Способ селективного фототермолиза

1 Область техники и предпосылки создания изобретения Настоящее изобретение касается дерматологической хирургии и, более конкретно, способа селективного фототермолиза, который обеспечивает возможность разрушения мишеней типа варикозного расширения вен, которые являются слишком большими для разрушения известными в настоящее время способами без повреждения окружающей здоровой ткани. Селективный фототермолиз является хирургическим способом разрушения некоторой пораженной или некрасивой ткани на коже или близко к ней, с минимальным повреждением окружающей здоровой ткани, представленным Андерсоном (Andersоn) и Парришем (Parrish) в работе "Селективный фототермолиз: точная микрохирургия с помощью избирательного поглощения импульсного излучения", опубликованной в 1983 г. в журнале "Наука", т. 220, стр. 524-527. Подлежащая разрушению ткань должна отличаться значительно более сильным поглощением света на некоторой длине волны электромагнитного излучения, чем окружающая ткань. Способ состоит из облучения мишени и окружающей ткани импульсным электромагнитным излучением, обычно излучением в оптическом диапазоне, которое преимущественно поглощается мишенью. Энергия и длительность импульсов такие, что мишень нагревается до температуры от приблизительно 70 до приблизительно 80 С, при которой белки мишени коагулируют. Поскольку мишень поглощает падающее излучение намного интенсивнее, чем окружающая ткань, окружающая ткань нагревается незначительно. Обычно источником излучения является лазер, например лазер на красителе с накачкой импульсной лампой. Лазерный источник имеет преимущество, поскольку является, по существу, монохроматическим. Другие источники включают в себя широкополосные источники, используемые вместе с узкополосными фильтрами, как описано, например, в патентеWO 91/15264,выданном Густафсону (Gustaffson). Подобное устройство, называемое "Photoderm-VL", изготавливается фирмой "Медицинские системы ESC". Подходящие мишени для селективного фототермолиза включают в себя родимые пятна,капиллярные гемангиомы, вены с паукообразными гемангиомами и варикозные расширения вен, которые все имеют тенденцию к значительно более красному цвету, чем окружающая ткань, из-за их более высокой концентрации содержащих оксигемоглобин эритроцитов. Андерсон и Парриш использовали свет с длиной волны 577 нанометров, соответствующий полосе поглощения оксигемоглобина 577 нанометров (нм). Впоследствии определили (Таян(Tian), Моррисон (Morrison) и Крбан (Kurban),"585 нм для лечения капиллярных гемангиом",труды "Пластическая и восстановительная хи 002506 2 рургия", т. 86,6, стр. 1112-1117), что более эффективной длиной волны для использования является длина волны 585 нм. Одним ограничением, накладываемым на длительность импульса, является условие, чтобы окружающая ткань не нагревалась до температуры, при которой она также начнет коагулировать. По мере нагревания мишени высокая температура начинает рассеиваться от мишени в более холодную окружающую ткань. С целью предохранения окружающей ткани от нагревания до точки повреждения длительность импульса нужно сохранять приблизительно равной времени тепловой релаксации мишени. Для относительно маленьких мишеней, например родимых пятен, капиллярных гемангиом и вен с паукообразными гемангиомами, типичные длительности импульсов находятся в пределах приблизительно сотен микросекунд. Для варикозного расширения вен должны использоваться длительности импульсов порядка миллисекунд. Сложность возникает при лечении варикозного расширения вен с помощью селективного фототермолиза. Нормальная ткань, окружающая варикозное расширение вен, обычно включает в себя другие кровеносные сосуды,особенно капилляры, которые также поглощают падающее излучение, но обладают значительно меньшим размером, чем вены с варикозным расширением, и имеют гораздо более короткое время тепловой релаксации. Следовательно,тепло, распространяющееся от этих других кровеносных сосудов в окружающую ткань, имеет тенденцию нагревать окружающую ткань до температуры повреждения, вследствие чего образуются рубцы. Таким образом, повсеместно признана потребность и было бы очень выгодно иметь способ селективного фототермолиза, который является эффективным при удалении больших хирургических мишеней типа варикозного расширения вен без повреждения периферийных тканей. Сущность изобретения Согласно настоящему изобретению обеспечен способ селективного фототермолиза мишени внутри окружающей ткани, содержащий этапы: (а) нагрева мишени и окружающей ткани выше нормальной температуры тела; и (b) нагрева мишени до температуры в диапазоне от приблизительно 70 до приблизительно 80 С. В соответствии с настоящим изобретением обеспечено устройство для селективного фототермолиза мишени внутри окружающей ткани,содержащее: (а) средство для вырабатывания широкополосного электромагнитного излучения; и (b) средство для вырабатывания, по меньшей мере, одного импульса, по существу,монохроматического электромагнитного излучения, причем каждый из упомянутых, по меньшей мере, один импульс образуется, по существу, одновременно с упомянутым широкополосным электромагнитным излучением. 3 Способ по настоящему изобретению основан на том, что скорость распространения тепла от нагретого тела к холодному телу пропорциональна температурному градиенту между телами. Следовательно, нагревание окружающей ткани до температуры выше, чем нормальная температура тела, но не достаточно высокой,чтобы вызвать повреждение, и только затем нагревание мишени до температуры коагуляции создает окружающую среду, в которой градиент температур между мишенью и окружающими кровеносными сосудами, с одной стороны, и другой окружающей тканью, с другой стороны,является достаточно небольшим, чтобы окружающая ткань не повреждалась. В контексте настоящего изобретения выражение "выше, чем нормальная температура тела" означает температуру, равную, по меньшей мере, приблизительно 40 С, но предпочтительно от приблизительно 55 до приблизительно 65 С. Кроме того,импульс монохроматического света, используемого для нагревания мишени, может иметь более низкую мощность и более короткую длительность, чем в известной технике, поскольку мишень нагревается от более высокой начальной температуры. Устройство по настоящему изобретению достигает этой цели путем нагревания окружающей ткани, используя широкополосное электромагнитное излучение. В объем настоящего изобретения входят все эффективные длины волн электромагнитного излучения, а эффективные спектральные диапазоны для решения этой задачи включают в себя СВЧ излучение(сверхвысокочастотное излучение); но предпочтительный спектральный диапазон как для нагревания окружающей ткани, так и для нагревания самой мишени представляет видимое излучение. Предпочтительным устройством для вырабатывания широкополосного (белого) света является лампа высокой интенсивности типа ксеноновой дуговой лампы. Устройство включает в себя механизм для подачи импульсов света из лампы. Этот механизм может включать в себя схемы для управления током, подводимым к лампе (например, механизм может функционировать посредством включения и выключения лампы); или может включать в себя механическую заслонку. Имеются два предпочтительных средства для вырабатывания, по существу, монохроматического излучения, используемого для нагревания мишени. Первое представляет собой лазер,который работает на требуемой длине волны,предпочтительно на длине волны между приблизительно 570 и приблизительно 610 нм. Второе состоит в пропускании света от лампы высокой интенсивности через подходящее устройство выбора длин волн типа узкополосного фильтра или монохроматора. Устройство по настоящему изобретению синхронизирует монохроматические импульсы 4 с широкополосным электромагнитным излучением с помощью известных в технике средств для гарантирования, что окружающая ткань будет достаточно нагрета прежде, чем включится монохроматический импульс для дальнейшего нагревания мишени, и гарантирования, что мишень дополнительно нагреется прежде, чем окружающая ткань сможет остыть. В общих чертах это означает, что если широкополосное электромагнитное излучение подается импульсами, то каждый монохроматический импульс поступает, по существу, одновременно с широкополосным импульсом. Применяемое здесь выражение "по существу, одновременно" означает, что монохроматический импульс включается либо во время включения широкополосного импульса, либо, по существу, сразу же после выключения широкополосного импульса. Краткое описание чертежей Изобретение описано здесь только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, где фиг. 1 представляет схематическое изображение предпочтительного варианта осуществления устройства по настоящему изобретению, в котором источником монохроматического света является лазер; фиг. 2 изображает импульсный режим для показанного на фиг. 1 устройства; фиг. 3 представляет схематическое изображение предпочтительного варианта осуществления устройства по настоящему изобретению, в котором для монохроматического света используется тот же источник, что и для широкополосного света; фиг. 4 изображает импульсный режим для устройства, показанного на фиг. 3; фиг. 5 изображает альтернативный вариант осуществления устройства, показанного на фиг. 4; фиг. 6 изображает импульсный режим для устройства, показанного на фиг. 5. Описание предпочтительных вариантов осуществления Настоящее изобретение представляет способ и устройство для селективного фототермолиза сравнительно больших хирургических мишеней. В частности, настоящее изобретение можно использовать для устранения варикозных расширений вен и аналогичной нездоровой или некрасивой ткани с минимальным повреждением окружающей здоровой ткани. Принципы и действие способа и устройства для селективного фототермолиза согласно настоящему изобретению можно лучше понять со ссылкой на чертежи и прилагаемое описание. Рассмотрим чертежи, где на фиг. 1 представлено схематическое изображение предпочтительного варианта осуществления устройства по настоящему изобретению. Лампа 10 высокой интенсивности функционирует как источник широкополосного (белого) света 14. Поскольку лампа 10 испускает свет во всех направлениях, 5 для сведения в параллельный пучок широкополосного света 14 предусмотрены параболический рефлектор 12 и вогнутая линза 16, чтобы,по существу, вся энергия, испускаемая лампой 10, была направлена на мишень и окружающую ткань. Лазер 20 испускает, по существу, монохроматический свет 24, предпочтительно на длине волны 585 нм, также по направлению к мишени и окружающей ткани. Система 30 управления подает энергию в лампу 10 и лазер 20, а также включает и выключает лампу 10 и лазер 20 в соответствии с показанным на фиг. 2 графиком импульсного режима. Лампа 10 предпочтительно является ксеноновой дуговой лампой. Лазер 20 предпочтительно представляет собой лазер на красителе с накачкой импульсной лампой, например лазерCandela Corporation of Wayland MA. На фиг. 2 изображен импульсный режим для показанного на фиг. 1 устройства. Сплошная линия на фиг. 2 представляет длительность и интенсивность импульса широкополосного света 14. Пунктирная линия на фиг. 2 представляет длительность и интенсивность импульса монохроматического света 24. Широкополосный свет 14 включается в момент времени Т 0 и продолжается достаточно долго, до момента времени Т 2, для нагревания мишени и окружающей ткани приблизительно до 60 С. Когда температура окружающей ткани приближается к требуемому окончательному значению, монохроматический свет 24 включается в момент времени T1 и остается включенным до момента времени Т 3, достаточно долго для того, чтобы вызвать коагуляцию мишени, но не достаточно долго для повреждения окружающей ткани. Длительность монохроматического импульса предпочтительно составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 10 мс. На фиг. 3 представлено схематическое изображение другого предпочтительного варианта осуществления устройства по настоящему изобретению. В этом варианте осуществления лампа 10 служит в качестве источника как широкополосного излучения, так и монохроматического излучения, которые падают на мишень и окружающую ткань. В этом варианте осуществления механическая заслонка 32 служит для поочередного закрывания и пропускания широкополосного света 14, таким образом вызывая пульсирование света, испускаемого из устройства. Вращающийся круговой фильтр 34,имеющий две секции, белую секцию 36 и цветную секцию 38, служит для фильтрации широкополосных импульсов, пропускаемых заслонкой 32. Белая секция 36 ослабляет все длины волн, по существу, до одной и той же степени,вследствие чего обеспечивая широкополосный импульс надлежащей интенсивности и длительности для нагревания мишени и окружающей ткани приблизительно до 60 С. Цветная секция 6 38 ослабляет весь свет, кроме узкой спектральной полосы света, с центром на длине волны 585 нм. Система 30 управления синхронизирует движение заслонки 32 и фильтра 34 для обеспечения импульсов света в соответствии с показанным на фиг. 4 импульсным режимом. Отметим, что лампа 10 должна быть более мощной в показанном на фиг. 3 варианте осуществления, чем в варианте осуществления,показанном на фиг. 1, поскольку в варианте осуществления на фиг. 3 лампа 10 должна обеспечивать достаточную спектральную мощность в области 585 нм для коагулирования мишени. Именно поэтому в этом варианте осуществления требуется белая секция 36 фильтра 34. Фиг. 4 изображает импульсный режим для устройства, показанного на фиг. 3. Как и на фиг. 2,сплошная линия представляет широкополосный импульс, а пунктирная линия представляет монохроматический импульс. В момент времени Т 0 при таком расположении фильтра 34, чтобы белая секция 36 находилась на оптическом пути широкополосного света 14, заслонка 32 открывается, позволяя проходить широкополосному свету 14 и ослабляя его с помощью белой секции 36. Фильтр 34 поворачивается до тех пор,пока в момент времени T1 окрашенная секция 38 не начинает пересекать широкополосный свет 14. В момент времени Т 2 весь широкополосный свет 14 проходит через окрашенную секцию 38,так что свет, поступающий из устройства, становится, по существу, монохроматическим. В момент времени Т 3 заслонка 32 закрывается,завершая монохроматический импульс. На фиг. 5 представлено схематическое изображение варианта устройства, показанного на фиг. 3. В устройстве на фиг. 5 предусмотрено подвижное зеркало 40 для отклонения света,пропущенного заслонкой 32 к неподвижному зеркалу 41 и монохроматору 42. Устройство на фиг. 5 генерирует импульсы согласно импульсному режиму, изображенному на фиг. 6, на которой снова сплошная линия представляет широкополосный импульс, а пунктирная линия представляет монохроматический импульс. В момент времени Т 0 при удаленном зеркале 40 заслонка 32 открывается, позволяя широкополосному свету 14 проходить через ослабляющий фильтр 44 и оттуда к мишени и окружающей ткани. Подобно белой области 36 фильтра 34 ослабляющий фильтр 44 ослабляет все длины волн, по существу, до одной и той же степени для обеспечения широкополосного импульса надлежащей длительности и интенсивности для нагревания мишени и окружающей ткани приблизительно до 60 С. В момент времени T1 зеркало 40 перемещается в местоположение, оканчивая широкополосный импульс и отклоняя широкополосный свет 14 так, чтобы он проходил через зеркало 41, сквозь монохроматор 42,вследствие чего инициируя монохроматический импульс. Таким образом, монохроматический 7 импульс начинается, по существу, сразу же после окончания широкополосного импульса. Монохроматор 42 пропускает к мишени только узкую спектральную полосу света с центром на длине волны 585 нм. В момент времени Т 2 заслонка 32 закрывается, завершая монохроматический импульс. Хотя изобретение было описано относительно ограниченного количества вариантов осуществления, следует понимать, что можно делать много видоизменений, модификаций и других применений изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТНИЯ 1. Способ селективного фототермолиза мишени внутри окружающей ткани, при котором осуществляют(a) нагрев мишени и окружающей ткани вместе до температуры выше нормальной температуры тела, и(b) нагрев мишени дополнительно до температуры от приблизительно 70 до приблизительно 80 С. 2. Способ по п.1, в котором упомянутый нагрев мишени и окружающей ткани вместе до температуры выше нормальной температуры тела происходит до температуры от приблизительно 55 до приблизительно 65 С. 3. Способ по п.1, в котором упомянутый нагрев мишени и окружающей ткани вместе до температуры выше нормальной температуры тела осуществляют, используя электромагнитное излучение. 4. Способ по п.3, в котором упомянутое электромагнитное излучение представляет собой сверхвысокочастотное излучение. 5. Способ по п.3, в котором упомянутое электромагнитное излучение является импульсным. 6. Способ по п.5, в котором упомянутое электромагнитное излучение вырабатывают источником, содержащим, по меньшей мере,одну лампу. 7. Способ по п.6, в котором вырабатывание импульсов осуществляют, используя механизм,содержащий, по меньшей мере, одну заслонку. 8. Способ по п.1, в котором упомянутый дополнительный нагрев мишени производят,используя импульсное, по существу, монохроматическое электромагнитное излучение. 9. Способ по п.8, в котором упомянутое электромагнитное излучение отличается длиной волны, находящейся в диапазоне от приблизительно 570 до приблизительно 610 нм. 10. Способ по п.8, в котором упомянутое электромагнитное излучение вырабатывают лазером. 11. Способ по п.8, в котором упомянутое электромагнитное излучение вырабатывают системой, содержащей(b) механизм для выбора длины волны. 12. Способ по п.11, в котором упомянутый механизм для выбора длины волны включает в себя, по меньшей мере, один фильтр. 13. Способ по п.11, в котором упомянутый механизм для выбора длины волны включает в себя, по меньшей мере, один монохроматор. 14. Устройство для селективного фототермолиза ткани-мишени кожи, содержащее способный пульсировать источник тепла,нагревающий ткань-мишень кожи и кожу, окружающую ткань-мишень, и способный пульсировать источник узкополосного электромагнитного излучения, выполненный с возможностью облучения кожи узкополосным электромагнитным излучением для избирательного нагрева упомянутой тканимишени по сравнению с упомянутой окружающей тканью. 15. Устройство по п.14, в котором способный пульсировать источник тепла выполнен с возможностью формирования температурного градиента в воздухе между источником и кожей. 16. Устройство по п.14, в котором упомянутый источник тепла содержит источник широкополосного электромагнитного излучения,которое нагревает кожу. 17. Устройство по п.16, в котором упомянутый источник широкополосного электромагнитного излучения содержит лазер. 18. Устройство по п.16, в котором упомянутый источник широкополосного электромагнитного излучения содержит источник сверхвысокочастотного излучения. 19. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором упомянутый узкополосный источник содержит импульсный, по существу,монохроматический источник электромагнитного излучения. 20. Устройство по п.19, в котором упомянутое узкополосное электромагнитное излучение имеет длину волны в диапазоне между приблизительно 570 и 610 нм. 21. Устройство по п.19, в котором упомянутый узкополосный источник содержит лампу и механизм для выбора длины волны. 22. Устройство по п.21, в котором упомянутый механизм для выбора длины волны содержит, по меньшей мере, один фильтр. 23. Устройство по п.21, в котором упомянутый механизм для выбора длины волны содержит, по меньшей мере, один монохроматор. 24. Устройство по п.14 и включающее в себя блок регулятора, выполненный с возможностью управления упомянутым источником тепла и упомянутым источником узкополосного электромагнитного излучения для координирования последовательности активизирования упомянутого источника тепла и упомянутого источника электромагнитного излучения.