間可能是長的0.1mm-100秒或者10次掃描，2.5mm-5分鐘或者30次掃描，7.5mm-15分鐘或者90次掃描。
圖10示出了在第一叢(0.015mm直徑，0.1mm深)、第二叢(0.2mm直徑，2.5mm深)和皮下脂肪(0.1mm直徑，7.5mm深)的血管的溫度作為多次掃描操作的時間的函數。在下面的條件下進行計算波長400-1800nm(鹵素燈的過濾的光譜)，功率密度65W/cm2，橫過掃描方向的光束寬度為1cm，掃描速度為10cm/s，掃描長度為50cm，與皮膚接觸的冷藍寶石窗的溫度為-10℃。圖10示出了在血管中的熱振蕩的幅度在皮膚中相當大，在皮下脂肪中可以忽略。在第二叢中的脈管的大溫度振蕩(達到10℃)對于在深的真皮和真皮/下皮接合處的各種條件的處理，以及對于脂肪團的美容外觀的改進是有效的。由于在皮下脂肪中的脈管溫度連續上升，該處理對于增加脂解速度是有效的。
當能源是連續波(CW)或者其它長持續時間源時，用于各種實施例的設備或者裝置可以在病人的皮膚的表面上滑動或者掃描，以位于連續的處理區域上，對于每個這樣的區域的停留時間，從而處理持續時間為裝置移動的速度的函數。在單次處理期間，裝置可以在每個處理區域上移動多次。由于裝置通常還包括皮膚冷卻機構，當裝置通過每個區域之上時，對每個區域實現同時加熱和冷卻。裝置還可以包括能源下面的裝置的一部分前面的冷卻機構，以預冷卻處理區域之上的皮膚(例如，頒發的美國專利No.6273884和6511475可見，其通過參考在此引入)。操作的滑動模式的功率密度Ps為Ps＝P0Tv/d，其中，P0是以固定模式被處理的器官/區域的功率密度V是滑動速度，d是掃描方向上的斑點或者孔徑的尺寸，T是經過同一斑點的兩個連續通過之間的間隔，處理時間是Ts＝T0Tv/d，其中，T0是對于被處理的器官/區域的固定模式處理時間。為了使得多次通過為有益的，T應該小于一定深度的區域中被處理的組織的熱松弛時間。然而，當在固定模式或者滑動模式下時，處理時間可以大于被處理的組織的熱松弛時間。
實施例中的任何一個可以包括接觸傳感器，以確保好的光和熱耦合，在滑動模式下工作的系統還可以包括一個或者多個移動傳感器，以根據掃描速度控制輻射傳送，冷卻和其它功能，以提高系統的安全性以及其它原因。
除了將本發明的深度加熱處理與深度冷卻結合來增強脂肪、骨骼、肌肉等的處理以外，涂敷器還可以包括按摩器、振蕩器或者其它機械刺激裝置，超聲或者其它聲刺激器或者DC或者其它合適的電刺激源。已經發現，當組織溫度從正常體溫偏離(即，對于熱的或者冷的組織)時，這樣的機械或者電刺激更加有效。類似的，深度加熱的效果可以通過按摩或者其它刺激來增強，因為熱和冷通常更好地穿透壓縮的皮膚和皮下組織。這樣，深度加熱和機械或者電刺激的組合可以提供比任何單獨一種要好很多的結果。加熱也可以通過用例如由AC/DC產生的電刺激或者由RF產生的額外加熱來補充光加熱來增強。施加到處理區域上面的皮膚上的張緊或者壓力也可以增強處理效果和減少病人的不適/痛苦感。
雖然光輻射源已經用于優選的實施例，但是其它形式的電磁輻射，諸如微波或者射頻輻射可以用于循環的加熱階段。或者，可以使用聲能。除非另外指示，如這里使用的，術語輻射應該指從所有這樣的源的輸出。應該選擇所利用的源的功率，以便維持優選范圍內的靶組織的溫度。
通過實現耐熱方式，本發明的效力還可以進一步提高。在這樣的模式下，溫度偏離病人能夠忍受的正常皮膚表面溫度的幅度隨著循環逐漸增加，允許處理溫度，因而處理效果也逐漸隨著循環增加。該模式允許進一步增加皮下組織的保護防止不期望的損壞。
還可以將熱循環的周期和相位與病人的亞生物鐘相關。這樣的組合可以通過使用自然出現的皮膚和皮下組織中的生物化學活動的振蕩來進一步優化處理結果。而且，熱循環的臨時結構可以偏離簡單的諧振，且例如包括幾個或者甚至無窮數量的諧波。
在某些實施例中，冷卻器具可以實現為設置在處理區域上的層(膜、覆蓋物)，且輻照涂敷器可以實現為在冷卻器具的頂部上掃描的頭部。由于輻照涂敷器的多次通過實現熱循環。
本發明的一些實施例可以包括涂敷器和控制單元之間的反饋回路。該反饋回路可以包括單個或者多個傳感器，記錄設備和處理區域的狀態。例如，當組織溫度下降到某個域值以下時，熱傳感器可以用于開始循環的加熱階段，當溫度超過另一個域值時，開始循環的冷卻階段。其它傳感器類型包括，但不限于，掃描速度傳感器、接觸傳感器、壓力傳感器、皮膚檢測器和皮膚響應傳感器。
在本發明的一些實施例中，另外的刺激器具可以集成到涂敷器(如圖8b可見)。該器具的目的是優化組織結構和促進熱循環。該器具可以是例如機械(編織、滾動或者拉動動作)或者真空(在處理區域中的負壓/正壓)。也可以利用其它形式的組織刺激，例如，超聲或者其它聲刺激，或者電刺激。
雖然這里描述和顯示了本發明的幾個實施例，但是本領域中的普通技術人員可以容易地設想多種其它裝置和結構來用于進行這些功能和/或獲得這些結果和/或這里描述的優點，這樣的變化或者改變的每一個被認為是在本發明的范圍內的。更具體的，本領域中的普通技術人員容易理解，這里描述的所有參數、尺寸、材料和形狀意味著是典型的，且實際的參數、尺寸、材料和形狀將依賴于使用本發明的教導的具體的應用。本領域中的普通技術人員可以認識到，或者能夠使用不超過常規實驗來確定這里描述的本發明的具體實施例的很多等價物。因此，可以理解，前述實施例只是通過例子來提出的，且在后附的權利要求書及其等價物的范圍內，本發明可以除了具體描述的以外來另外實現。本發明涉及這里描述的每個單個的特征、系統、材料和/或方法。此外，兩個或者多個這樣的特征、系統、材料和/或方法的任何組合包括在本發明的范圍內，如果這樣的特征、系統、材料和/或方法不是相互矛盾的。在權利要求書中，所有過渡短語或者包含短語，諸如“包括”、“包含”、“攜帶”、“具有”、“含有”等要被理解為開放式的，即，意味著“包括但不限于”。只有過渡短語或者包含短語“由...組成”和“主要由...組成”被分別理解為封閉的或者半封閉的短語。
權利要求
1.一種用于處理病人的身體的至少一定深度的選定的靶區域，同時保護非靶組織的方法，其包括(a)將病人的皮膚表面冷卻到正常體溫以下的溫度持續選定的時間；(b)在步驟(a)以前、期間和以后中的至少一個選擇性地施加輻射到所述區域以上的病人的皮膚；以及(c)重復步驟(a)和(b)中的至少一個持續選定的循環數目，病人的皮膚表面被冷卻到的溫度和所述持續時間足夠至少在循環的冷卻部分期間將所述區域冷卻到正常體溫以下的選定的溫度。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述選定的持續時間至少大約10秒。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述選定的持續時間在近似10秒和30分鐘之間。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(b)在步驟(a)以后進行，且具有從近似1秒到4分鐘的持續時間。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(a)連續進行，且步驟(b)在步驟(a)期間的間隔施加。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述選定的區域是皮下脂肪，且所述選定的溫度足夠低，以導致所述脂肪的至少一部分的至少選擇的相變。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述輻射具有足夠的功率和持續時間，以及具有合適的波長以將所述區域加熱到至少脂肪細胞的相被改變的溫度。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述輻射具有足夠的功率和持續時間，以及具有合適的波長將所述區域加熱到在該選定的區域中的細胞的生物物理和生物化學特性中的至少一個被改變的溫度。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述輻射具有足夠的功率和持續時間，以及具有合適的波長來加熱所述選定的區域之上的組織來保護所述組織，但是不極大地加熱所述區域。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理包括循環冷卻和加熱所述區域，步驟(b)在步驟(a)以后進行，且所述輻射具有足夠的功率和持續時間，以及具有合適的波長將所述區域加熱到合適的溫度以實施所述處理。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，其包括在步驟(a)和步驟(b)中的至少一個期間檢測病人的選定情況，以及在步驟(a)和步驟(b)中的至少一個期間利用所述檢測步驟來控制。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，其包括在步驟(a)和(b)中的至少一個以前、期間和以后中的至少一個期間刺激所述選定區域。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述刺激為機械、聲和電中的至少一種。
14.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(a)和(b)的循環的周期和相位中的至少一個與病人的亞生物鐘相關。
15.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述輻射來自連續的波(CW)源，冷卻也由大致連續的操作源進行，其中，步驟(a)通過以選定的速率將輸出所述冷卻源的涂敷器通過病人的覆蓋所述選定的區域的皮膚來進行，而步驟(b)通過以選定的速率將輸出所述輻射的涂敷器通過病人的覆蓋所述選定的區域的皮膚來進行。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，相同的涂敷器用于進行步驟(a)和(b)。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，在涂敷器在病人的皮膚上相同的通過期間進行步驟(a)和(b)。
18.如權利要求15所述的方法，其特征在于，當由在病人的皮膚上通過的涂敷器來進行步驟(b)時，輻射功率相對于固定涂敷器需要的功率增加了因子Tv/d，其中，T是在相同的區域上通過之間的間隔，v是涂敷器運動的速度，而d是涂敷器孔徑的尺寸。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，涂敷器滑過病人的皮膚的處理時間也增加了因子Tv/d。
20.如權利要求18所述的方法，其特征在于，T小于在所述選定的區域中的組織的熱松弛時間。
21.一種用于處理病人的身體的至少一定深度的選定的靶區域，同時保護非靶組織的設備，其包括(a)將病人的皮膚表面冷卻到正常體溫以下的溫度持續選定的時間的機構；(b)在病人的皮膚表面冷卻以前、期間和以后中的至少一個選擇性地施加輻射到所述區域以上的病人的皮膚的機構；以及(c)控制引起用于冷卻的機構和用于施加輻射的機構中的至少一個操作持續選定的循環數目，病人的皮膚表面被冷卻到的溫度和所述持續時間足夠至少在循環的冷卻部分期間將所述區域冷卻到正常體溫以下的選定的溫度。
22.如權利要求21所述的設備，其特征在于，所述選定的持續時間至少大約10秒。
23.如權利要求22所述的設備，其特征在于，所述選定的持續時間在近似10秒和30分鐘之間。
24.如權利要求21所述的設備，其特征在于，用于施加輻射的所述機構在用于冷卻的所述機構以后操作，且具有從近似1秒到4分鐘的持續時間。
25.如權利要求21所述的設備，其特征在于，用于冷卻的所述機構連續操作，且用于施加輻射的所述機構在用于冷卻的機構操作期間的間隔操作。
26.如權利要求21所述的設備，其特征在于，所述選定的區域是皮下脂肪，且其中所述選定的溫度足夠低，以導致所述脂肪的至少一部分的至少選擇的相變。
27.如權利要求26所述的設備，其特征在于，所述輻射具有足夠的功率和持續時間，以及具有合適的波長將所述區域加熱到至少脂肪細胞的相被改變的溫度。
28.如權利要求21所述的設備，其特征在于，所述輻射具有足夠的功率和持續時間，以及具有合適的波長將所述區域加熱到在所述選定的區域中的細胞的生物物理和生物化學特性中的至少一個被改變的溫度。
29.如權利要求21所述的設備，其特征在于，所述輻射具有足夠的功率和持續時間，以及具有合適的波長來加熱所述選定的區域之上的組織來保護所述組織，但是不極大地加熱所述區域。
30.如權利要求21所述的設備，其特征在于，所述處理包括循環冷卻和加熱所述區域，用于施加輻射的所述機構在用于冷卻的所述機構以后操作，且所述輻射具有足夠的功率和持續時間，以及具有合適的波長將所述區域加熱到合適的溫度以實施所述處理。
31.如權利要求21所述的設備，其特征在于，其包括所述機構中的至少一個的操作期間檢測病人的選定情況的機構，以及所述控制利用從用于檢測的所述機構的輸出，以用于冷卻的機構和用于施加輻射的機構中的至少一個。
32.如權利要求21所述的設備，其特征在于，其包括所述機構中的至少一個操作以前、期間和以后中的至少一個期間刺激所述選定區域的刺激器。
33.如權利要求32所述的設備，其特征在于，所述刺激器為機械、聲和電刺激器中的至少一種。
34.如權利要求21所述的設備，其特征在于，用于施加輻射的所述機構包括連續的波(CW)源，用于冷卻的所述機構也大致連續地操作，輸出所述CW源的涂敷器以選定的速率通過病人的覆蓋所述選定的區域的皮膚，用于所述冷卻機構的涂敷器以選定的速率通過病人的覆蓋所述選定的區域的皮膚。
35.如權利要求34所述的設備，其特征在于，相同的涂敷器用于所述冷卻和所述輻射施加機構。
36.如權利要求35所述的設備，其特征在于，在涂敷器在病人的皮膚上相同的通過期間操作所述冷卻和所述輻射施加機構。
37.如權利要求34所述的設備，其特征在于，當由涂敷器在病人的皮膚上通過來操作輻射施加機構時，輻射功率相對于固定涂敷器需要的功率增加了因子Tv/d，其中，T是在相同的區域上通過之間的間隔，v是涂敷器運動的速度，而d是涂敷器孔徑的尺寸。
38.如權利要求37所述的設備，其特征在于，涂敷器滑過病人的皮膚的處理時間也增加了因子Tv/d。
39.如權利要求37所述的設備，其特征在于，T小于在所述選定的區域中的組織的熱松弛時間。
40.一種用于處理病人的身體的至少一定深度的選定的區域，同時保護選定的區域之上的組織的方法，其包括(a)選擇性地將輻射輸送到所述選定的區域以上的病人的身體，以加熱所述區域；(b)同時冷卻所述選定區域以上的病人的組織到選定區域以下的溫度；以及(c)在該區域的加熱以前和以后中的至少一個，冷卻所述區域到正常體溫以下的溫度，對于所述區域具有至少一個加熱和冷卻循環。
41.如權利要求40所述的方法，其特征在于，其包括(d)施加機械、聲和電刺激中的至少一種到所述區域。
42.一種用于處理病人的身體的至少一定深度的選定的區域的方法，它包括通過提供大致連續冷卻/輻射輸出的至少一個涂敷器循環地施加輻射和冷卻到在選定的區域之上的病人的皮膚的表面，該涂敷器在每個冷卻/輻射循環在病人的皮膚上通過該區域多次。
43.如權利要求42所述的方法，其特征在于，當單個涂敷器通過病人的皮膚時，其同時施加冷卻和輻射。
44.如權利要求42所述的方法，其特征在于，在每個循環的各個冷卻和輻射部分期間，單個涂敷器連續施加冷卻和輻射，涂敷器在所述部分的至少一個部分多次通過病人的皮膚。
45.一種用于處理病人的身體的至少一定深度的選定的靶區域，同時保護非靶組織的方法，它包括(a)將病人的皮膚表面冷卻到正常體溫以下的溫度持續選定的時間；(b)在步驟(a)以后選擇性地施加輻射到所述區域以上的病人的皮膚，所述輻射具有足夠的功率和持續時間，以及具有合適的波長將所述區域加熱到合適的溫度，以結合步驟(a)實現所述處理；以及(c)重復步驟(a)和(b)中的至少一個持續選定的循環數目，病人的皮膚表面被冷卻到的溫度和所述持續時間足夠至少在循環的冷卻部分期間將所述區域冷卻到正常體溫以下的選定的溫度。
46.一種用于處理病人的身體的至少一定深度的選定的靶區域，同時保護非靶組織的方法，它包括(a)輸出大致連續操作冷卻源的涂敷器以選定的速率通過病人的覆蓋所述選定的區域的皮膚，以冷卻病人的皮膚表面到正常體溫以下的溫度持續選定的時間；(b)輸出來自大致連續波輻射源的輻射的涂敷器以選定的速率通過病人的覆蓋所述選定的區域的皮膚，以在步驟(a)以前、期間和以后中的至少一個選擇性地施加輻射到所述區域；(c)重復步驟(a)和(b)中的至少一個持續選定的循環數目，病人的皮膚表面被冷卻到的溫度和所述持續時間足夠至少在循環的冷卻部分期間將所述區域冷卻到正常體溫以下的選定的溫度。
47.如權利要求46所述的方法，其特征在于，相同的涂敷器用于進行步驟(a)和(b)。
48.如權利要求47所述的方法，其特征在于，在涂敷器在病人的皮膚上的相同通過期間進行步驟(a)和(b)。
全文摘要
一種用于處理一定深度的區域中的組織同時保護非靶組織方法和設備，即，通過循環施加冷卻到病人的皮膚，最好到該區域，以及在施加冷卻期間和/或以后通過施加輻射到該區域以上的病人的皮膚來選擇性地加熱組織。冷卻和輻射中的至少一個可以通過在病人的皮膚上相繼通過連續輸出的涂敷器來施加。通過施加機械、聲或者電刺激到該區域來增強處理。
文檔編號A61B18/20GK1674837SQ03819844
公開日2005年9月28日 申請日期2003年6月19日 優先權日2002年6月19日
發明者G·B·阿爾特舒勒, I·亞羅斯拉夫斯基, A·貝利科夫, K·普里克霍科 申請人:帕洛瑪醫療技術公司