DE69926348T2

DE69926348T2 - System zur elektromagnetischen bestrahlung der haut

Info

Publication number: DE69926348T2
Application number: DE69926348T
Authority: DE
Inventors: Gregory Altshuler
Original assignee: Palomar Medical Technologies LLC
Current assignee: Palomar Medical Technologies LLC
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2019-03-13
Also published as: AU3450799A; EP1062001B1; US6878144B2; US20050171517A1; EP1062001A1; US20030065314A1; US6508813B1; US7431719B2; CA2323479A1; WO1999046005A1; US20090137995A1; ES2245506T3; US8328794B2; DE69926348D1; EP1566149A1

Description

Verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilfortsetzung der Anmeldung mit der Seriennummer 08/759,036 und der Anmeldung mit der Seriennummer 08/759,136, beide am 2. Dezember 1996 eingereicht, und der Anmeldung mit der Seriennummer 09/078,055, die am 13. Mai 1998 unter Beanspruchung der Priorität der provisorischen Anmeldung Nr. 60/077,794 eingereicht wurde, und der provisorischen Anmeldung Nr. 60/115,447, die am 8. Januar 1999 eingereicht wurde.
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Nutzung von elektromagnetischer (EM) Strahlung zur Behandlung ausgewählter dermatologischer Probleme und insbesondere ein System, das Temperaturerfassung an einem Wellenleiter nutzt, durch den Strahlung auf die Haut des Patienten appliziert wird, um verschiedene Steuerfunktionen auszuführen, und einen Kopf, der in einem solchen System oder anderswo verwendet werden kann, wobei dieser Kopf effiziente Reflektoren für Rückstreustrahlung aufweist und/oder um die Strahlung eines das dermatologische Problem beinhaltenden Zielvolumens auf andere Weise zu verbessern.
Hintergrund der Erfindung
Laser, Lampen und andere elektromagnetische Strahlungsquellen werden in zunehmendem Maße zur Behandlung verschiedener dermatologischer Zustände und insbesondere zum Entfernen von unerwünschten Haaren, Besenreisern, Beinvenen, sonstigen Venen oder anderen durch die Haut des Patienten sichtbaren Blutgefäßen, Läsionen, Feuermalen, Tätowierungen und dergleichen eingesetzt. Ein Problem mit solchen Behandlungen besteht darin, dass die einzige Möglichkeit, die Strahlung zu einem Zielvolumen in der Dermis zu leiten, wo die Behandlung gewünscht wird, darin besteht, die Strahlung durch die darüber liegende Epidermis zu einem solchen Volumen zu führen. Ferner wird, da viele der Behandlungen die Absorption von Energie durch Melanin im behandelten Dermalvolumen beinhaltet, z.B. in einem Haarfollikel, und weil auch Melanin in der Epidermis vorhanden ist, insbesondere in dem Abschnitt am DE-(dermal/epidermal)-Übergang, wird auch die zur Behandlung verwendete EM-Strahlung im Allgemeinen in verschiedenen Graden in der Epidermis absorbiert. Außerdem, je tiefer in der Dermis die Behandung erfolgen soll und/oder je größer das behandelte Element, desto mehr Energie muss verwendet werden, und dies beinhaltet im Allgemeinen den Einsatz eines leistungsstärkeren Lasers oder einer anderen Strahlungsquelle mit höherer Fluenz und/oder einen länger andauernden Betrieb einer solchen Quelle. Mit Zunahme der durch die Epidermis applizierten Energie nimmt jedoch auch das Potential für Schäden an der Dermis infolge von Energieabsorption darin zu.
Daher besteht eine Einschränkung im Hinblick auf die Energien, die für verschiedene dermatologische Behandlungen in der Dermis angewendet werden können, und insbesondere im Hinblick auf die Tiefe in der Dermis, bis zu der eine Behandlung durchgeführt werden kann, sowie im Hinblick auf die Größe der Elemente, die behandelt werden können, darin, dass die applizierte Energie nicht so hoch sein kann, dass merkliche Schäden an der Epidermis verursacht werden. Es wurden im Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen, um dieses Problem zu umgehen, und die meisten von ihnen beinhalten eine gewisse Abkühlung der Epidermis vor und/oder während der Behandlung, um thermische Schäden daran zu begrenzen oder zu verhüten. Eine Vorrichtung gemäß dem ersten Teil von Anspruch 1 ist aus der EP-A-0 783 904 bekannt. Beispiele für solche Prozeduren beinhalten das Applizieren von Kryo- oder anderen Kühlsprays auf die Haut, das Applizieren eines Kühlgels auf die Haut, das Applizieren von Strahlung durch eine Kältepackung in Kontakt mit der Haut oder durch einen Applikator, der mit einem Wasser- oder Luftstrom oder dergleichen gekühlt wird. Diese Systeme des Standes der Technik waren jedoch nicht völlig zufriedenstellend. Ein Grund hierfür ist der, dass es, da der größte Teil der Absorption in dem Melanin stattfindet, das sich in den unteren Teilen der Epidermis befindet, wünschenswert ist, dass durch die gesamte epidermale Schicht gekühlt wird, die typischerweise eine Dicke von etwa 0,1 mm hat. Es ist jedoch nicht wünschenswert, dass die Kühlung bis weit unter den DE-Übergang in die dermale Schicht verläuft, da eine Kühlung in der dermalen Schicht die gewünschten Wärmeschäden an Follikeln, Blutgefäßen oder dergleichen in dieser Region potentiell hemmen kann. Ferner variiert die Strahlungsabsorption durch die Haut eines Patienten erheblich, und zwar nicht nur zwischen unterschiedlichen Personen, Personen mit dunklerer Haut, die mehr Strahlung absorbiert und eher zu epidermalen Schäden neigt als Personen mit hellerer Haut, sondern sogar für unterschiedliche Bereiche am Körper derselben Person. Daher führt eine Kühlung, die nicht auf den Behandlungsbereich abgestimmt ist, im Allgemeinen dazu, dass sie nicht bis in die richtige Tiefe verläuft, ein Problem, das die Behandlung stören und/oder thermische Schäden an der Epidermis zulassen kann.
Es wäre daher wünschenswert, wenn die Temperatur in einer gewählten Tiefe in der Haut, z.B. dem DE-Übergang, gemessen und diese Temperatur zum Regulieren der Hauttemperatur, z.B. durch die Epidermis mit einer Kombination aus Regulierung der auf die Haut applizierten Laserenergie und/oder Regulierung der auf die Haut applizierten Kühlung, genutzt werden könnte. Es wurden zwar in der Vergangenheit Infrarotsensoren beispielsweise zum Erfassen der Temperatur an der Oberfläche der Haut verwendet, eine solche Erfassung ergibt jedoch keine genaue Anzeige der Temperatur selbst an der Hautoberfläche, da diese Werte mit Faktoren wie Dicke der Hautschicht, Rauigkeit und Farbe der Haut zusätzlich zur Temperatur variieren. Infrarotsensoren bieten auch praktisch keine Informationen über die Hauttemperatur in einer Tiefe unter der Oberfläche. Daher wurde eine solche Erfassung bisher nur für grobe Regulierungen verwendet werden, z.B. zum Abschalten des Lasers, wenn eine Nottemperaturschwelle überschritten wird oder dergleichen, aber nicht zur Feinabstimmung der Energieapplikation und/oder Kühlung, um eine gewünschte Temperatur in einer gewählten Tiefe zu halten, z.B. am DE-Übergang, um dadurch eine gewünschte Behandlung ohne epidermale Schäden zu erleichtern.
Somit besteht Bedarf an einer verbesserten Technik, die genauere Ermittlungen der Hauttemperatur in verschiedenen Tiefen zulässt, einschließlich am DE-Übergang, um eine genauere und automatischere Steuerung von EM-Strahlungsbehandlungen für verschiedene dermatologische Zustände zu ermöglichen. Insbesondere werden aufgrund von Variationen der Hautpigmentierung, Unterschieden der epidermalen Tiefe sowie anderen dermatologischen Unterschieden zwischen Patienten laserdermatologische Prozeduren fast ausschließlich von Ärzten oder anderen hoch kompetenten Personen durchgeführt, und solche Personen müssen mit äußerster Sorgfalt vorgehen, um zu gewährleisten, dass es zu keinen epidermalen Schäden kommt, während trotzdem der gewünschte therapeutische Effekt erzielt wird. Wenn die Temperatur in gewünschten Tiefen genauer gemessen werden könnte, dann würde dies eine Behandlung für eine solche kompetente Person erleichtern und würde es zulassen, dass solche Prozeduren von weniger kompetenten und somit weniger teuren Personen sicher durchgeführt werden könnten. Solche Hauttemperaturmessungen könnten auch zum Ermitteln des Typs oder der Pigmentierung der Haut und/oder des behandelten Teils des Körpers des Patienten und/oder für andere Zwecke genutzt werden.
Wo eine Kühlung der Epidermis durch Platzieren eines gekühlten Applikators oder eines anderen gekühlten Körpers in Kontakt mit der Haut des Patienten erzielt wird, da muss der Kontakt mit einem ausreichenden Druck erfolgen, um einen guten thermischen Kontakt zwischen dem gekühlten Körper und der Haut zu gewährleisten. Unterschiede im Hinblick auf Hautdicke und -elastizität sowie im Hinblick auf den darunter liegenden Knochen und andere Faktoren beeinflussen den Druck, der zum Erzielen eines guten thermischen Kontakts für verschiedene Patienten und für verschiedene Bereiche am Körper desselben Patienten erforderlich ist. Dies ist ein weiterer Grund dafür, warum gut ausgebildete und kompetente Personen zur Durchführung der Behandlungen erforderlich sind, was zu den hohen Behandlungskosten beiträgt. Es wäre daher vorzuziehen, wenn eine automatische Technik bereitgestellt werden könnte, um einen guten thermischen Kontakt zwischen einem Kühlelement und der Haut des Patienten zu erfassen und somit sicherzustellen. Ein(e) solche(r) Technik oder Mechanismus könnte, indem sie/er vor dem Aktivieren der Strahlungsquelle einen guten thermischen Kontakt mit der Haut gewährleistet, zwei bedeutende Sicherheitsprobleme in der Strahlungsdermatologie lösen. Erstens stellt sie/er eine ausreichende Kühlung der Epidermis vor deren Erhitzung durch Energieabsorption sicher; und zweitens stellt sie/er sicher, dass die Strahlung nicht versehentlich auf die Augen oder einen anderen unerwünschten Ort appliziert wird.
Verwandte, aber entgegengesetzte Probleme treten bei der Durchführung bestimmter Prozeduren zur Hautreparatur/Faltenbeseitigung auf, bei denen nur die oberste Schicht der Haut, z.B. die Epidermis, erhitzt und zerstört werden soll, mit minimalen Schäden an den darunter liegenden Schichten. Dies erfordert eine enge Regelung von Faktoren wie Laserenergie, Impulsdauer und Wiederholrate. Variationen in der Haut des Patienten machen eine solche enge Regelung jedoch selbst für eine gut geschulte und kompetente Person schwierig. Ähnliche Probleme entstehen auch in anderen dermatologischen Prozeduren, die Laser oder andere Strahlungsquellen beinhalten.
Ein weiteres verwandtes Problem bei der Verwendung einer EM-Strahlungsquelle für die dermatologische Behandlung ist, dass die Haut einen erheblichen Teil der darauf applizierten Strahlung zurückreflektiert. Da diese reflektierte Energie den Behandlungsort nicht erreicht, wird zur Erzielung der gewünschten dermatologischen Behandlung eine Strahlungsquelle mit einer höheren Energie benötigt, als dies der Fall wäre, wenn ein größerer Anteil der applizierten Strahlung den Behandlungsort erreichte. Es wurde zuvor vorgeschlagen, dass eine Lösung für dieses Problem darin besteht, einen Retroreflektor vorzusehen, der solche Rückstreustrahlung sammelt und zur Haut des Patienten zurückführt. Existierende Retroreflektoren haben das Sammeln und Zurückführen solcher Rückstreustrahlung jedoch nicht optimiert und es sind daher verbesserte Techniken für eine effizientere Ausnutzung von Rückstreustrahlung wünschenswert. Ein besonderes Problem mit Retroreflektoren des Standes der Technik ist, dass sie sämtliche Rückstreustrahlung im Wesentlichen im selben Winkel reflektieren, in dem die Strahlung einfiel; Strahlen, die in Winkeln einfallen, die eher parallel als lotrecht zur Hautoberfläche sind, erreichen jedoch den Behandlungsbereich im Allgemeinen nicht und erhitzen daher nur die Oberfläche der Haut und tragen somit zur thermischen Beschädigung der Haut bei, ohne einen nützlichen/therapeutischen Effekt zu haben. Daher wäre eine Retroreflexionstechnik wünschenswert, die nicht zu dieser „parallelen" Strahlung beiträgt oder sie erhöht.
Zwei weitere Faktoren können zur Wirksamkeit dermatologischer Behandlungen beitragen. Der erste Faktor ist die „Punktgröße" oder, mit anderen Worten, die optische Apertur der applizierten Strahlung. Die Punktgröße wird gewöhnlich durch die Optik des verwendeten Handstücks und durch die gewünschte Fluenz in Abhängigkeit von der verfügbaren Energiequelle begrenzt. Eine höhere Punktgröße erlaubt jedoch eine schnellere Behandlung von größeren Körperbereichen wie Rücken oder Beine, was sowohl für den Patienten zufriedenstellender als auch für den Arzt profitabler ist. Daher wird eine Technik gewünscht, die eine Erhöhung der Punktgröße erleichtert.
Zweitens reduziert alles, was die Distanz zwischen der Strahlungsquelle und dem Zielbereich reduziert, auch die Menge an Energie, die zum Erzielen eines gewünschten therapeutischen Effekts benötigt wird, und alles, was dazu beiträgt, dass ein größerer Teil der applizierten Energie den Zielbereich erreicht, hat einen ähnlichen Effekt. Somit sind auch Techniken wünschenswert, die die Erreichung dieser Ziele erleichtern.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Gemäß dem oben Gesagten stellt die vorliegende Erfindung sowohl ein System zum Behandeln eines gewählten dermatologischen Problems als auch einen Kopf für die Verwendung mit einem solchen System bereit. Der Kopf beinhaltet einen Lichtwellenleiter oder einen anderen Lichtpfad zum Leiten von EM-Strahlung einer Wellenlänge, die zum Behandeln des gewählten dermatologischen Problems des Patienten geeignet ist, zu einem ersten Ende des Wellenleiters, wobei der Wellenleiter auch ein zweites Ende in Kontakt mit der Haut hat, das dem ersten Ende gegenüber liegt; und einen Sensor am zweiten Ende des Wellenleiters oder anderweitig dicht neben einer Hautkontaktfläche des Kopfes, der die Temperatur dort erfasst. Der Kopf beinhaltet auch einen Mechanismus zum Ableiten von Wärme vom Wellenleiter. Um eine kommerziell nützliche Empfindlichkeit zu erzielen, wird bevorzugt, dass sich der Sensor nicht weiter als ein paar Millimeter von der Hautkontaktfläche des Kopfes befindet, z.B. das zweite Ende des Wellenleiters, das mit der Haut des Patienten in Kontakt befindliche Ende. Daher befindet sich der Sensor für bevorzugte Ausgestaltungen maximal 5 mm vom zweiten Ende des Wellenleiters, und in den am meisten bevorzugten Ausgestaltungen befindet sich der Sensor nicht weiter als 1 mm von dem zweiten Ende.
Der Mechanismus zum Beseitigen von Wärme beinhaltet vorzugsweise eine thermoelektrische Vorrichtung mit einer Seite in thermischem Kontakt mit dem Wellenleiter und einer gegenüberliegenden Seite in thermischem Kontakt mit einem Kühlkörper. Für eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung wird Rückstreustrahlung im Wesentlichen intern innerhalb des optischen Wellenleiters reflektiert, und es gibt einen Reflektor im Wellenleiter zum Zurückführen von Rückstreustrahlung durch den Wellenleiter zur Haut des Patienten. Während sich der Reflektor an einer Reihe verschiedener Stellen innerhalb des Wellenleiters befinden kann, befindet er sich in einer bevorzugten Ausgestaltung am ersten Ende des Wellenleiters. Der Reflektor kann sich auch entlang Seiten des Wellenleiters befinden, und der Reflexionskoeffizient für Bereiche des Reflektors, entweder am ersten Ende, an den Seitenwänden oder an beiden, kann so gewählt werden, dass Rückstreustrahlen, die vor dem Eintritt in den Wellenleiter Winkel haben, die näher an der Lotrechten zur Haut des Patienten liegen, stärker reflektiert werden als Rückstreustrahlen, die vor dem Eintritt in den Wellenleiter Winkel haben, die eher parallel zur Hautoberfläche sind. Das zweite Ende des Wellenleiters in Kontakt mit der Haut des Patienten kann auch eine Apertur haben, die wenigstens im Wesentlichen so groß ist wie die Apertur von Strahlung, die von der Haut des Patienten zurückgestreut wurde, oder eine „Reflexionsapertur", die im Wesentlichen so groß ist wie die Strahlungsrückstreuapertur, kann auf andere Weise erzielt werden. So kann beispielsweise eine Reflektorplatte einer solchen Größe, dass die gewünschte Reflexionsapertur erhalten wird, das zweite Ende des Wellenleiters umgeben. Allgemeiner ausgedrückt, die Erfindung kann wenigstens einen Wellenleiter beinhalten, der durch den Kopf verläuft und an einer Hautkontaktfläche davon endet, wobei EM-Strahlung durch den wenigstens einen Wellenleiterpfad auf die Haut des Patienten appliziert wird: und ein Reflexionsmittel zum Rückführen von Rückstreustrahlung zur Haut des Patienten, wobei dieses Reflexionsmittel eine Reflexionsapertur hat, die wenigstens im Wesentlichen so groß ist wie die Strahlungsrückstreuapertur. Reflexionsmittel können wenigstens einen Teil der Hautkontaktfläche des Kopfes beinhalten, und dieser Teil kann die Form einer Reflexionsplatte haben, und kann wenigstens eine Reflexionsfläche für in den Wellenleiter eintretende Rückstreustrahlung beinhalten, wobei wenigstens ein Teil dieser Fläche im Wellenleiter sein kann.
Das System kann zur Behandlung eines gewählten dermatologischen Problems in einem gewählten Volumen der Haut eines Patienten in einer Tiefe d verwendet werden, die unterhalb des DE-Übergangs liegt. Eine EM-Strahlungsquelle mit einer Wellenlänge, die zum Behandeln des Problems geeignet ist, ist zusammen mit einem optischen Wellenleiter vorgesehen, ein Mechanismus, der die Haut des Patienten kühlt, wenigstens in dessen Abschnitt in Kontakt mit dem Wellenleiter, wenn das zweite Ende des Wellenleiters mit der Haut des Patienten in Kontakt ist, und ein Temperatursensor am zweiten Ende des Wellenleiters. Die Temperatur am Sensor zeigt die Temperatur am DE-Übergang des Patienten an. Schließlich sind Bedienelemente vorgesehen, die als Reaktion auf eine Anzeige des Sensors aktiv werden, dass der DE-Übergang auf wenigstens eine gewählte Temperatur abgekühlt ist, um es zuzulassen, dass Strahlung von der Quelle durch den Wellenleiter zur Haut des Patienten gelassen wird. Der Kühlmechanismus beseitigt vorzugsweise Wärme vom Wellenleiter; wenn der Wellenleiter mit der Haut des Patienten in Kontakt ist, dann führt er Wärme von der Haut ab und kühlt diese somit. Die Bedienelemente können auch die Aufgabe haben, als Reaktion auf den Sensor den DE-Übergang während der Applikation von Strahlung auf die Haut des Patienten in einem gewählten Temperaturbereich zu halten. Die Bedienelemente können auch ein gewähltes Temperatur-/Zeitprofil am Sensor erfassen, wobei das Profil für den Kontakt des Wellenleiters mit der Haut des Patienten indikativ ist und verhindern kann, dass Strahlung zur Haut des Patienten gelangt, wenn das vorbestimmte Profil nicht erfasst wird. Dadurch wird gewährleistet, dass Strahlung nur dann auf die Haut des Patienten appliziert wird, wenn ein guter thermischer Kontakt zwischen dem Strahlungsapplikationswellenleiter des Kopfes und der Haut des Patienten vorliegt. Für bevorzugte Ausgestaltungen betätigen die Bedienelemente den Kühlmechanismus, um den Wellenleiter auf eine gewünschte Temperatur abzukühlen, wobei die Bedienelemente auf den Sensor ansprechen, um zu ermitteln, wann die gewünschte Temperatur erreicht ist.
Die Bedienelemente können auch als Reaktion darauf aktiv werden, dass der Sensor ein gewähltes ansteigendes Temperaturprofil am Sensor erfasst, wenn der Wellenleiter in Kontakt mit der Haut des Patienten gebracht wird, um es zuzulassen, dass Strahlung von der Quelle durch den Wellenleiter zur Haut des Patienten geleitet wird. Dieses Bedienelement kann das Bedienelement auf der Basis der Erfassung ersetzen, dass der DE-Übergang auf eine gewählte Temperatur abgekühlt ist, wird aber vorzugsweise zusätzlich dazu vorgesehen.
Die oben erörterten verbesserten Merkmale des Retroreflektors können auch unabhängig von den zuvor erörterten Temperaturmessmerkmalen im Kopf verwendet werden, werden aber vorzugsweise im Zusammenhang damit verwendet. Die Erfindung kann auch einen Kopf mit wenigstens einem optischen Wellenleiter zum Empfangen von EM-Strahlung und zum Leiten derselben zu einer Hautkontaktfläche des wenigstens einen Wellenleiters und einen Abstandshalter mit einem ersten und einem zweiten Ende beinhalten, wobei das erste Ende den wenigstens einen Wellenleiter an seinem unteren Ende umgibt und eine im Wesentlichen luftundurchlässige Dichtung damit bildet. Das zweite Ende des Abstandshalters ist so gestaltet, dass es mit der Haut des Patienten über das gewählte Volumen in Kontakt ist, um eine Kammer zwischen der die Haut berührenden Wellenleiteroberfläche, der Haut des Patienten und Wänden des Abstandshalters zu bilden. Es ist auch ein Mittel vorgesehen, um Unterdruck in der Kammer zu erzeugen, um die Haut des Patienten in Kontakt mit der Hautkontaktoberfläche in diese zu saugen. Die Wände des Abstandshalters sind vorzugsweise reflexionsfähig, um die Rückstreustrahlung zur Haut des Patienten zurückzuführen. Das Mittel zum Erzeugen von Unterdruck kann einen an einem Ende montierten Schlauch beinhalten, der in die Kammer mündet und am anderen Ende mit einer Unterdruckquelle verbunden ist. Alternativ kann das Mittel zum Erzeugen von Unterdruck auch beinhalten, dass die Wände des Abstandshalters verformbar sind, wenn Druck auf den Kopf/Wellenleiter aufgebracht wird, um es zuzulassen, dass die Hautkontaktfläche des Wellenleiters mit der Haut des Patienten in Kontakt kommt und einen großen Teil der Luft aus der Kammer drückt, wobei die Wände des Abstandshalters in ihren unverformten Zustand zurückkehren, wenn der Druck weggenommen wird, so dass Unterdruck in der Kammer erzeugt wird. So können beispielsweise die Wände des Abstandshalters die Form eines Balgs, eines Saugbechers oder eines elastischen Rings haben.
Schließlich, anstatt eines einzelnen optischen Wellenleiters kann die Ausgangsfläche eines ersten optischen Wellenleiters, auf den zunächst Strahlung appliziert wird, an einer ersten Oberfläche eines zweiten optischen Wellenleiters montiert werden, der ebenfalls eine zweite Hautkontaktfläche gegenüber der ersten Fläche hat. Vom ersten Wellenleiter empfangene optische Strahlung wird durch den zweiten Wellenleiter zu seiner Hautkontaktfläche übertragen. Die zweite Hautkontaktfläche des zweiten Wellenleiters ist größer als die Ausgangsfläche des ersten Wellenleiters, und der zweite Wellenleiter ist so ausgebildet, dass er eine größere optische Apertur hat als der erste Wellenleiter. Das Verhältnis des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Fläche des zweiten Wellenleiters und einer gewählten Oberflächenabmessung der Hautkontaktfläche des zweiten Wellenleiters, z.B. die Länge einer Seite der zweiten Fläche oder ein Durchmesser davon, ist etwa 1,5:1. Es können Mittel vorgesehen werden, um von der Haut des Patienten zurückgestreute Strahlung in den zweiten Wellenleiter zurück in die Haut des Patienten zu reflektieren. Das Mittel zum Reflektieren kann das Ausbilden von wenigstens einem Abschnitt der ersten Fläche und/oder weiterer Flächen des zweiten Wellenleiters so beinhalten, dass darauf auftreffende Strahlung reflektiert wird, und eine solche Reflexion vom zweiten Wellenleiter kann auch winkelabhängig gemacht werden.
Die obigen sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung wie in den Begleitzeichnungen illustriert hervor. In den Zeichnungen zeigt:
1 ein schematisches Teilblockdiagramm eines vereinfachten EM-Strahlungsbehandlungssystems, das für die Verwendung bei der Umsetzung der Lehren der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
2 eine Seitenschnittansicht eines Kopfes oder Applikators, der für die Verwendung im System von 1 gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
3a einen Graph, der eine berechnete Beziehung über die Zeit zwischen der Temperatur am Wellenleiter bei zwei Δd, wo sich ein Sensor befinden kann, und der Temperatur in drei unterschiedlichen Tiefen in der Haut eines Patienten zeigt, inklusive am DE- oder Basalübergang;
3b einen Graph, der eine gemessene Beziehung über die Zeit zwischen der Temperatur am Wellenleitersensor für einen bevorzugten Δd und der Temperatur in zwei unterschiedlichen Tiefen in der Haut eines Patienten illustriert, einschließlich am DE- oder Basalübergang;
4 einen Graph, der den Temperatursensorausgang über die Zeit für gewählte Bedingungen illustriert;
5a und 5b vereinfachte Seitenschnittansichten von zwei alternativen Köpfen oder Applikatoren zum Erzeugen einer Reflexionsapertur, die zur Strahlungsrückstreuapertur passt;
6a und 6b vereinfachte Seitenschnittansichten eines Kopfes oder Applikators, der mittels Unterdruck eine Hautfalte in einen Hohlraum saugt, jeweils vor und nach dem Applizieren von Unterdruck;
7a und 7b vereinfachte Seitenschnittansichten eines Kopfes oder Applikators für eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, der mittels Unterdruck eine Hautfalte in einen Hohlraum in einem Zwischenschritt nutzt, jeweils bei und nach dem Erzeugen des Unterdrucks;
8a, 8b und 8c vereinfachte Seitenschnittansichten eines Kopfes oder Applikators für noch eine weitere Ausgestaltung, die mit Hilfe von Unterdruck eine Hautfalte in eine Kammer zieht, jeweils vor dem Erzeugen von Unterdruck, in einer Zwischenstufe beim Erzeugen von Unterdruck und nach dem Erzeugen von Unterdruck;
9 eine vereinfachte Seitenschnittansicht eines Kopfes für eine alternative Ausgestaltung der Erfindung, die eine erweiterte optische Apertur für den Kopf bietet;
10 eine vereinfachte Seitenschnittansicht eines Kopfes für eine alternative Ausgestaltung, wobei dieser Kopf für eine Bewegung über die Haut eines Patienten während der Behandlung geeignet ist.
Ausführliche Beschreibung
1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Systems 10, das zur Behandlung eines gewählten dermatologischen Zustands gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen kann. Das System beinhaltet eine elektromagnetische (EM) Strahlungsquelle 12, die über einen faseroptischen Lichtleiter oder einen anderen geeigneten Lichtförderer 14 mit einem Applikator oder Kopf 16 verbunden ist, der Kopf mit der Haut 18 eines Patienten in Kontakt ist. Es sind Bedienelemente 20 vorgesehen, die Informationen von der Quelle 12 und dem Kopf 16 empfangen und den Betrieb des Systems als Reaktion auf diese und andere Eingänge steuern. Die EM-Quelle 12 kann eine Rubinlaser-, Alexandritlaser-, Diodenlaser- oder sonstige Laserquelle sein, die Strahlung einer geeigneten Wellenlänge für die durchzuführende Laserbehandlung erzeugen kann, oder sie kann eine Lampe oder eine andere nicht kohärente elektromagnetische Strahlungsquelle sein, die Signale mit der benötigten Wellenlänge erzeugt. Besonders für nicht kohärente Lichtquellen können verschiedene Techniken zum Einsatz kommen, um den Ausgang von der Quelle zu filtern, frequenzzuversetzen oder auf andere Weise zu regulieren, um eine Strahlung innerhalb eines gewünschten Wellenlängenbandes zu erhalten. Die Strahlungswellenlänge kann schmalbandig, bis hin zu einer einzelnen Wellenlänge, oder breitbandig sein und kann über ein breites Spektrum von infrarot bis ultraviolett variieren, je nach der durchzuführenden Behandlung und der verwendeten Strahlungsquelle. Die Quelle 12 kann eine pulsierte Quelle sein, entweder bedienerreguliert oder mit einer festen oder geregelten Wiederholrate, oder kann, wie in der mitanhängigen Anmeldung mit der Seriennummer 09/078,055 gelehrt, eine Dauerstrich-(CW)-quelle sein. Die Bedienelemente 20 können ein geeignet programmierter Universal- oder Spezialcomputer sein, mit festverdrahteter Schaltung, oder kann eine Hybrid- oder Spezialschaltung und eine programmierte Computerschaltung sein. Die Haut 18 hat eine epidermale Schicht 22 und eine dermale Schicht 24, und der Übergang zwischen diesen beiden Schichten wird zuweilen als DE-Übergang oder Basalschicht 26 bezeichnet.
Die Strahlung von der Quelle 12 passiert durch den Kopf 16 und wird von diesem als konvergierender Strahl 28 emittiert, der auf einen das zu behandelnde Element beinhaltenden Bereich 30 in der Dermis 24 appliziert wird. Der Bereich 30 kann beispielsweise ein Haarfollikel enthalten, das zerstört werden soll, um unerwünschte Haare zu beseitigen, er kann ein Tätowierungspigment sein, das entfernt werden soll, kann ein Besenreiser oder ein anderes Blutgefäß sein, das koaguliert und entfernt werden soll, oder kann ein anderer dermatologischer Zustand sein, der mit der Strahlung behandelt werden soll. Wie zuvor erörtert, wird die Behandlung eines Patienten durch die Tatsache verkompliziert, dass es erhebliche Variationen unter Patienten und in verschiedenen Bereichen des Körpers desselben Patienten im Hinblick auf die Dicke der epidermalen Schicht 22, die Pigmentierung dieser Schicht (und insbesondere der Melaninmenge am DE-Übergang 26) und im Hinblick auf andere Charakteristiken der Haut geben kann. Diese Variationen erschweren es, einen gewünschten therapeutischen Effekt zu erzielen, ohne potentielle Schäden an dem über dem Behandlungsbereich 30 liegenden Bereich der Epidermis des Patienten.
2 zeigt einen Kopf 16, der für die Verwendung in dem System von 1 geeignet ist. Mit Bezug auf 2, der Kopf 16 beinhaltet eine(n) Wellenleiter oder Linse 40 aus einem optisch transparenten Material, das auch gute Wärmeübertragungseigenschaften hat und vorzugsweise eine gute Brechungsindexübereinstimmung mit der Haut ergibt. Saphir ist ein derzeit bevorzugtes Material für den Wellenleiter, aber es können auch andere Materialien zum Einsatz kommen. Der Wellenleiter 40 wird von einem in einem Außengehäuse 44 montierten Halterring 42 getragen. Ein Thermoelement, ein Thermistor oder ein anderer geeigneter Temperatursensor 46 ist in Kontakt mit dem Wellenleiter 40 zwischen diesem und dem Halter 42 montiert. Der Abstand (Δd) des Sensors 46 vom Ende des Wellenleiters 40 in Kontakt mit der Haut des Patienten ist wesentlich und darf, aus nachfolgend erörterten Gründen, nicht mehr als 5 mm betragen. Δd liegt vorzugsweise im Bereich von 1–2 mm, wobei etwa 1 mm die derzeit bevorzugte Distanz ist. Während 2 einen einzelnen Temperatursensor 46 zeigt, werden möglicherweise zwei oder mehr solcher Sensoren bevorzugt, die um den Wellenleiter 40 im selben Abstand Δd vom Ende des Wellenleiters herum beabstandet sind, um eventuelle Temperaturvariationen im Wellenleiter auszugleichen.
Thermoelektrische Kühlelemente 48 sind ebenfalls in Kontakt mit dem Wellenleiter 40 vorgesehen. Während in 2 zwei solcher Elemente dargestellt sind, würden gewöhnlich wenigstens vier solcher Elemente im Wesentlichen gleichmäßig um die Peripherie des Wellenleiters 40 herum beabstandet bereitgestellt. Thermoelektrische Elemente 48 können beispielsweise Peltier-Elemente sein. Elektrische Verbindungen zu(m) Sensor(en) 46 und zu thermoelektrischen Elementen 48 werden auf eine in der Technik bekannte Weise hergestellt; sie wurden zum Vereinfachen der Figur hier nicht speziell dargestellt.
Die Seiten von thermoelektrischen Elementen 48 gegenüber denen in Kontakt mit dem Wellenleiter 40 sind in thermischem Kontakt mit der Wärmesenke oder dem Kühler 50, in dem Kanäle 52 ausgebildet sind, durch die ein Kühlfluid wie Luft oder Wasser strömt, wobei das Kühlfluid durch einen Fluidübergang 54 in den Kopf eintritt und diesen durch einen Fluidübergang 56 verlässt (oder durch einen Fluidübergang 56 eintritt und durch einen Fluidübergang 54 austritt).
Optische Strahlung wird durch eine optische Faser, ein Faserbündel oder einen anderen in einer Kammer 60 endenden Lichtleiter 58 auf den Kopf appliziert. Die die optische Faser 58 verlassenden Strahlen expandieren in der Kammer 60 und treten dann zur Applikation auf die Haut des Patienten in den Wellenleiter 40 ein. Die Faser 58 ist in einer Hülse 62 aus einem optisch undurchlässigen Material montiert, deren hinterer Abschnitt in einer Röhre 64 montiert ist und deren vorderer Abschnitt durch eine Halterbaugruppe 66 verläuft. Die Röhre 64 ist in einer Kammer 68 montiert, die im hinteren Teil der Halterbaugruppe 66 ausgebildet ist, um es zuzulassen, dass die Baugruppe 69, die die Faser 58, die Hülse 62 und die Röhre 64 beinhaltet, vor und zurück bewegt wird, so dass die Faser 58 in der Kammer 60 bewegt wird, um die optische Apertur des Kopfes zu justieren. Die Kammer 60 wird von Dichtungsringen 70 und 72 abgedichtet, um Luft und Feuchtigkeit fern zu halten, damit sich auf gekühlten optischen Oberflächen 74 und 76 keine Kondensation bilden kann. Die Kammer 60 wird mit Stickstoff oder einem anderen Gas gefüllt, das bei Temperaturen bis –40°C nicht kondensiert.
Die Oberfläche 74 des Wellenleiters ist eine optisch reflektierende Fläche, wie alle Oberflächen der Kammer 60, einschließlich der Oberfläche 76 in ihrem hinteren Teil. Wie nachfolgend erörtert wird, retroreflektieren diese Oberflächen Rückstreulicht von der Haut des Patienten. Die Seitenwände von Wellenleiter 40 und Kammer 60 können ebenfalls voll reflexionsfähig sein oder können selektiv auf eine nachfolgend erörterte Weise und aus nachfolgend erörterten Gründen reflektieren.
Beim Betrieb wird die Baugruppe 69 zunächst so positioniert, dass eine gewünschte optische Apertur für den Kopf 16 erzielt wird. Auch die thermoelektrischen Elemente 48 werden erregt, um den Wellenleiter 40 auf eine gewählte Temperatur von beispielsweise 10°C bis –40°C zu kühlen. Das Kriterium ist dabei, den Wellenleiter 40 auf eine ausreichend niedrige Temperatur zu bringen, um die erwünschte Kühlung der Epidermis 22 zu erzielen, ohne dass dadurch die Gewebetemperatur bis auf ein Niveau abgekühlt wird, bei dem Wasser in den Zellen frieren könnte. Gute Ergebnisse wurden mit einer Wellenleitertemperatur im Bereich von 0°C bis –30°C erzielt, wobei eine bevorzugte Temperatur etwa –10°C ist.
Wenn die obigen vorläufigen Schritte abgeschlossen sind, dann kann der Kopf 16 mit einem Bereich der Haut des Patienten in physischen Kontakt gebracht werden, in dem die Behandlung durchgeführt werden soll. Dieser Kontakt kann unter niedrigem Druck erfolgen, vorzugsweise wenigstens genug, um einen guten thermischen Kontakt zwischen dem Wellenleiter 40 und der Haut des Patienten herzustellen, wo Blut beispielsweise in einem Besenreiser, in einer Beinvene oder einer sonstigen Vene oder einem sonstigen Blutgefäß koagulieren soll, oder kann unter einem Druck erfolgen, der höher ist als der Blutdruck des Patienten, zur Haarbeseitigung oder für andere Anwendungen, wo Blut von der Hautregion zwischen dem Wellenleiter 40 und dem behandelten Bereich 30 beseitigt werden soll.
In jedem Fall muss der Kopf 16, und insbesondere sein Wellenleiter 40, mit einem Druck in Kontakt mit der Haut des Patienten gebracht werden, der ausreicht, um einen guten thermischen Kontakt zwischen der Haut des Patienten und dem Wellenleiter 40 sicherzustellen. Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung kann die Tatsache, dass ein solcher guter thermischer Kontakt hergestellt wurde, mit dem Sensor 46 erkannt werden. Speziell hat die Temperatur am Sensor, wenn dieser etwa 1 mm von der Kontaktfläche des Wellenleiters 40 (d.h. Δd = 1 mm) entfernt positionert ist, gemäß den 3a und 3b ein Profil 90 in 3a und 90' in 3b, das in der ersten viertel bis halben Sekunde nach der Herstellung eines solchen thermischen Kontakts steil ansteigt. Der Grund hierfür ist, dass der Wellenleiter während dieses Zeitintervalls als Kühlkörper für die Haut des Patienten wirkt und die Erhitzung des Wellenleiters an seinem Hautkontaktende größer ist als der Kühleffekt des thermoelektrischen Bauelementes 48 an dieser Oberfläche (d.h. es gibt einen kleinen Temperaturgradienten über den Wellenleiter 40). Die Erfassung des Temperaturprofils 90, 90' mit (dem) Sensor(en) 46 kann mit Bedienelementen 20 als Anzeige für einen guten thermischen Kontakt zwischen dem Wellenleiter und der Haut des Patienten interpretiert werden. Wenn kein solches thermisches Profil erfasst wird, dann verhindern die Bedienelemente 20 die Aktivierung der Strahlungsquelle 12 und/oder verhindern die Applikation von Strahlung von der Quelle auf den Kopf 16. Dadurch wird gewährleistet, dass nur dann Strahlung zur Haut geführt wird, wenn die Epidermis ausreichend gekühlt ist, um thermische Schäden daran zu vermeiden.
Aus dem Beispiel von 3a ist ersichtlich, dass die Platzierung des Sensors 46 relativ zur Hautkontaktfläche des Wellenleiters 40, oder, mit anderen Worten, der Abstand Δd kritisch ist, um dieses Ziel zu erreichen. Speziell, während Profil 90 für einen Δd von etwa 1,2 mm erzielt wird, ist Profil 91, das mit einem Δd von etwa 4,8 mm erzielt wird, weitaus weniger empfindlich für Temperaturänderungen am DE-Übergang und ist daher nicht besonders nützlich für die Gewährleistung eines guten thermischen Kontakts zwischen dem Wellenleiter und der Haut des Patienten. Das tatsächliche Profil 90' (3b) ist zwar geringfügig stufiger und weniger glatt als das theoretische Profil 90 von 3a, ist diesem Profil aber ähnlich genug, um eine leichte Identifizierung eines guten thermischen Kontakts zuzulassen. Differenzen zwischen 3a und 3b können auch aus der Tatsache entstehen, dass der Wellenleiter in 3a bei einer Temperatur von –10°C beginnt, während der Wellenleiter in 3b bei einer Temperatur von etwa –27°C beginnt.
Wieder mit Bezug auf die Figuren und insbesondere auf 3a sieht man, dass ein großer Teil der Wellenleiterkühlung innerhalb einer Periode von 0,5 bis 2 Sekunden ab dem vollen Kontakt erfolgt, wobei diese Zeit etwas mit der Anfangstemperatur des Wellenleiters und der gewünschten Endtemperatur am DE-Übergang variiert. Daher kann unter der Annahme, dass ein guter thermischer Kontakt hergestellt ist, ein Bediener die Quelle 12 nach einer vorbestimmten Zeit nach der Herstellung des Kontakts mit der Haut des Patienten bedienen, z.B. eine halbe Sekunde danach, aber nicht mehr als etwa 2 Sekunden danach, um eine signifikante Kühlung der Dermis zu vermeiden.
Da jedoch die Kühlung der Haut in Abhängigkeit von einer Reihe von Faktoren wie Variationen der eingesetzten Geräte, Farbe und Art der Haut des Patienten, Dicke der Haut des Patienten und dergleichen variieren kann, wird bevorzugt, dass die Temperatur am DE-Übergang gemessen und die Strahlungsquelle 12 bedient wird, sobald diese Temperatur auf einen gewünschten Wert abgefallen ist. Wie aus den 3a und 3b ersichtlich ist, verfolgt das Temperaturprofil 90 am Sensor 46 das Temperaturprofil 92 am DE-Übergang, und das Temperaturprofil 90' für den DE-Übergang verfolgt das Temperaturprofil 92'. So kann der Ausgang vom Sensor 46 vom Bedienelement 20 als eine Temperaturanzeige am DE-Übergang genutzt und die Strahlungsquelle 12 vom Bedienelement 20 betätigt werden, wenn diese Temperatur einen vorbestimmten Wert erreicht. Dadurch wird gewährleistet, dass Strahlung erst dann auf den Patienten appliziert wird, wenn die Epidermis des Patienten ganz bis auf das gewünschte Niveau abgekühlt ist und die Betätigung der Laserquelle 12 nicht so stark verzögert wird, dass eine Abkühlung von Teilen des Follikels verursacht wird, die zerstört werden sollen. Insbesondere ist 94 ein Profil etwa 1 mm von der Oberfläche der Haut des Patienten entfernt, was gewöhnlich der Tiefe des Bulbus in einem Haarfollikel entsprecht, und kann eine Tiefe. sein, in der andere dermatologische Behandlungen wie die Beseitigung von Tätowierungen, die Behandlung von Feuermalen oder Gefäßläsionen erfolgen können. Aus 3a ist ersichtlich, dass die Temperatur in dieser Tiefe für eine Zeit von mehr als zwei Sekunden- stark, d.h. evtl. um 10°C oder mehr, abfällt. Für viele dermatologische Anwendungen ist ein solcher Temperaturabfall 1 mm in der Dermis unerwünscht und kann insbesondere die gewünschte Behandlung negativ beeinflussen. Die Kurven 96, 96' sind Temperaturprofile über die Zeit tiefer, z.B. 2 mm, in der Dermis. In dieser Tiefe ist der Kühleffekt des gekühlten Wellenleiters 40 nicht signifikant, vielleicht ein paar Grad Celsius. Dieser fehlende Kühleffekt in größeren Tiefen stammt sowohl vom größeren Abstand dieses Punktes von der Kühlquelle als auch von der Nähe von Gewebe in dieser Tiefe zum Wärmeffekt von blutführenden Gefäßen. Die Lehren der vorliegenden Erfindung erlauben und gewährleisten somit, dass die Strahlungsquelle erst dann zum Erhitzen der Epidermis des Patienten betätigt wird, wenn die Epidermis auf die gewünschte Tiefe und Temperatur abgekühlt ist, aber dass eine Aktivierung der Strahlungsquelle erfolgt, bevor die Dermis signifikant abgekühlt ist. Die Erfindung erlaubt somit eine völlig automatische Aktivierung dieser Bedienelemente, wodurch das Kompetenzniveau reduziert wird, das zum sicheren Durchführen solcher dermatologischer Prozeduren erforderlich ist, so dass solche Prozeduren von weniger kompetenten und somit weniger teuren Personen durchgeführt werden können.
Während der Aktivierung der Strahlungsquelle überwacht das Bedienelement 20 die Temperatur am Sensor 46 weiter. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt während der Aktivierung der Strahlungsquelle die Temperatur am Sensor 46 ansteigt, so dass das Profil 90 von den Erwartungen abweicht, dann können die Bedienelemente 20 die Quelle 12 sofort abschalten, um thermische Schäden an der Epidermis 22 des Patienten zu verhüten.
Das System der vorliegenden Erfindung kann zwar für bestimmte Behandlungen eine erfolgreiche Beendigung der Behandlung erfassen, aber dies ist nicht leicht, besonders für Behandlungen, die mehrere Millimeter in der Dermis durchgeführt werden. Die Strahlungsquelle wird daher gewöhnlich für ein vorbestimmtes Zeitintervall aktiviert und/oder der Kopf 16 wird für ein vorbestimmtes Zeitintervall mit der Haut des Patienten in Kontakt gehalten. Das Bedienelement 20 kann ermitteln, wann ein solches Zeitintervall abgelaufen ist, kann die Quelle 12 nach Ablauf einer solchen Zeitperiode abschalten und kann den Bediener möglicherweise mit einer akustischen oder visuellen Anzeige anweisen, den Kopf 16 von der Haut des Patienten wegzunehmen. Auch diese Schritte reduzieren das für den Gebrauch des Systems erforderliche Kompetenzniveau.
Wie zuvor angedeutet, ist ein Problem mit der Verwendung von Strahlung zur Behandlung von dermatologischen Zuständen, dass ein erheblicher Teil der auf die Haut des Patienten applizierten Strahlung zurückgestreut wird und verloren geht, wodurch die von der verwendeten Strahlungsquelle benötigte Leistung und somit die Kosten des Systems steigen. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, von der Haut des Patienten zurückgestreute Strahlung effizient zu sammeln und solche Strahlen mit minimalen Verlusten zurück in die Haut des Patienten zu reflektieren. 2 zeigt einen Retroreflektor, der besonders gut für die Ausführung dieser Funktion geeignet ist. Insbesondere hat der Wellenleiter 40 eine Apertur, die größer als die optische Apertur der auf die Haut des Patienten applizierten Strahlung und stattdessen im Wesentlichen gleich der Apertur von von der Haut des Patienten zurückgestreuter Strahlung ist. Somit wird im Wesentlichen die gesamte Rückstreustrahlung im Wellenleiter 40 gesammelt. Der Wellenleiter 40 hat eine Außenbeschichtung oder ist auf eine andere in der Technik bekannte Weise so ausgelegt, dass die darin gesammelte Rückstreustrahlung völlig intern reflektiert wird. Ein Teil einer solchen Strahlung trifft auf die Reflexionsfläche 74 und wird durch den vollständig intern reflektierenden Wellenleiter von einer solchen Oberfläche zur Haut des Patienten zurückgeführt. Der Rest der Rückstreustrahlung verläuft in die Kammer 60 und wird ebenfalls vollständig intern reflektiert und trifft schließlich auf die Reflexionsfläche 76, die diese Strahlung mit minimalen Verlusten zur Haut des Patienten zurückführt. Somit führt das Retroreflexionsdesign für den Kopf 16 von 2 dazu, dass im Wesentlichen die gesamte Rückstreustrahlung gesammelt und zurück in die Haut reflektiert wird.
In der obigen Diskussion sind die Seitenwände und Rückwände des Wellenleiters 40 und der Kammer 60 voll reflexionsfähig, so dass im Wesentlichen das gesamte in den Wellenleiter 40 retroreflektierte Licht zur Haut des Patienten zurückgeführt wird. Da jedoch von der Haut in den Wellenleiter eintretende Strahlung (vor der Brechung beim Eintritt in den Wellenleiter) im Wesentlichen im selben Winkel in die Haut des Patienten zurückreflektiert wird, trägt eine solche Strahlung in relativ spitzen Winkeln (d.h. Winkeln, die eher parallel als lotrecht zur Haut des Patienten sind) primär zum Erhitzen der Epidermis des Patienten bei und verursacht potentiell thermische Schäden daran, ohne die Region 30 zu erreichen und daher ohne einen therapeutischen Effekt zu haben. Es wird daher bevorzugt, dass eine solche spitzwinklige Strahlung nicht zurückreflektiert wird oder dass die Retroreflexion solcher Strahlung zumindest erheblich gedämpft wird. Dies kann in der Ausgestaltung von 2 beispielsweise dadurch erzielt werden, dass eine winkelabhängige Beschichtung für die Seitenwände des Wellenleiters 40, die Rückwand des Wellenleiters 40 oder beide verwendet wird, so dass diese Wände des Wellenleiters in den Wellenleiter eindringende stumpfwinklige Strahlung entweder gar nicht oder nur minimal reflektiert, während eher lotrecht auftreffende Strahlung stärker reflektiert wird. Alternativ kann die Seitenwand variierende Reflexionskoeffizienten haben, die für die Teile der Wand, die der Spitze oder der Hautkontaktfläche des Wellenleiters 40 am nächsten liegen, weniger und im hinteren Teil des Wellenleiters mehr reflektieren. Es könnten auch andere Techniken zum Einsatz kommen, um zu gewährleisten, dass der Wellenleiter 40 und die Kammer 60 retroreflektierte Strahlung, die in einem Winkel, der eher lotrecht zur Hautoberfläche ist, darauf fällt, stärker reflektiert als Strahlung, die in einem Winkel darauf fällt, der eher parallel zur Hautoberfläche ist, wobei die lotrechte Strahlung im Wesentlichen vollständig zurückreflektiert wird, während die parallele Strahlung im Wesentlichen gedämpft wird.
4 illustriert den Spannungsausgang am Sensor 46 in Abhängigkeit von der Zeit unter gewählten Betriebsbedingungen. Die durchgehende Linie 93 illustriert einen repräsentativen Ausgang, wenn der Wellenleiter 40 des Kopfes 16 zum Zeitpunkt t₁ mit der Haut des Patienten in Kontakt gebracht wird. Von Zeitpunkt t₁ bis Zeitpunkt t₂ steigt die Temperatur am Sensor an, während die Haut in Kontakt mit dem Wellenleiter 40 gekühlt wird. Zum Zeitpunkt t₂ appliziert die Quelle 12 einen Strahlungsimpuls durch den Wellenleiter auf die Haut des Patienten und bewirkt einen Anstieg der Temperatur der Haut des Patienten, der als Spitze des Spannungsausgangs vom Temperatursensor 46 reflektiert wird. Die Temperatur nimmt dann bis kurz vor Zeitpunkt t₃ rasch ab und dann beginnt Rückstreustrahlung von der Haut des Patienten im Wellenleiter empfangen zu werden. Die Zeit zwischen t₂ und t₃ ist von der Dicke der Epidermis des Patienten bis zum DE-Übergang abhängig, wo Melanin erhitzt wird, und die Amplitude der Spitze zum Zeitpunkt t₃ ist vom Hauttyp des Patienten abhängig, wobei mehr Energie für einen Patienten mit dunklerer Haut reflektiert wird, z.B. Spitze 95, als für Patienten mit hellerer Haut. Somit kann die Amplitude der Spitze, die zum Zeitpunkt t₃ auftritt, als eine Anzeige des Hauttyps des Patienten benutzt werden, und diese Information kann wenigstens periodisch von den Systembedienelementen überprüft werden, da der Hauttyp sogar beim selben Patienten variiert, wenn verschiedene Bereiche der Haut des Patienten behandelt werden.
Der Hauttyp des Patienten kann auch anhand von zwei aufeinander folgenden Messwerten ermittelt werden, einen, bei dem der Kopf 16 nicht mit der Haut des Patienten in Kontakt ist, und einen zweiten mit dem Kopf in Kontakt mit der Haut des Patienten. Kurve 93 ist ein Beispiel für den Ausgang, der erhalten wird, wenn der Kopf mit der Haut des Patienten in Kontakt ist, während Kurve 87, die zum Zeitpunkt t₂ beginnen würde, für einen Ausgang indikativ ist, den man erhalten würde, wenn der Laser zum Zeitpunkt t₂ aktiviert wird, wenn der Kopf nicht mit der Haut des Patienten in Kontakt ist. Da der Luftaustritt proportional zum Absorptionskoeffizienten von Luft multipliziert mit der applizierten Laserenergie (V_A = k₀E) ist und V_s, wenn der Kopf mit der Haut des Patienten in Kontakt ist, ausgedrückt wird durch: Vs = k0E + k0REwobei R der Reflexionskoeffizient von der Haut des Patienten ist, ist R = (V_s – V_a/k₀E). Da K₀ und E bekannte Werte sind, ist die Spannungsdifferenz für die beiden Messwerte eine zuverlässige Anzeige für den Reflexionskoeffizienten von der Haut des Patienten in dem behandelten Bereich, oder, mit anderen Worten, für den Hauttyp des Patienten. Der Ausgang vom Temperatursensor 46 kann auch für andere Zwecke benutzt werden.
5a zeigt eine alternative Ausgestaltung der Erfindung zum Ausführen der Retroreflektorfunktion, wobei der Oberflächeninhalt oder die Apertur des Wellenleiters 40 im Wesentlichen gleich der optischen Apertur von auf die Haut des Patienten applizierter Strahlung ist. Sie ist daher kleiner als die Apertur D von Strahlung, die von der Haut des Patienten zurückgestreut wurde. Daher wird eine Reflektorplatte 97 vorgesehen, bei der es sich um einen Spiegel- oder Diffusionsreflektor handeln kann. Die Platte 97 hat ein Loch, das so bemessen und gestaltet ist, dass der Wellenleiter 40 hinein passt. Die Platte 97 kann beispielsweise etwa 1 bis 6 Millimeter weit auf beiden Seiten des Wellenleiters 40 verlaufen, aber dieses Maß variiert mit der Anwendung und kann für gewählte Anwendungen außerhalb des obigen Bereichs liegen. Der Reflexionseffekt kann dadurch verbessert werden, dass eine flüssige oder andere Substanz 98 mit Reflexionsindexübereinstimmung zwischen der Haut 18 und Wellenleiter 40/Platte 97 aufgebracht wird, wobei diese Substanz einen Reflexionsindex hat, der gleich oder größer ist als der Reflexionsindex der Haut. So wird die gesamte interne Reflexion von der Hautoberfläche verringert, wodurch eine bessere Strahlungsrückführung durch den Reflektor 97 in die tiefen Schichten der Haut ermöglicht wird. Es können thermoelektrische Elemente 89 in Kontakt mit Reflexionsplatte 97, die aus einem Material mit guten Wärmeleiteigenschaften wie Metall gebildet sein kann, zum Erhitzen der Heizplatte 97 auf eine Temperatur von beispielsweise 45–50°C verwendet werden. Somit kann die Platte 97 den Bereich der Haut des Patienten um den Bereich herum vorerhitzen, auf den die Strahlung appliziert werden soll, so dass die Temperatur im Behandlungsbereich der Dermis erhöht und somit die zum Ausführen der gewünschten Behandlung notwendige Lichtenergie verringert werden kann.
5b illustriert eine alternative Ausgestaltung, in der der Reflektor 97' einen höheren Wirkungsgrad hat, da er kegelförmig oder anderweitig konkav ausgebildet ist. Dies führt dazu, dass in die Haut reflektiertes Rückstreulicht in der Region der Strahlung oder dem durch den Wellenleiter 40 in die Haut geführten gebündelten Strahl konzentriert wird, wodurch die Menge der zum Behandlungsbereich geführten Strahlung erhöht wird. Mit Ausnahme der Form der Reflexionsplatte 97' fungiert die Ausgestaltung von 5b ansonsten in derselben Weise wie die Ausgestaltung von 5a. Was die Ausgestaltung von 2 betrifft, so kann die Retroreflexion vom Wellenleiter 40 für die Ausgestaltungen der 5a und 5b und insbesondere für die Ausgestaltung von 5a winkelabhängig sein, auch die Reflexion von der Platte 97 kann winkelabhängig gemacht werden, indem die reflektierende Oberfläche davon auf geeignete Weise beschichtet wird.
Die 6a und 6b zeigen eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die sich von den zuvor beschriebenen dahingehend unterscheidet, dass die Reflexionsplatte 97'' noch stärker abgewinkelt ist als für die Ausgestaltung von 5, und allgemein die Form eines Kegelstumpfes hat, der am unteren Ende des Wellenleiters 40 auf eine solche Weise befestigt ist, dass eine im Wesentlichen luftundurchlässige Abdichtung damit entsteht. Eine solche Befestigung kann mit einem Presssitz zwischen der Platte 97'' und dem Wellenleiter 40 erzielt werden, wird aber vorzugsweise durch Aufbringen eines geeigneten Klebstoffs zwischen den beiden Komponenten erzielt. Eine weitere Alternative wäre, in oder an dem Wellenleiter 40 eine Art von Schraubgewinde vorzusehen, das zu einem entsprechenden Schraubgewinde an der Platte 97'' passt, aber ein solches Schraubgewinde könnte die optischen Eigenschaften des Wellenleiters 40 beeinträchtigen. Ein Schlauch 100 verläuft zwischen der Platte 97'' und dem Wellenleiter 40 und ist dazwischen eingeschlossen. Dieser Schlauch 100 wird an einer Saugdruckquelle (nicht dargestellt) angeschlossen (z.B. Unterdruck). Wie am besten in 6a zu sehen ist, wenn der Kopf 16 dieser Ausgestaltung gegen die Haut 16 gedrückt wird, dann entsteht eine Kammer 99, die durch die lichtreflektierenden Wände der Platte 97'', die Unterseite des Wellenleiters 40 und die Oberfläche der Haut 18 des Patienten definiert wird, die sich innerhalb des Kegels der Platte 97'' befindet. Die Platte 97'' wird zuweilen nachfolgend auch als Abstandshalter bezeichnet.
Beim Betrieb wird, wenn sich der Kopf 16 in der in 6a gezeigten Position befindet, die Kammer 99 durch den Schlauch 100 mit Vakuum beaufschlagt, um Luft daraus abzuziehen. Dies hat den Effekt, dass ein(e) Teil oder Falte 105 der Haut des Patienten in die Kammer 99 und in Kontakt mit der unteren Hautkontaktfläche des Wellenleiters 40 gesaugt wird. Dadurch kann der Abstand zwischen dem Wellenleiter 40 und dem Zielvolumen in dem Hautabschnitt 105 reduziert werden, an dem die Behandlung gewünscht wird, und bringt auch dieses Zielvolumen in die Kammer 60, wo von den reflektierenden Wänden der Platte 97'' reflektierte Rückstreustrahlung diese Strahlung auf dem Zielvolumen konzentriert. Dadurch wird die von der EM-Quelle 12 benötigte Energiemenge reduziert und der Gesamtwirkungsgrad des Systems erheblich erhöht. Die Tiefe der Kammer 99 vom Boden des Wellenleiters 40 zur Hautoberfläche würde typischerweise bei etwa 5 mm liegen und soll normalerweise maximal etwa 10 mm betragen. Der Durchmesser D des Abstandshalters oder der Platte 97'' am Hautkontaktende davon ist, wie für die Ausgestaltung der 5a und 5b, im Wesentlichen gleich der Apertur der Rückstreustrahlung.
7 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich von der in 6 gezeigten dadurch unterscheidet, dass anstatt eine Vakuumleitung 100 zum Erzielen eines Unter- oder Saugdrucks in der Kammer 99 zu verwenden, der Abstandshalter 101 die Form eines Balgs hat, der sich zusammenzieht, wenn der Kopf 16 gegen die Haut gedrückt wird, wie in 7a gezeigt, um Luft aus der Kammer 99 zu drücken. Wenn der Druck auf den Kopf 16 weggenommen wird oder wenn ein geringfügiger Aufwärtsdruck auf den Kopf aufgebracht wird, dann dehnt sich der Balg 101 wie in 7b gezeigt aus. Der Unterdruck in der Kammer 99 hält den Balg 101 gegen die Haut, was wiederum zur Folge hat, dass eine Hautfalte 105 in die Kammer 99 gesaugt wird, wenn der Balg 101 in seine normale Position zurückkehrt. Die Ausgestaltung von 7 funktioniert im Wesentlichen wie die Ausgestaltung von 6, wobei die Innenseite des Balgs 101 eine Reflexionsbeschichtung aufweist oder auf andere Weise reflexionsfähig gemacht wurde. Die Basis des Balgs oder des Abstandshalters 101 hat zwar nur eine etwas größere Apertur als die Apertur d des Wellenleiters 40, aber ist dies kein Problem, da im Wesentlichen die gesamte Rückstreustrahlung von der Haut in die Kammer 99 emittiert wird, wo sie auf konzentrierte Weise zurück zum Zielvolumen reflektiert wird, und dort sollte sich außerhalb der Kammer 99 praktisch keine Rückstreustrahlung befinden. Spitzwinklige Strahlung wird ebenfalls produktiv für diese Ausgestaltungen genutzt. Ein Effekt, der im Wesentlichen derselbe ist wie in 7, kann mittels eines Abstandshalters in der Form eines Saugbechers anstatt der Abstandshalter 97'' oder 101 wie gezeigt erzielt werden.
Die 8a–8c zeigen noch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die sich von der in 7 gezeigten dahingehend unterscheidet, dass ein Ring 102 aus einem elastischen Material anstatt des Balgs 101 verwendet wird. Wenn der Ring 102 wie in 8b gezeigt gegen die Haut gedrückt wird, dann verformt sich der Ring und lässt es zu, dass sich der Wellenleiter 40 im Wesentlichen in Kontakt mit der Haut 18 bewegt, während Luft aus der Kammer 99 gedrückt wird. Wenn der Druck weggenommen wird, dann kehrt der elastische Ring 102 in den in 8c gezeigten Zustand zurück, was zur Folge hat, dass die Hautfalte 105 wie gezeigt in die Kammer gezogen wird.
Es wurden zwar drei Abstandshalterkonfigurationen zum Erzielen von Vakuum oder wenigstens Unterdruck in der Kammer 99 gezeigt und/oder beschrieben, indem ein Abstandshalter zusammengedrückt und in seine normale Position zurückkehren gelassen wird, aber die gezeigten und/oder beschriebenen Ausgestaltungen sind lediglich illustrativ und es sind auch andere Abstandshalterkonfigurationen möglich, um dasselbe Ziel zu erreichen. Ferner können zusätzlich zu dem in 6 gezeigten Vakuumschlauch 100 andere in der Technik bekannte Methoden zum Einsatz kommen, um den gewünschten Unterdruck in den Kammern 99 zu erzielen, um zu bewirken, dass eine Hautfalte 105 zur Bestrahlung darin eingezogen wird.
9 zeigt noch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die sich von den zuvor gezeigten dahingehend unterscheidet, dass nicht die Unterseite des Wellenleiters 40 mit der Haut 18 des Patienten in Kontakt ist, sondern das untere Ende des Wellenleiters 40 mit einem zweiten Wellenleiter 103 in Kontakt ist, der vorzugsweise aus Saphir oder einem anderen Material mit guten optischen und thermischen Leiteigenschaften besteht. Saphir wird besonders bevorzugt, weil es eine relativ gute optische Indexübereinstimmung mit der Haut hat. Um diese Übereinstimmung noch weiter zu verbessern, kann Indexübereinstimmungsmaterial 98 zwischen dem Wellenleiter 103 und der Haut des Patienten verwendet werden. Obwohl dies in 9 nicht speziell dargestellt ist, hätte der Wellenleiter 103 für bevorzugte Ausgestaltungen auch einen oder mehrere Temperatursensoren 46, der/die nahe an der Hautkontaktfläche positioniert ist/sind, und einen oder mehrere thermoelektrische Elemente 48 oder andere Temperaturregelungselemente in Kontakt damit, um die Haut 18 des Patienten nach Bedarf vorzuerhitzen und/oder zu kühlen. Eine Reflexionsbeschichtung 104 kann ebenfalls auf der Rückseite des Wellenleiters 103 vorgesehen werden, um in Zusammenhang mit dem zuvor beschriebenen Retroreflektor für den Wellenleiter 40 im Wesentlichen die gesamte von der Haut des Patienten zurückgestreute Strahlung zurück zu reflektieren. Auch eine winkelabhängige Retroreflexion kann für diese Ausgestaltung mit zuvor erörterten Techniken eingesetzt werden, wie z.B. eine winkelabhängige Retroreflexion, die wenigstens für den Wellenleiter 103 und vorzugsweise für beide Wellenleiter auftritt. Der Vorteil der in 9 gezeigten Ausgestaltung besteht darin, dass sie die optische Apertur für die Behandlung erheblich vergrößert, so dass eine Behandlung über einen relativ großen Bereich möglich wird, z.B. zur Haarbeseitigung an den Beinen oder auf dem Rücken eines Patienten, was weitaus schneller erfolgt als dann, wenn ein Kopf mit einer kleinen Apertur benutzt wird. Die Hautkontaktfläche des Wellenleiters 103 kann eine Reihe verschiedener Formen haben und kann z.B. kreisförmig oder quadratisch sein. Ein kreisförmiger Wellenleiter 103 kann beispielsweise einen Durchmesser von etwa 1 Zoll haben, während ein quadratischer Wellenleiter 103 eine Seitenlänge von 2 cm haben kann, wobei die Höhe des Wellenleiters 103 vorzugsweise etwa das 1,5fache dieser Abmessung beträgt. Diese Abmessungen sind jedoch lediglich illustrativ und die spezifischen Abmessungen des Wellenleiters 103 variieren mit der Anwendung.
In der bisherigen Erörterung wurde davon ausgegangen, dass der verwendete Kopf auf einen Punkt auf der Haut eines Patienten appliziert wird, wo die Behandlung ausgeführt werden soll, und dass nach dem Verstreichen einer geeigneten Zeitperiode zum Kühlen der Haut bis zum DE-Übergang ein optischer Strahlungsimpuls, z.B. ein Laserimpuls, durch den Wellenleiter auf den Behandlungsbereich 30 appliziert wird. 10 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, die, wie die in der Anmeldung mit der Seriennummer 09/078,055 gelehrten Ausgestaltungen, in Kontakt mit der Haut 18 des Patienten sein soll und in der Richtung 112 über die Haut in ständigem Kontakt damit bewegt werden soll. Auf Wellenleiterlichtwege 114 applizierte Strahlung in diesem Kopf kann Dauerstrichstrahlung sein oder kann mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit pulsiert werden, um eine Bewegung des Kopfes über den Behandlungsbereich zuzulassen. Für die in 10 gezeigte Ausgestaltung hat der Kopf einen Bereich 116 vor Wellenleitern 114, der über den Behandlungsbereich passiert, bevor Strahlung darauf appliziert wird. Die Region 116 ist vorzugsweise ein thermisch leitendes Material und ist durch eine wärmeisolierende Schicht 120 von einer zweiten Region 118 des Kopfes isoliert, die vorzugsweise ebenfalls aus einem wärmeleitenden Material gebildet ist. Ein thermisches elektrisches Element oder eine andere geeignete Heizung/Kühlung 122 ist mit dem Abschnitt 116 in Kontakt und kann zum Vorerhitzen oder zum Vorkühlen des Behandlungsbereichs verwendet werden. Wenn beispielsweise das Element 122 eine Heizung ist, dann kann sie die Haut bis zur Region 30 auf eine Temperatur erhitzen, unterhalb derer es zu thermischen Schäden kommen würde. Ferner ist ein Temperatursensor 124 vorgesehen, z.B. bis zu 5 mm von der Hautkontaktfläche entfernt (oder vorzugsweise weniger, d.h. 1 bis 2 mm), um eine Hauttemperatur beispielsweise am DE-Übergang anzuzeigen. Der Sensor 124 gibt, indem er die Erhitzung von Melanin in der Epidermis erfasst, eine Anzeige für den Hauttyp für den Patienten, und diese Anzeige kann zum Regulieren der applizierten Strahlung verwendet werden. Er gewährleistet auch, dass es nicht zu einer Überhitzung in der Epidermis kommt. Ein thermisches elektrisches Element oder ein anderer geeigneter Kühler 126, der mit der Region 118 verbunden ist, kühlt die Epidermis, bevor die Wellenleiter 114 über einen Behandlungsbereich fahren. Ein Temperatursensor 128 kann auch in der Region 118 vorgesehen werden, z.B. bis zu 5 mm von der Hautkontaktfläche, um zu gewährleisten, dass diese Region ausreichend abgekühlt ist, bevor Strahlung darauf appliziert wird, und um vor thermischen Schäden an dieser Region zu schützen. Während ein einzelnes Paar Wellenleiter 114 in 10 dargestellt ist, würde typischerweise eine Mehrzahl solcher Wellenleiter nebeneinander in einer Richtung in die Figur hinein gestapelt. Es könnten auch zwei oder mehr Heizungen/Kühler 122, 126 und auch zwei oder mehr Sensoren 124, 128 vorgesehen werden. Ferner könnte die Sensortechnologie der vorliegenden Erfindung mit anderen der in der Anmeldung mit der Seriennummer 09/078,055 gezeigten Ausgestaltungen zum Einsatz kommen.
Die Erfindung wurde zwar oben mit Bezug auf ein bestimmtes System 10 und auf bestimmte Kopfdesigns 16 beschrieben, aber dies soll die Erfindung keineswegs einschränken. Insbesondere könnten andere in der Technik bekannte Techniken, z.B. umlaufendes Wasser oder Luft, zum Kühlen des Wellenleiters 40 anstatt der thermoelektronischen Kühlelemente 48 verwendet werden, obwohl solche thermoelektronischen Kühlelemente derzeit bevorzugt werden. Einige Elemente 48 (oder andere Wärmeregulierungselemente) könnten ebenfalls zum Erhitzen des Wellenleiters 40 verwendet werden, um den Zielbereich vorzuerhitzen, und danach würden dieselben oder andere Wärmeregulierungselemente zum Kühlen des Wellenleiters verwendet, wie zuvor angezeigt, um die Epidermis des Patienten im Behandlungsbereich zu kühlen. Eine Linse kann auch für den Wellenleiter 40 substituiert werden, obwohl der Wellenleiter 40 derzeit aufgrund seiner überlegenen thermischen Eigenschaften und seiner überlegenen Retroreflexionsleistung bevorzugt wird. Es können auch andere Lichtleit-/-übertragungselemente verwendet werden, und in einigen Anwendungen können zwei oder mehr solcher Elemente wie in 10 gezeigt anstatt eines einzelnen Elementes verwendet werden, um EM-Strahlung durch den Kopf zur Haut des Patienten zu übertragen. Auch andere Baudetails für den Kopf 16 oder den Kopf 110 können je nach Anwendung variiert werden. So wurde die Erfindung zwar insbesondere mit Bezug auf bevorzugte Ausgestaltungen dargestellt und beschrieben, aber die obigen sowie weitere Änderungen im Hinblick auf Form und Detail können von einer Fachperson vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung gemäß Definition in den beiliegenden Ansprüchen abzuweichen.

Claims

System (10) zum Behandeln eines gewählten dermatologischen Problems in einem gewählten Volumen der Haut eines Patienten in einer Tiefe d unterhalb des DE-(dermal/epidermal)-Übergangs, das Folgendes umfasst: eine EM-Strahlungsquelle (12) mit einer Wellenlänge, die zum Behandeln des genannten Problems geeignet ist; einen optischen Wellenleiter (90) mit einem ersten Ende, an dem die genannte Strahlung appliziert wird, und einem zweiten Ende für den Kontakt mit der Haut eines Patienten, wobei dieses zweite Ende dem genannten ersten Ende gegenüber liegt; einen Mechanismus (48, 50), der Wärme von der Haut (18) des Patienten wenigstens in dem Bereich beseitigt, der mit dem genannten Wellenleiter in Kontakt ist; und einen Temperatursensor (46), der in einem gewählten Abstand von dem genannten zweiten Ende des Wellenleiters (40) mit diesem gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Temperatursensor Ausgangssignale erzeugt, die die Temperatur in einer gewählten Tiefe in der Haut des Patienten unter der Hautoberfläche anzeigen, und dadurch, dass das System Bedienelemente (20) umfasst, die als Reaktion auf das Ausgangssignal des genannten Sensors (46) operativ sind, um die Temperatur der Haut des Patienten in der genannten Tiefe d auf der Basis eines temporalen Profils des Ausgangs des genannten Sensors zu ermitteln, wobei die genannten Bedienelemente (20) die genannte Quelle (12) so betreiben, dass Strahlung von der genannten Quelle durch den genannten Wellenleiter (40) zur Haut des Patienten einschließlich des genannten gewählten Volumens geleitet wird, wenn die genannte ermittelte Temperatur in der Tiefe d auf einem gewünschten Wert ist.
System (10) nach Anspruch 1, wobei der genannte Mechanismus (98, 50) Wärme vom Wellenleiter (40) abführt, wenn der Wellenleiter mit der Haut in Kontakt ist, um dadurch Wärme von der Haut abzuführen und die Haut so zu kühlen.
System (10) nach Anspruch 2, wobei die genannten Bedienelemente (20) den genannten Mechanismus (98, 50) so betreiben, dass er den genannten Wellenleiter (40) auf eine gewünschte Temperatur abkühlt, und wobei die genannten Bedienelemente (20) auf den genannten Sensor (46) reagieren, indem sie ermitteln, wenn die genannte Temperatur erreicht ist.
System (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die genannte gewählte Tiefe der DE-Übergang ist und wobei die genannten Bedienelemente (20) als Reaktion auf den genannten Sensor (46) operativ sind, um den DE-Übergang während der Applikation der genannten Strahlung auf die Haut des Patienten innerhalb eines gewählten Temperaturbereichs zu halten.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die genannten Bedienelemente (20) ein Temperaturprofil am Sensor (46) erfassen, wobei das genannte Profil den Kontakt des genannten Wellenleiters (90) mit der Haut des Patienten anzeigen, wenn ein vorbestimmtes Profil erfasst wird.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich der genannte Sensor (96) nicht mehr als ein paar Millimeter vom zweiten Ende des genannten Wellenleiters (40) entfernt befindet.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das genannte zweite Ende des Wellenleiters (40) eine Apertur hat, die wenigstens im Wesentlichen so groß ist wie die Apertur der von der Haut des Patienten zurückgestreuten Strahlung.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Rückstreustrahlung im Wesentlichen intern innerhalb des genannten Wellenleiters (90) reflektiert wird, einschließlich einem Reflektor (79, 76) (97) (97') (97'') (101) 104) in dem genannten Wellenleiter zum Rückführen von Rückstreustrahlung durch den Wellenleiter zur Haut des Patienten.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der genannte Sensor (46) die Temperatur am DE-Übergang des Patienten anzeigt und wobei die genannten Bedienelemente (20) als Reaktion darauf operativ sind, dass der Sensor (46) ein gewähltes höheres Temperaturprofil am Sensor erfasst, wenn der Wellenleiter (40) mit der Haut des Patienten in Kontakt gebracht wird, um Strahlung von der genannten Quelle (12) durch den genannten Wellenleiter zur Haut des Patienten durchzulassen, einschließlich dem genannten gewählten Volumen.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche mit einem Reflektor (79, 76) (97) (97') (97'') (101) (104) zum Rückführen von Strahlung, die über eine Rückstreuapertur zur Haut des Patienten zurückgestreut wurde, wobei der genannte Reflektor eine Reflexionsapertur D hat, die wenigstens im Wesentlichen so groß ist wie die genannte Rückstreuapertur.
System (10) nach Anspruch 10, wobei der genannte Reflektor wenigstens einen Teil des genannten Hautkontaktendes aufweist, das als Reflexionsplatte (97) (97') (97'') ausgebildet ist.
System (10) nach Anspruch 10 oder 11, ferner umfassend wenigstens einen Lichtweg (58) zum Leiten der EM-Strahlung zu dem genannten ersten Ende des Wellenleiters (90) und wobei ein Teil der Rückstreustrahlung in den genannten Lichtweg (58) eintritt und wobei der genannte Reflektor wenigstens eine Reflexionsfläche (74, 76) für die in den Lichtweg eintretende Rückstreustrahlung beinhaltet.
System (10) nach Anspruch 12, wobei wenigstens ein Teil der genannten wenigstens einen Reflexionsfläche (74, 76) in dem genannten Lichtweg (58) ist.
System (10) nach Anspruch 12 oder 13, wobei das genannte zweite Ende des Wellenleiters (90) wenigstens ein Teil einer Reflexionsapertur D ist, wobei in den Wellenleiter eintretende Rückstreustrahlung im Wesentlichen intern innerhalb des Wellenleiters reflektiert wird; ferner umfassend einen Reflektor (76) im Wellenleiter zum Rückführen der in den Wellenleiter eintretenden Rückstreustrahlung durch den Wellenleiter zur Haut des Patienten.
System (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der genannte Reflektor (79, 76) an dem genannten ersten Ende des Wellenleiters ist.
System (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei der genannte Wellenleiter (90) gekühlt wird, und umfassend Mittel zum Bewahren einer feuchtigkeitsfreien Umgebung für den genannten Reflektor (74, 76) (97) (97') (97'') (101) (104), um Kondensation darauf zu verhüten.
System (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei das genannte zweite Ende des Wellenleiters (90) eine Apertur D hat, die wenigstens im Wesentlichen so groß ist wie die Apertur von Rückstreustrahlung von der Haut des Patienten.
System (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 17 mit einer Reflektorplatte (97) (97') (97''), die den genannten Wellenleiter (40) am zweiten Ende davon umgibt, wobei der kombinierte Bereich der Platte und des dadurch vorstehenden Wellenleiters im Wesentlichen gleich der Apertur von Rückstreustrahlung ist.
System (10) nach Anspruch 18, wobei die genannte Platte eine konkave Form hat.
System (10) nach Anspruch 18 oder 19 mit einem Mittel (99) zum Regeln der Temperatur der Platte.
System (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 20, wobei der genannte Reflektor (79) entlang wenigstens einem Abschnitt oder einer Seitenwand des genannten Wellenleiters (40) angeordnet ist, wobei der genannte Reflektor (74) einen solchen Reflexionskoeffizient hat, dass er Rückstreustrahlung in Winkeln nahezu lotrecht zur Hautoberfläche stärker reflektiert als in Winkeln nahezu parallel zur Hautoberfläche.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich der genannte Sensor (96) innerhalb von weniger als etwa 5 mm von dem genannten zweiten Ende des Wellenleiters (40) befindet.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich der genannte Sensor (96) innerhalb von weniger als etwa 2 mm von dem genannten zweiten Ende des Wellenleiters (90) befindet.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen Abstandshalter (97'') (101) (102), der an dem genannten zweiten Ende des Wellenleiters (40) befestigt ist, um eine im Wesentlichen luftdichte Dichtung damit zu bilden.
System (10) nach Anspruch 24, wobei der genannte Abstandshalter (97'') reflektierende Wände zum Zurückführen von Rückstreustrahlung zur Haut des Patienten beinhaltet.
System (10) nach Anspruch 24 oder 25, wobei der genannte Abstandshalter Wände in der Form eines Balgs (101) aufweist.
System (10) nach Anspruch 24 oder 25, wobei der genannte Abstandshalter Wände in der Form eines Rings (102) aufweist.
System (10) nach Anspruch 27, wobei der genannte Ring (102) elastisch ist.
System (10) nach einem der Ansprüche 22 bis 28, wobei der genannte Abstandshalter (97'') (101) (102) von einem eine im Wesentlichen luftdichte Dichtung mit dem genannten zweiten Ende des Wellenleiters (40) bildenden ersten Ende zu einem zweiten Ende für einen Kontakt mit der genannten Haut des Patienten verläuft, wobei der genannte Abstandshalter eine Kammer (99) zwischen dem genannten zweiten Ende des Wellenleiters (90) und der Haut des Patienten bildet.
System (10) nach Anspruch 29, ferner umfassend Mittel (100) zum Erzeugen von Unterdruck, der mit dem genannten Abstandshalter (97'') (101) (102) gekoppelt ist.
System (10) nach Anspruch 30, wobei das genannte Unterdruckerzeugungsmittel eine Vakuumleitung (100) umfasst, die an einem Ende des Abstandshalters (97'') montiert ist und in die genannte Kammer (99) öffnet und am anderen Ende mit einer Unterdruckquelle verbunden ist.
System (10) nach Anspruch 30 oder 31, wobei das genannte Unterdruckerzeugungsmittel Wände des genannten Abstandshalters (101) (102) mit verformbaren Wänden aufweist, die sich als Reaktion auf Druck verformen, der auf den Wellenleiter (40) aufgebracht wird, um einen Kontakt des zweiten Endes des Wellenleiters mit der Haut des Patienten zu bewirken, um dadurch den größten Teil der Luft aus der Kammer zu drücken, wobei die genannten Wände in ihren unverformten Zustand zurückkehren, wenn der Druck weggenommen wird, was zur Entstehung eines Unterdrucks in der genannten Kammer führt.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen Kopf (16), in dem der genannte Wellenleiter (40) und der genannte Sensor (46) integriert sind, wobei der genannte Kopf einen thermisch leitenden Abschnitt hat.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die genannten Bedienelemente (20) die genannte Quelle (12) aktivieren, wenn die genannte vorbestimmte Temperatur in der Tiefe d auf einem gewünschten Wert ist.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die genannten Bedienelemente (20) die genannte Quelle (12) deaktivieren, wenn die genannte vorbestimmte Temperatur in der Tiefe d von dem genannten gewünschten Wert abweicht.