Системы и способы предварительного кондиционирования для создания термического градиента с целью селективного фототермического таргетирования

Группа изобретений относится к медицине. Система для контролируемой термической обработки сальной железы содержит целевой хромофор, погруженный в окружающую среду. При этом система содержит: охлаждающее устройство, выполненное с возможностью применения охлаждения к поверхности окружающей среды; световой источник, выполненный с возможностью передачи света в окружающую среду, мишень и целевой хромофор; процессор, сообщающийся с охлаждающим устройством и световым источником и выполненный с возможностью управления охлаждающим устройством и световым источником; а также память, в которой хранятся команды, которые при исполнении их процессором заставляют процессор выполнять рутинную операцию по предварительному кондиционированию и рутинную операцию по фотообработке. Способ содержит следующие этапы: a) создание с помощью охлаждающего устройства и светового источника термического градиента в окружающей среде; а также b) селективный нагрев с помощью светового источника, выполняемый вслед за этапом a), целевого хромофора на величину, достаточную для превышения порога повреждения мишени на требуемой глубине, но не превышающую при этом порога повреждения окружающей среды на требуемой глубине. Применение данной группы изобретений позволяет индуцировать термическое повреждение в различных хромофорах, оставаясь при этом ниже болевого порога и порога нежелательных повреждений для субъекта. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил., 14 пр.

 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Данная заявка имеет приоритет по предварительной заявке на патент США под серийным номером 62/411,149, поданной 21 октября 2016 г., содержание которой включено в настоящее описание путем ссылки.

УКАЗАНИЕ НА ИССЛЕДОВАНИЕ, ФИНАНСИРУЕМОЕ ИЗ ФЕДЕРАЛЬНОГО БЮДЖЕТА

[0002] Нет сведений

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Настоящее раскрытие, в общем, относится к усовершенствованиям систем и способов, предназначенных для таргетирования специфических хромофоров, погруженных в среду. В частности, настоящее раскрытие относится к системам и способам, предназначенным для таргетирования сальных желез и инициации повреждения сальных желез, не превышая заданного порога повреждения для прилегающих тканей.

[0004] Идея таргетирования сальных желез с использованием оптического возбуждения кожного сала для инициации термического повреждения известна в данной области техники. Однако чтобы достичь термического повреждения, должно использоваться значительное количество светового излучения, которое поглощается как сальными железами, так и слоями кожи, расположенными выше, и приводит к существенному увеличению температуры. Это повышение температуры вызывает у субъекта боль, а также приводит к нежелательному повреждению эпидермиса, расположенного поверх целевых желез.

[0005] Чтобы противодействовать боли, предпринимались различные попытки применять поверхностное охлаждение. Однако поверхностное охлаждение не является достаточным средством, чтобы победить боль, вызванную термическим повреждением, для некоторых хромофоров, например кожного сала. В случае кожного сала и причинения повреждения сальной железе поверхностное охлаждение неспособно предотвратить боль.

[0006] Существует явная потребность в усовершенствованиях, которые позволят индуцировать термическое повреждение в различных хромофорах, например кожного сала, оставаясь при этом ниже болевого порога и порога нежелательных повреждений для субъекта.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Настоящее изобретение устраняет недостатки предыдущих технологий, предложив системы и способы для обеспечения контролируемой термической обработки мишени.

[0008] В одном аспекте в настоящем раскрытии предложен способ обеспечения контролируемой термической обработки целевой среды. Способ может включать в себя один или более из следующих этапов: предварительное кондиционирование целевой среды для создания термического градиента с максимальной температурой на заданной глубине от поверхности целевой среды; а также фотообработка целевой среды.

[0009] В другом аспекте в настоящем раскрытии предложена система. Система может включать в себя подсистему, выполняющую предварительное кондиционирование, подсистему, выполняющую фотообработку, процессор, а также память, в которой хранятся выполняемые компьютером команды, которые при исполнении их процессором заставляют процессор реализовать способ согласно настоящему описанию, при этом процессор приспособлен для исполнения выполняемых компьютером команд.

[0010] Вышеупомянутые и другие преимущества раскрытия станут очевидными из нижеследующего описания. В описании приводятся ссылки на сопроводительные чертежи, которые составляют его часть и на которых проиллюстрированы некоторые аспекты раскрытия. Однако данные аспекты не обязательно представляют полный объем изобретения, а потому для толкования объема изобретения в настоящем документе приводятся ссылки на формулу изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0011] Настоящее изобретение ниже будет описано со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы.

[0012] Фиг. 1 - схема системы согласно одному аспекту настоящего раскрытия.

[0013] Фиг. 2 - схема системы согласно одному аспекту настоящего раскрытия.

[0014] Фиг. 3 - график изменения термического градиента согласно одному аспекту настоящего раскрытия.

[0015] Фиг. 4 - схема сканирования согласно одному аспекту настоящего раскрытия.

[0016] Фиг. 5 - блок-схема алгоритма, иллюстрирующая способ согласно одному аспекту настоящего раскрытия.

[0017] Фиг. 6 - блок-схема алгоритма, иллюстрирующая способ согласно одному аспекту настоящего раскрытия.

[0018] Фиг. 7 - схема экспериментальной установки, использованной в Примере 12 и в других примерах.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0019] Прежде чем настоящее изобретение будет описано подробнее, следует отметить, что изобретение не ограничено описанными конкретными вариантами осуществления. Следует также понимать, что терминология, использованная в настоящем описании, служит лишь цели описания конкретных вариантов осуществления и не носит ограничительного характера. Объем настоящего изобретения определяется только формулой изобретения. В контексте настоящего документа артикли "a", "an" и "the" могут использоваться для объектов во множественном числе, если явно не указано обратное.

[0020] Специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что возможны многие дополнительные модификации помимо тех, что уже описаны, без отступления от идей изобретения. При осмыслении данного раскрытия все термины должны толковаться в самом широком смысле в соответствии с контекстом. Варианты терминов "содержащий", "включающий в себя" или "имеющий" следует толковать как относящиеся к элементам, компонентам или этапам, не являющимся эксклюзивными, так что упоминаемые элементы, компоненты или этапы могут сочетаться с другими элементами, компонентами или этапами, которые в явном виде не упоминаются. Варианты осуществления, которые упоминаются как "содержащие", "включающие в себя" или "имеющие" определенные элементы, также следует рассматривать как "состоящие по существу из" или "состоящие из" этих элементов, если из контекста явно не следует обратное. Следует понимать, что аспекты раскрытия, описанные в отношении системы, применимы к способам, и наоборот, если из контекста явно не следует обратное.

[0021] Числовые диапазоны, раскрытые в настоящем описании, включают в себя свои концы. Например, числовой диапазон от 1 до 10 включает в себя значения 1 и 10. Если для заданной величины приведен ряд числовых диапазонов, настоящее раскрытие в явном виде предполагает диапазоны, включающие все комбинации верхних и нижних границ этих диапазонов. Например, числовой диапазон от 1 до 10 или от 2 до 9 подразумевает содержание числовых диапазонов от 1 до 9 и от 2 до 10.

[0022] В данном раскрытии предложены системы и способы для обеспечения контролируемой термической обработки мишени. Как говорилось выше, существующие системы и способы используют термическую обработку посредством электромагнитного излучения, которое в некоторых случаях селективно поглощается целевым хромофором. Кроме того, применяется поверхностное охлаждение, чтобы способствовать уменьшению боли, порождаемой неселективным поглощением электромагнитного излучения. Однако ни один из этих подходов не позволил получить обработку, которая эффективно повреждает хромофор или вещество, окружающее хромофор, оставаясь при этом ниже приемлемого болевого порога для пациента. В настоящем раскрытии предложены системы и способы, которые могут содержать предварительное кондиционирование, использующее поверхностное охлаждение в сочетании с предварительным нагревом (например, светоиндуцированным предварительным нагревом) для создания термического градиента с максимальной температурой на глубине, на которой располагается целевой искомый хромофор и/или ожидается его расположение. Затем может проводиться последующая фотообработка, чтобы повысить температуру хромофора до уровня, при котором индуцируется повреждение мишени, в то время как температура ткани, расположенной выше и ниже глубины нахождения хромофора, остается достаточно низкой, чтобы субъекту не причинять нежелательных повреждений и/или чрезмерной боли. Степень избирательности при внесении повреждения и степень снижения испытываемой субъектом боли с помощью систем и способов, представленных в настоящем описании, вызывают удивление и свидетельствуют о существенном усовершенствовании существующего уровня техники

Системы

[0023] Как показано на Фиг. 1, в настоящем раскрытии предложена система 10. Система 10 может включать в себя подсистему 12, выполняющую предварительное кондиционирование, систему 14, выполняющую фотообработку, и компьютер 16. Как подробнее изложено ниже, система 10 выполнена с возможностью проведения обработки целевой среды 18, имеющей целевую поверхность 20.

[0024] Подсистема 12, выполняющая предварительное кондиционирование, может включать в себя охлаждающее устройство 22 для предварительного кондиционирования и нагревательное устройство 24 для предварительного кондиционирования.

[0025] Охлаждающее устройство 22 для предварительного кондиционирования может представлять собой устройство, которое средний специалист в данной области техники определит как пригодное для охлаждения целевой среды 18. В определенных аспектах охлаждающее устройство 22 для предварительного кондиционирования может представлять собой устройство для кондуктивного или конвективного охлаждения. В число примеров подходящих охлаждающих устройств 22 для предварительного кондиционирования входит, в частности, теплопроводный материал (например, металл, стекло, керамика, сапфировое окно, газообразная текучая среда, такая как воздух, жидкая текучая среда, такая как тяжелая вода, импульсное распыление жидкой или газообразной текучей среды и т.п.), соединенный с охлаждающим контуром. Один конкретный неограничивающий пример подходящего охлаждающего устройства 22 для предварительного кондиционирования включает в себя два окна (например, два сапфировых окна), между которыми находится текучая среда, например газообразная или жидкая текучая среда, при этом текучая среда циркулирует в охлаждающем контуре. Охлаждающий контур может быть построен в соответствии со знаниями среднего специалиста по тепловым схемам. В определенных аспектах охлаждающее устройство 22 для предварительного кондиционирования может включать в себя участок 26 поверхностного контакта, выполненный с возможность контакта с целевой поверхностью 20 для применения охлаждения. В определенных аспектах участок 24 поверхностного контакта может быть прозрачным для различных участков спектра электромагнитного излучения. В определенных аспектах участок 26 поверхностного контакта может включать в себя одно или более отверстий, выполненных с возможностью создания пути для передачи одного или более источников тепла от нагревательного устройства 24 для предварительного кондиционирования (например, отверстия могут позволить проходить электродам, ультразвуковой энергии, электромагнитному излучению и т.п.).

[0026] Нагревательное устройство 24 для предварительного кондиционирования может представлять собой источник радиочастотного излучения, содержащий один или более электродов, ультразвуковой зонд, выполненный с возможностью оказания термического воздействия на целевую среду 18, источник микроволнового излучения для предварительного кондиционирования или световой источник для предварительного кондиционирования.

[0027] В определенных аспектах нагревательное устройство 24 для предварительного кондиционирования может представлять собой световой источник для предварительного кондиционирования. Световой источник для предварительного кондиционирования может представлять собой лазер (например, волоконный лазер, диодный лазер или другой пригодный лазер), светоизлучающий диод, лампу накаливания, дуговую лампу (также известную как газоразрядная лампа), импульсную лампу (например, ксеноновую импульсную лампу) и т.п.

[0028] Подсистема 12, выполняющая предварительное кондиционирование, может включать в себя различные электронные устройства, источники питания, элементы управления, схемы, оптические приборы и т.п. для обеспечения надлежащего функционирования в соответствии с рабочими характеристиками, представленными в настоящем описании.

[0029] Подсистема 14, выполняющая фотообработку, может включать в себя световой источники 30 для фотообработки. Световой источники 30 для фотообработки может представлять собой лазер (например, волоконный лазер, диодный лазер или другой пригодный лазер), импульсную лампу (например, ксеноновую импульсную лампу) и т.п.

[0030] Подсистема 14, выполняющая фотообработку, может включать в себя различные электронные устройства, источники питания, элементы управления, схемы, оптические приборы и т.п. для обеспечения надлежащего функционирования в соответствии с рабочими характеристиками, представленными в настоящем описании.

[0031] В определенных аспектах световой источник для предварительного кондиционирования и световой источники 30 для фотообработки могут представлять собой одно и то же устройство. Если световой источник для предварительного кондиционирования и световой источники 30 для фотообработки являются одним и тем же устройством, это устройство может представлять собой лазер (например, волоконный лазер, диодный лазер или другой пригодный лазер), импульсную лампу (например, ксеноновую импульсную лампу) и т.п.

[0032] Световой источник для предварительного кондиционирования и/или световой источник 30 для фотообработки могут быть выполнены с возможностью испускания светового излучения, имеющего длину волны или диапазон длин волн, проникающих на требуемую глубину в целевую среду 18, в том числе длину волны или диапазон длин волн от 350 нм до 2000 нм, включая, в частности, длину волны или диапазон длин волн от 600 нм до 1100 нм, от 610 нм до 700 нм, от 1600 нм до 1800 нм, от 1000 нм до 1500 нм, от 450 нм до 650 нм, или другие длины волн или диапазоны длин волн, пригодные для достижения желаемых эффектов, представленных в настоящем описании. В определенных аспектах световой источник для предварительного кондиционирования и/или световой источник 30 для фотообработки могут быть выполнены с возможностью испускания светового излучения, имеющего длину волны, настроенную на пик поглощения целевого хромофора. В определенных аспектах световой источник для предварительного кондиционирования и/или световой источник 30 для фотообработки могут быть выполнены с возможностью испускания светового излучения, имеющего длину волны 760 нм, 920 нм, 1064 нм, 1210 нм, 1726 нм, или другие длины волн, пригодные для достижения желаемых эффектов, представленных в настоящем описании. Следует понимать, что если длина волны задана, подразумевается также наличие номинальной длины волны для полосы поглощения.

[0033] Средний специалист в данной области техники поймет, что выбор длины волны может предполагать учет множества переменных, включая положение, интенсивность и форму полосы поглощения для целевого хромофора, а также положение, интенсивность и форму полос поглощения для конкурирующих хромофоров. Таким образом, в некоторых случаях длина волны может выбираться для пикового поглощения в отношении целевого хромофора, если только конкурирующие хромофоры существенно не препятствуют поглощению на этой длине волны пикового поглощения. В других случаях длина волны может выбираться для поглощения, которое сохраняется существенным, но является более слабым, чем пиковое поглощение, но при этом конкурирующие хромофоры могут служить помехой на длине волны пикового поглощения и не создают помех на выбранной длине волны. В случае предварительного кондиционирования длина волны выбирается так, чтобы надлежащим образом получить пространственный температурный градиент согласно настоящему описанию и достичь эффектов предварительного кондиционирования, описанных в настоящем документе. В случае фотообработки длина волны выбирается так, чтобы надлежащим образом достичь эффектов фотообработки, представленных в настоящем описании.

[0034] Световой источник для предварительного кондиционирования и/или световой источник 30 для фотообработки могут быть выполнены с возможностью испускания непрерывного светового излучения, импульсов светового излучения или того и другого. Световой источник для предварительного кондиционирования и/или световой источник 30 для фотообработки могут быть выполнены с возможностью переключения между непрерывным световым излучением и импульсами светового излучения. При определенных обстоятельствах световой источник для предварительного кондиционирования и/или световой источник 30 для фотообработки могут иметь луч специальной формы, при этом испущенная энергия в большей степени рассеяна на поверхности и более сфокусирована на требуемой глубине. Одно из средств осуществления этого - использование светосильного объектива. В этом случае может оказаться полезным сканирование лучом специальной формы, например, используя способы, описанные в других местах настоящего документа.

[0035] Световой источник для предварительного кондиционирования и/или световой источник 30 для фотообработки могут быть выполнены с возможностью испускания импульсов светового излучения с шириной импульса от 10 фс до незатухающей волны, включая, в частности, ширину импульса от 100 фс до 1 секунды, от 1 пс до 750 мс, от 10 пс до 500 мс, от 100 пс до 250 мс, от 1 нс до 100 мс, от 10 нс до 50 мс, от 100 нс до 10 мс, от 1 мкс до 750 мс, от 10 мкс до 500 мс, от 50 мкс до 250 мс, от 100 мкс до 100 мс, от 500 мкс до 50 мс или от 1 мс до 25 мс. Глубина проникновения в ткань, обеспечиваемая источником для предварительного кондиционирования, такова, что слой ткани, содержащий подповерхностные мишени, может нагреваться, прежде чем прибудет обрабатывающий импульс. Средняя плотность поглощенной мощности источника для предварительного кондиционирования такова, что охлаждение на поверхности ткани сохраняет значительно более низкую, не вызывающую повреждений температуру, чем температура в целевом слое ткани, прежде чем прибудет обрабатывающий импульс. Импульсы, предназначенные либо для предварительного кондиционирования, либо для обработки, могут выдаваться импульсным источником, таким как импульсный лазер, или с помощью источника непрерывного или квазинепрерывного действия, осуществляющего пространственное сканирование, чтобы получить требуемую среднюю плотность поглощенной мощности. Ширина импульса согласно настоящему описанию измеряется в виде полной ширины на половине максимума с использованием способов, известных средним специалистам в данной области техники. Световой источник для предварительного кондиционирования и/или световой источник 30 для фотообработки могут быть выполнены с возможностью испускания импульсов светового излучения с интервалом между импульсами (измеряемым в виде интервала между пиками импульсов способами, известными средним специалистам в данной области техники) от 100 фс до 1 секунды, включая, в частности, интервал между импульсами от 1 пс до 750 мс, от 10 пс до 500 мс, от 100 пс до 250 мс, от 1 нс до 100 мс, от 10 нс до 50 мс, от 100 нс до 10 мс, от 1 мкс до 750 мс, от 10 мкс до 500 мс, от 50 мкс до 250 мс, от 100 мкс до 100 мс, от 500 мкс до 50 мс или от 1 мс до 25 мс. Средний специалист в данной области техники поймет, что использование импульсного источника для предварительного кондиционирования и фотообработки сохраняется в пределах достижения желаемого эффекта предварительного кондиционирования и фотообработки. Например, импульсный источник для предварительного кондиционирования может быть выполнен с возможностью обеспечения средней плотности энергии для создания термического градиента, как показано в других местах настоящего описания, не вызывая при этом другого термического эффекта (например, фотообработки). В качестве другого примера импульсный источник для фотообработки может обеспечивать требуемый термический эффект по механизму селективного фототермолиза, используя один импульс (или более в некоторых случаях) света.

[0036] В определенных аспектах световой источник 30 для фотообработки может быть выполнен с возможностью испускания импульсов светового излучения с шириной импульса от 1 мкс до 750 мс, включая, в частности, ширину импульса от 10 мкс до 500 мс, от 50 мкс до 250 мс, от 100 мкс до 100 мс, от 500 мкс до 50 мс или от 1 мс до 25 мс.

[0037] Компьютер 16 может принимать форму компьютера общего назначения, планшета, смартфона или других вычислительных устройств, которые могут быть выполнены с возможностью управления устройствами, описанными в настоящем документе, и которые могут исполнять выполняемую компьютером программу, реализующую способы, описанные в настоящем документе. Компьютер 24 может включать в себя различные компоненты, известные среднему специалисту в данной области техники, такие как процессор и/или ЦП, память различных типов, интерфейсы и т.п. Компьютер 24 может представлять собой одиночное вычислительное устройство или может представлять собой множество вычислительных устройств, работающих скоординировано.

[0038] Процессор и/или ЦП могут быть выполнены с возможностью считывания и исполнения выполняемых компьютером команд, хранящихся в памяти. Выполняемые компьютером команды могут включать в себя все или части способов, описанных в настоящем документе.

[0039] Память может включать в себя одну или более машиночитаемых и/или перезаписываемых сред и может содержать, например, магнитный диск (например, жесткий диск), оптический диск (например, DVD, Blu-ray, CD), магнитооптический диск, полупроводниковое ЗУ (например, энергонезависимую карту памяти, флэш-память, твердотельный накопитель, SRAM, DRAM), EPROM, EEPROM и т.п. В памяти могут храниться выполняемые компьютером команды для всех или части способов, описанных в настоящем документе.

[0040] Интерфейсы могут создавать интерфейсы связи для устройств ввода и вывода данных, которые могут включать в себя клавиатуру, дисплей, манипулятор типа «мышь», печатающее устройство, сенсорный экран, световое перо, оптическое устройство хранения данных, сканер, микрофон, камеру, накопитель, кабель связи или сеть (проводную или беспроводную). Интерфейсы могут также создавать интерфейсы связи для других компонентов, входящих в состав системы 10 и/или используемых в способах, описанных в настоящем документе.

[0041] Система 10 может включать в себя один или более источников питания (не показано) для подачи энергии на различные компоненты системы 10.

[0042] На Фиг. 2 показан один пример системы 10 для конкретной схемы построения, а именно когда устройство 26 для предварительного кондиционирования и световой источники 30 для фотообработки являются одним световым источником, и в конкретном контексте, а именно для обработки сальных желез.

[0043] В конкретном случае, представленном на Фиг. 2, целевая среда 18 может представлять собой многослойную систему, такую как кожа человека. Целевая среда 18 может включать в себя первый слой, или роговой слой 32, второй слой, или слой 34 эпидермиса, третий слой, или слой 36 дермы, и четвертый слой, или подкожный слой 38. Слой 36 дермы может содержать множество целевых хромофоров, или сальных желез 40. Следует понимать, что целевые хромофоры 40 не ограничиваются нахождением в третьем слое, или слое 36 дермы, и могут располагаться в различных других слоях и/или на различных иных глубинах.

[0044] Система 10 может включать в себя элемент для трансляции света (не показано), предназначенный для латеральной трансляции света, испущенного от одного или более световых источников, описанных в настоящем документе. Элемент для трансляции света может представлять собой 1-, 2- или 3-мерную платформу для трансляции, на которой установлен световой источник, благодаря чему осуществляется перемещение всего светового источника для трансляции испущенного света. Элемент для трансляции света может также представлять собой оптическую установку, позволяющую транслировать сам свет, не требуя перемещения светового источника. Средний специалист в данной области техники сможет определить подходящие элементы для трансляции света, в число которых, в частности, входят одиночное зеркало, пара зеркал, одно или более зеркал, соединенных с двигателем, изменяющим угол и/или положение испущенного света, и т.п.

[0045] В определенных аспектах целевой хромофор 40 может представлять собой кожное сало, меланин, гемоглобин, оксигемоглобин, восстановленный гемоглобин, воду и т.п. В определенных аспектах целевой хромофор 40 представляет собой кожное сало.

[0046] Аспекты раскрытия, описанные в других местах настоящего документа в отношении способов, применимы к системе 10, если из контекста явно не следует обратное. Например, если заданная длина волны или ширина импульса описана в отношении способа, систему 10 следует толковать как создающую эту заданную длину волны или ширину импульса.

Способы

[0047] В данном раскрытии также предложены способы предварительного кондиционирования для создания термического градиента с целью селективного таргетирования. В определенных аспектах, как показано на Фиг. 5, способ 400 может включать в себя один или более из следующих этапов: в блоке 402 процесса - предварительное кондиционирование целевой среды для создания термического градиента; в блоке 404 процесса - фотообработка целевой среды. Термический градиент может приводить к созданию максимальной температуры на заданной глубине от поверхности целевой среды. Предварительное кондиционирование может включать в себя применение кондуктивного или конвективного охлаждения к поверхности целевой среды, а также применение распространения тепловой энергии в целевую среду через поверхность целевой среды.

[0048] В определенных аспектах, как показано на Фиг. 6, способ 500 может включать в себя один или более из следующих этапов: в блоке 502 процесса - применение предварительного охлаждения к поверхности целевой среды; в блоке 504 процесса - применение фототермического предварительного нагрева к целевой среде; в блоке 506 процесса - фотообработка целевой среды.

[0049] В определенных аспектах предварительное кондиционирование целевой среды может включать в себя одновременно применение предварительного охлаждения к поверхности целевой среды и применение фототермического предварительного нагрева к целевой среде.

[0050] Способы, представленные в настоящем описании, могут быть полезными для лечения различных клинических проявлений, включая, в частности, акне, доброкачественные опухоли кожи (например, ксантому/ксантелазму, сирингомы), гранулемы, подкожный жир и целлюлит, ангиокератому, ганглиозные кисты, кальциноз кожи, а также других схожих заболеваний. В определенных случаях способы, представленные в настоящем описании, могут быть полезными для лечения акне.

[0051] Способы, представленные в настоящем описании, выполнены с возможностью проведения субъекту терапии, вызывающей у субъекта боль ниже заданного болевого порога для этого субъекта. Существует множество способов определения уровня боли у субъекта, как известно в данной области техники (например, по шкале от 1 до 10 и т.д.). Заданный болевой порог может определяться в зависимости от ситуации, так что более высокий болевой порог может использоваться для неотложного лечения, а более низкий болевой порог может использоваться исключительно для косметических процедур. Калибровка воздействия на конкретного пользователя может достигаться путем построения калибровочной кривой болевого порога для этого конкретного пользователя посредством тестирования ряда известных процедур на пользователе. При калибровке воздействия для конкретного пользователя может использоваться обратная связь в реальном времени в отношении боли, получаемая от субъекта. Болевой порог может определяться для пользователя в присутствии или в отсутствие обезболивающих средств. Статистическое распределение болевых порогов может определяться для выбранной группы субъектов, при этом в способах может использоваться болевой порог ниже болевого порога заданного процентиля для выбранной группы, например, ниже болевого порога 99-го процентиля, ниже болевого порога 95-го процентиля, ниже болевого порога 90-го процентиля, ниже болевого порога 80-го процентиля или ниже болевого порога 75-го процентиля. В определенных аспектах болевой порог для предварительного кондиционирования может быть равен болевому порогу для фотообработки или отличаться от него.

[0052] Применение предварительного охлаждения к поверхности или применение кондуктивного или конвективного охлаждения к поверхности целевой среды может включать в себя касание поверхности целевой среды устройством с регулируемой температурой, например участком 26 поверхностного контакта охлаждающего устройства для предварительного кондиционирования.

[0053] В определенных аспектах применение предварительного охлаждения к поверхности может включать в себя применение предварительного охлаждения на интервале времени от 1 с до 5 минут, включая, в частности, интервал времени от 2 с до 2 минут, от 3 с до 1 минуты, от 4 с до 50 с, от 5 с до 45 с, от 6 с до 40 с, от 7 с до 30 с, от 8 с до 25 с, от 9 с до 20 с, от 10 с до 15 с или от 15 с до 30 с. Средний специалист в данной области техники поймет, что интервал времени применения предварительного охлаждения может зависеть от ряда факторов, таких как требуемая глубина проникновения предварительного охлаждения.

[0054] В определенных аспектах, подразумевающих касание поверхности целевой среды устройством с регулируемой температурой, устройство с регулируемой температурой может иметь температуру от -10°C до 20°C, включая, в частности, температуру от -5°C до 10°C, от -2,5°C до 5°C или от 0°C до 2,5°C. В определенных аспектах применение предварительного охлаждения к поверхности может включать в себя выделение тепловой мощности в количестве от 0,1 Вт/см² до 10 Вт/см², включая, в частности, количество от 0,5 Вт/см² до 9,0 Вт/см², от 1 Вт/см² до 8,0 Вт/см², от 2,5 Вт/см² до 7,5 Вт/см² или от 4 Вт/см² до 6 Вт/см².

[0055] Применение распространения тепловой энергии в целевую среду через поверхность целевой среды может включать в себя распространение радиочастотной энергии в целевую среду через поверхность целевой среды, распространение ультразвуковой энергии в целевую среду через поверхность целевой среды, распространение электромагнитного излучения в целевую среду через поверхность целевой среды или их сочетание.

[0056] Распространение электромагнитного излучения в целевую среду или применение фототермического предварительного нагрева к целевой среде может включать в себя передачу светового излучения, чтобы получить среднюю плотность поглощенной мощности предварительного нагрева или среднюю величину поглощенного излучения для интервала времени предварительного нагрева. В определенных аспектах средняя плотность поглощенной мощности предварительного нагрева или средняя величина поглощенного излучения может быть меньше средней плотности поглощенной мощности фотообработки или средней величины поглощенного излучения света, используемой при фотообработке, и/или интервал времени предварительного нагрева может быть меньше интервала времени фотообработки, в течение которого применяется фотообработка.

[0057] В определенных аспектах средняя плотность поглощенной мощности предварительного нагрева или средняя величина поглощенного излучения может лежать в диапазоне от 0,1 Вт/см² до 10 Вт/см², включая, в частности, среднюю плотность поглощенной мощности предварительного нагрева или среднюю величину поглощенного излучения от 0,25 Вт/см² до 9 Вт/см², от 0,5 Вт/см² до 7,5 Вт/см², от 0,75 Вт/см² до 5 Вт/см², от 1 Вт/см² до 4 Вт/см² или от 2 Вт/см² до 3 Вт/см². В определенных аспектах интервал времени предварительного нагрева может составлять от 1 с до 5 минут, включая, в частности, интервал времени от 2 с до 2 минут, от 3 с до 1 минуты, от 4 с до 50 с, от 5 с до 45 с, от 6 с до 40 с, от 7 с до 30 с, от 8 с до 25 с, от 9 с до 20 с, от 10 с до 15 с или от 15 с до 30 с. Средняя величина поглощенного излучения в контексте настоящего описания, принимая, что поглощение является полным, относится к излучению светового источника с коэффициентом 1 за вычетом отражения.

[0058] В определенных аспектах этапы применения предварительного охлаждения к поверхности целевой среды и применения фототермического предварительного нагрева к целевой среде могут быть одновременными или последовательными. В случае одновременности этапов применение предварительного охлаждения и применение фототермического предварительного нагрева могут полностью совпадать по времени или частично накладываться во времени. В качестве примера полного наложения применение предварительного охлаждения и применение предварительного нагрева могут использоваться совместно в течение периода 20 секунд. В качестве примера частичного наложения применение предварительного охлаждения может использоваться в одиночку в течение периода 10 секунд, после чего применение предварительного охлаждения и применение предварительного нагрева могут использоваться одновременно в течение периода 10 секунд. Следует понимать, что одновременное или последовательное применение предварительного охлаждения и/или фототермического предварительного нагрева, позволяющее получить требуемый термический градиент, может использоваться без ограничений.

[0059] Как показано в других местах, термический градиент может создаваться путем объединения составляющей охлаждения термического градиента (например, частью термического градиента, генерируемой предварительным охлаждением) и составляющей нагрева термического градиента (например, частью термического градиента, генерируемой предварительным нагревом). На Фиг. 3 построен график одного примера термического градиента 302. Единицы измерения являются произвольными, сам же график служит для представления идеи в целом, не ограничивая способы, которыми термический градиент может применяться. Термический градиент 302 представляет собой сочетание составляющей 304 охлаждения и составляющей 306 нагрева. В проиллюстрированном примере составляющая 304 охлаждения и составляющая 306 нагрева имеют одинаковую максимальную величину, однако следует понимать, что или составляющая 304 охлаждения, или составляющая 306 нагрева может иметь более высокую абсолютную величину. В проиллюстрированном примере составляющая 304 охлаждения и составляющая 306 нагрева представляют собой экспоненциально затухающие функции. Составляющая 304 охлаждения и/или составляющая 306 нагрева могут принимать различные функциональные формы в зависимости от характеристик поглощения и проводимости целевой среды. В проиллюстрированном примере составляющая 304 охлаждения имеет скорость затухания, вдвое превышающую скорость затухания составляющей 306 нагрева. Следует понимать, что скорости затухания составляющей 304 охлаждения и составляющей 306 нагрева могут быть одинаковыми или разными, при этом каждая может быть больше или меньше другой. Средний специалист в данной области техники поймет, как объединить разные составляющие 304 охлаждения и составляющие 306 нагрева, чтобы получить термический градиент 302 с максимальной температурой на требуемой глубине. Средний специалист в данной области техники также поймет, что вследствие разброса составляющие термического градиента могут не иметь формы экспоненты, которая показана на Фиг. 3.

[0060] В определенных аспектах требуемая глубина нахождения максимальной температуры, задаваемой термическим градиентом 302, может представлять собой глубину от 1 мкм до 100 мм, включая, в частности, глубину от 10 мкм до 75 мм, от 50 мкм до 50 мм, от 100 мкм до 40 мм, от 250 мкм до 30 мм, от 500 мкм до 25 мм, от 750 мкм до 20 мм, от 1 мм до 10 мм, от 2 мм до 5 мм или от 1 мм до 2 мм. В определенных случаях требуемая глубина может выбираться на основе известного местонахождения целевого хромофора. Например, известно, что сальные железы (а также кожное сало, которое в них содержится) обычно расположены в известном диапазоне глубин под поверхностью кожи, составляющем от 1 мм до 2 мм.

[0061] В определенных аспектах фотообработка может применяться при средней плотности поглощенной мощности фотообработки или средней величине поглощенного излучения от 1 Вт/см² до 100 Вт/см², включая, в частности, среднюю плотность поглощенной мощности фотообработки или среднюю величину поглощенного излучения от 2 Вт/см² до 90 Вт/см², от 3 Вт/см² до 80 Вт/см², от 4 Вт/см² до 75 Вт/см², от 5 Вт/см² до 70 Вт/см², от 6 Вт/см² до 60 Вт/см², от 7 Вт/см² до 50 Вт/см², от 8 Вт/см² до 40 Вт/см², от 9 Вт/см² до 30 Вт/см², от 10 Вт/см² до 25 Вт/см², от 15 Вт/см² до 20 Вт/см², от 20 Вт/см² до 35 Вт/см², от 25 Вт/см² до 45 Вт/см², от 30 Вт/см² до 55 Вт/см², от 35 Вт/см² до 65 Вт/см² или от 40 Вт/см² до 85 Вт/см². В определенных аспектах фотообработка может применяться для интервала времени от 10 фс до 1 с, включая, в частности, интервал времени от 100 фс до 900 мс, от 1 пс до 800 мс, от 10 пс до 750 мс, от 100 пс до 700 мс, от 1 мкс до 600 мс, от 10 мкс до 500 мс, от 100 мкс до 400 мс, от 1 мс до 300 мс, от 5 мс до 250 мс, от 10 мс до 200 мс, от 25 мс до 100 мс, от 50 мс до 75 мс, от 100 мс до 350 мс, от 200 мс до 450 мс, от 250 мс до 550 мс или от 300 мс до 650 мс. В определенных аспектах фотообработка может применяться с использованием одиночного импульса или множества импульсов. В случае одиночного импульса масштаб времени одиночного импульса должен иметь порядок времени релаксации целевого хромофора. В случае множества импульсов временной интервал между импульсами должен быть меньше времени релаксации целевого хромофора.

[0062] Следует понимать, что параметры для фотообработки будут зависеть от целевого хромофора, свойств окружающей среды и характеристик термического градиента 302.

[0063] В определенных аспектах способы, представленные в настоящем описании, могут быть реализованы с помощью одиночного светового источника. В определенных аспектах способы, представленные в настоящем описании, могут быть реализованы без изменения выходной мощности одиночного светового источника. Однако даже при использовании одиночного светового источника и неизменной выходной мощности в этих способах может применяться меньший уровень мощности и/или более короткий интервал времени для предварительного кондиционирования по сравнению с фотообработкой. Один из путей достижения этого эффекта заключается в сканировании света по целевой среде с относительно высокой скоростью, чтобы осуществить предварительное кондиционирование (высокая скорость подразумевает меньшее воздействие для заданной точки), а затем сканировании света по целевой среде с относительно малой скоростью, что может включать в себя остановку над заданными точками (малая скорость и/или остановка над заданными точками подразумевают большее воздействие для заданных точек).

[0064] В определенных аспектах сканирование может включать в себя растровое сканирование. На Фиг. 4 проиллюстрирован один возможный паттерн сканирования, где показаны последовательные номера, идентифицирующие последовательность положений для сканирования света (другими словами, точка P1 облучается первой, за ней следуют точка P2, точка P3, …, и т.д. до облучения точки P30, после чего точка P1 облучается вновь). Следует отметить, что предварительное охлаждение может применяться ко всем точкам одновременно или может осуществляться сканирование аналогичным образом.

[0065] Один неограничивающий пример протокола сканирования может включать в себя сканирование для предварительного кондиционирования лазером 60 Вт по схеме, показанной на Фиг. 4, со скоростью, при которой свет облучает каждую точку в течение 1/30 секунды, тем самым сообщая эффективную световую мощность 2 Вт каждой точке. Данное сканирование для предварительного кондиционирования может выполняться на интервале времени, описанном в настоящем документе, например 20 секунд, что обеспечивает лазерную обработку по предварительному кондиционированию с эффективной мощностью 2 Вт в течение 20 секунд в каждой точке. Вслед за этим сканированием для предварительного кондиционирования неограничивающий пример протокола сканирования может включать в себя сканирование для фотообработки лазером 60 Вт по схеме, показанной на Фиг. 4, с остановками в каждой точке в течение 0,2 секунд, тем самым проводя фотообработку мощностью 60 Вт в течение 0,2 секунд в каждой точке. Опять же данный пример не носит ограничительного характера и возможны многие другие протоколы сканирования, которые будут очевидны среднему специалисту в данной области техники в рамках настоящего раскрытия. Данное описание сканирования для предварительного кондиционирования следует понимать как описание понятия мгновенной плотности мощности (плотности мощности лазера вне зависимости от скорости сканирования) и средней плотности мощности (плотности мощности, приходящейся на заданную точку). Средняя плотность мощности определяет объемный нагрев ткани и уравновешивается отводом плотности мощности в результате эффекта охлаждения окружающей ткани.

[0066] Способы, представленные в настоящем описании, могут селективно воздействовать на целевой хромофор, погруженный в окружающую среду. Целевой хромофор может представлять собой любой хромофор, описанный выше. В определенных аспектах целевой хромофор может представлять собой кожное сало, меланин, гемоглобин, оксигемоглобин, восстановленный гемоглобин, воду и т.п. В определенных аспектах целевой хромофор может представлять собой кожное сало. Окружающая среда может представлять собой ткань, включая, в частности, слой кожи, например эпидермис или дерму, подкожную ткань, мышечную ткань, жировую ткань, мозговую ткань, ткань органов и т.п.; биологические текучие среды, включая, в частности, кровь, плазму крови, лимфу, мочу, желчь и т.п.

[0067] В определенных аспектах целевой хромофор может обладать избирательностью к фотообработке в сравнении с окружающей средой. В определенных аспектах избирательность (определяемая как отношение оптического поглощения целевого хромофора к оптическому поглощению окружающей среды) может составлять от 2 до 1, включая, в частности, избирательность от 1,95 до 1,1, от 1,9 до 1,2, от 1,85 до 1,3, от 1,8 до 1,4, от 1,75 до 1,5, от 1,7 до 1,6, от 1,6 до 1,05, от 1,5 до 1,15 или от 1,4 до 1,25 по отношению к окружающей среде. Следует понимать, что теплоемкость целевого хромофора и окружающей среды может влиять на конечную температуру, которая достигается благодаря избирательности. Например, если целевой хромофор обладает избирательностью по отношению к окружающей среде, равной 1, и теплоемкостью, превышающей теплоемкость окружающей среды, в целевом хромофоре может быть достигнута более высокая температура.

[0068] В определенных аспектах способы, представленные в настоящем описании, могут быть полезными для целевого воздействия на рыжие волосы с целью фототермолитической эпиляции. В других аспектах способы, представленные в настоящем описании, могут быть полезными для ускорения заживления ушибов или синяков.

[0069] Аспекты раскрытия, описанные в других местах настоящего документа в отношении системы 10, применимы к способам, если из контекста явно не следует обратное. Например, если заданная длина волны или ширина импульса описана в отношении системы 10, тогда в способе используется эта же заданная длина волны или ширина импульса.

ПРИМЕРЫ

[0070] Пример 1.

[0071] В этом примере и других примерах, описанных ниже, использован выполненный по заказу лазер, работающий на длине волны 1726 нм и имеющий размер пятна 5 мм по существу с равномерным распределением интенсивности.

[0072] Исследовали применение предварительного нагрева мощностью 1 Вт к целевой среде ткани кожи свиньи для различных периодов времени с целью определения порога повреждения. Применение мощности 1 Вт светового излучения с длиной волны 1726 нм в течение 15-30 секунд не приводило к повреждению. Применение того же светового излучения в течение 40 секунд вызывало повреждение объема шириной 2 мм и глубиной 1,5 мм. Применение того же светового излучения в течение 60 секунд вызывало повреждение объема шириной 3,5 мм и глубиной 2 мм.

[0073] Пример 2.

[0074] Лазер, представленный в Примере 1, применяли в испытаниях на человеке для определения болевых порогов для различных интенсивностей одиночных импульсов светового излучения. Импульсы светового излучения имели ширину импульса 100 мс. Поверхностное охлаждение не использовалось. Приложение импульсов светового излучения мощностью 25-40 Вт вызывало только слабо выраженные симптомы у субъекта. Приложение импульсов светового излучения мощностью 45 Вт было для субъекта неприятным. Приложение импульсов светового излучения мощностью 55 Вт было болезненным для субъекта и сопровождалось побледнением кожи.

[0075] Пример 3.

[0076] Лазер, представленный в Примере 1, применяли для определения порога повреждения при одиночном импульсе, используя образец кожи свиньи ex vivo. Одиночный 100 мс-импульс светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью 45-55 Вт без охлаждения охлаждающим устройством Zimmer вызывал неизбирательное повреждение. Одиночный 100 мс-импульс светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью 45-55 Вт с использованием охлаждения охлаждающим устройством Zimmer не приводил к повреждению. Световое излучение с длиной волны 1726 нм мощностью 1 Вт для предварительного нагрева применяли совместно с охлаждением охлаждающим устройством Zimmer при температуре -5,5°C в течение 15 секунд для создания температурного градиента в образце кожи свиньи. Вслед за предварительным нагревом прикладывали одиночный 200 мс-импульс светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью 30 Вт (охлаждение охлаждающим устройством Zimmer по-прежнему продолжалось, хотя можно было ожидать тех же результатов, если бы охлаждение охлаждающим устройством Zimmer прервалось непосредственно перед приложением одиночного импульса), что приводило к повреждению кожи глубиной 1,5 мм.

[0077] Пример 4.

[0078] В данном примере использовали лазер, представленный в Примере 1, и охлаждающее устройство Zimmer, представленное в Примере 3. Применяли предварительное охлаждение охлаждающим устройством Zimmer при температуре -5,5°C в течение 15-20 секунд, за которым следовало разное число 100 мс-импульсов светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью 15 Вт.

[0079] Во всех случаях в этом и нижеследующих примерах получали изображения, имеющие пурпурное окрашивание, где пурпурный цвет представлял области ткани, которые не были повреждены, а белый цвет представлял области ткани, которые были повреждены.

[0080] Приложение 3 импульсов приводило к появлению частично поврежденной области, продолжавшейся на глубину в образце кожи, которая не была полностью свободна от пурпурного окрашивания по ширине образца. Глубина частично поврежденной области проходила до толщины образца, не поврежденного в эпидермисе, продолжавшемся по ширине образца. Частично поврежденная область имела приблизительно равномерное повреждение по ширине образца, при этом область повреждения не характеризовалась полным исчезновением пурпурной окраски. Частично поврежденная область имела рассеянные области, оставшиеся неповрежденными, что приводило к неизбирательному повреждению образца.

[0081] При приложении еще 3 импульсов к образцу были получены результаты, схожие в том, что эпидермис не был затронут, при этом образец имел неизбирательное повреждение ниже эпидермиса. Малая полусферическая область в дерме образца, расположенная на поверхности образца, имела повреждение, распространявшееся от поверхности на малую глубину в образце.

[0082] Приложение 7 импульсов приводило к тому, что эпидермис не был затронут, при этом образец имел неизбирательное повреждение ниже эпидермиса. Область неизбирательного повреждения в дерме образца располагалась по центру на образце и продолжалась от поверхности образца в полусферической форме в направлении эпидермиса, но не в него. Область повреждения имела рассеянные области, оставшиеся неповрежденными, что приводило к неизбирательному повреждению образца. Частично поврежденная область окружала полусферическую поврежденную область и имела рассеянные области, оставшиеся неповрежденными, что приводило к неизбирательному повреждению образца ниже эпидермиса.

[0083] Приложение 8 импульсов приводило к тому же результату, что и приложение 3 импульсов. Глубина частично поврежденной области проходила на толщину образца, не поврежденного в эпидермисе, продолжавшемся по ширине образца. Частично поврежденная область имела приблизительно равномерное повреждение по ширине образца, при этом область повреждения не характеризовалась полным исчезновением пурпурной окраски. Частично поврежденная область имела рассеянные области, оставшиеся неповрежденными, что приводило к неизбирательному повреждению образца.

[0084] Вызванное повреждение в Примере 4 имело противоречивые результаты, при этом в некоторых образцах повреждение практически отсутствовало, а в других носило неизбирательный характер.

[0085] Пример 5.

[0086] В данном примере использовали лазер, представленный в Примере 1, и охлаждающее устройство Zimmer, представленное в Примере 3. Применяли различную продолжительность предварительного охлаждение устройством Zimmer при температуре -5,5°C и различное число 100 мс-импульсов светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью 30 Вт для определения минимальных порогов повреждений.

[0087] Применение предварительного охлаждения устройством Zimmer в течение 1 секунды до приложения 1 импульса приводило к отсутствию повреждения в образце ткани. Пурпурная окраска сохранялась во всем образце и демонстрировала отсутствие повреждения по всему объему образца.

[0088] Применение предварительного охлаждения устройством Zimmer в течение 1 секунды до приложения 3 импульсов приводило к неизбирательному повреждению образца ткани, которое демонстрировало частично поврежденную область образца между поверхностью образца и эпидермисом образца. Частично поврежденная область приводила к образованию поблекшей сферической области образца, которая была частично повреждена в своей центральной части и постепенно исчезала, переходя в неповрежденную область, окружавшую частично поврежденную область. Данная частично поврежденная область приводила к образованию области неизбирательного повреждения образца.

[0089] Применение предварительного охлаждения устройством Zimmer в течение 1 секунды до приложения 6 импульсов приводило к тому, что эпидермис оставался неповрежденным, в то время как область неизбирательного повреждения продолжалась от поверхности образца к эпидермису образца. Область неизбирательного повреждения в дерме образца демонстрировала область повреждения, не имевшую пурпурной окраски, которая продолжалась от первой области поверхности образца до второй области на поверхности образца. Область повреждения продолжалась от первой области на поверхности до второй области на поверхности приблизительно U-образным образом, так что промежуточная область поверхности между первой областью и второй областью оставалась неповрежденной. Область повреждения U-образной формы имела толщину, близкую к толщине образца между эпидермисом и поверхностью образца, которая сужалась вблизи первой области и второй области поверхности. Это приводило к неизбирательному повреждению образца ткани.

[0090] Применение предварительного охлаждения устройством Zimmer в течение периода от 10 до 30 секунд до приложения 6 импульсов приводило либо к отсутствию повреждения образца, либо к неизбирательному повреждению образца. Неизбирательное повреждение образца приводило к образованию области повреждения эллиптической формы вблизи поверхности образца, которая была окружена неповрежденной областью между поверхностью и эпидермисом. В каждом из этих образцов эпидермис также не был поврежден.

[0091] Результаты в Примере 5 противоречили некоторым результатам, показавшим отсутствие повреждения, и некоторым другим результатам, показавшим неизбирательное повреждение.

[0092] Пример 6.

[0093] В данном примере использовали лазер, представленный в Примере 1, и охлаждающее устройство Zimmer, представленное в Примере 3.

[0094] Термический градиент создавали в коже свиньи ex vivo путем применения предварительного охлаждения устройством Zimmer в течение 20 секунд при температуре -5,5°C в сочетании с предварительным нагревом световым излучением с длиной волны 1726 нм различной мощности. После создания термического градиента прикладывали одиночный 100 мс-импульс светового излучения с длиной волны 1726 нс мощностью 35 Вт.

[0095] Применение предварительного нагрева мощностью 6,5 Вт приводило к неизбирательному повреждению большей части образца ткани так, что поверхность образца и поверхность эпидермиса, расположенная на расстоянии от поверхности образца, оставались неповрежденными, в то время как остальная часть образца была неизбирательно повреждена и не имела ранее нанесенной пурпурной краски.

[0096] Применение предварительного нагрева мощностью 2,5 Вт приводило практически к отсутствию повреждения образца ткани. Эпидермис не был затронут и между поверхностью образца и эпидермисом повреждения практически не наблюдались.

[0097] Применение предварительного нагрева мощностью 3,0 Вт приводило к глубинному повреждению дермы, что оставляло эпидермис неповрежденным. Глубинное повреждение дермы занимало область, имеющую сферическую форму и продолжающуюся между эпидермисом и поверхностью дермы образца. Это приводило к образованию полуизбирательной области повреждения образца, при этом имелась частично поврежденная область, окружающая область повреждения между эпидермисом и поверхностью дермы образца.

[0098] Результаты в Примере 6 продемонстрировали неизбирательное повреждение для предварительного нагрева мощностью 6,5 Вт, практически отсутствие повреждения для предварительного нагрева мощностью 2,5 Вт и глубинное повреждение дермы, оставляющее эпидермис без повреждения, для предварительного нагрева мощностью 3,0 Вт.

[0099] Пример 7.

[00100] В этом примере были использованы лазер, представленный в Примере 1, и охлаждающее устройство Zimmer, представленное в Примере 3.

[00101] Термический градиент создавали путем применения предварительного охлаждения устройством Zimmer в течение 20 секунд при температуре -5,5°C в сочетании с предварительным нагревом в течение тех же 20 секунд световым излучением с длиной волны 1726 нм мощностью 2,5 Вт. После создания термического градиента прикладывали одиночный 100 мс-импульс светового излучения с длиной волны 1726 нс мощностью 35 Вт. Вслед за импульсом применяли постохлаждение устройством Zimmer в течение 20 секунд при температуре -5,5°C. Было достигнуто избирательное повреждение, в том числе повреждение сальной железы, при этом эпидермис избежал повреждения. Избирательное повреждение имело сферическую форму и не имело окружающей области поврежденного или частично поврежденного образца, что приводило к избирательному повреждению.

[00102] Пример 8.

[00103] В этом примере были использованы лазер, представленный в Примере 1, и охлаждающее устройство Zimmer, представленное в Примере 3.

[00104] Световое излучение с длиной волны 1726 нм различной мощности применяли для кожи клинически здорового человека-добровольца с охлаждением и без охлаждения охлаждающим устройством Zimmer при температуре -5,5°C для определения болевого порога. При применении светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью 2,0 Вт болевой порог достигался через 7 секунд без охлаждения устройством Zimmer и через 8 секунд с использованием охлаждения устройством Zimmer. При применении светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью 1,5 Вт болевой порог достигался через 5-8 секунд без охлаждения устройством Zimmer и через 20 секунд с использованием охлаждения устройством Zimmer. При применении светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью 1 Вт болевой порог достигался через 15 секунд без охлаждения устройством Zimmer и через 40-57 секунд с использованием охлаждения устройством Zimmer.

[00105] Пример 9.

[00106] В этом примере были использованы лазер, представленный в Примере 1, и охлаждающее устройство Zimmer, представленное в Примере 3.

[00107] Термический градиент создавали в коже клинически здорового человека-добровольца путем применения предварительного охлаждения устройством Zimmer в течение 20 секунд при температуре -6°C в сочетании с предварительным нагревом световым излучением с длиной волны 1726 нм при мощности 1,5 Вт. После создания термического градиента прикладывали одиночный 150 мс-импульс светового излучения с длиной волны 1726 нм различной мощности. При одиночном 150 мс-импульсе светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью 15-30 Вт боль была от легкой до умеренной. При одиночном 150 мс-импульсе светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью 35-50 Вт боль была от умеренной до острой. При импульсе мощностью 45 Вт наблюдали клинически выраженную папулу.

[00108] Пример 10.

[00109] В этом примере были использованы лазер, представленный в Примере 1, и охлаждающее устройство Zimmer, представленное в Примере 3.

[00110] Термический градиент создавали в коже свиньи ex vivo путем применения предварительного нагрева световым излучением с длиной волны 1726 нм мощностью 1,5 Вт в течение 20 секунд с использованием и без использования предварительного охлаждения устройством Zimmer в течение 20 секунд при температуре -5,5°C. После создания термического градиента прикладывали одиночный 150 мс-импульс светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью 50 Вт. Отсутствие предварительного охлаждения устройством Zimmer приводило к повреждению, возникающему на глубине 1мм в образце, не затрагивая при этом эпидермис. Область повреждения имела эллиптическую форму, ориентированную горизонтально по образцу на глубине 1мм.

[00111] Наличие предварительного охлаждения устройством Zimmer, как и отсутствие предварительного охлаждения устройством Zimmer, приводило к возникновению повреждения на глубине 1 мм, при этом эпидермис не был затронут. Область повреждения была чуть меньшей при наличии предварительного охлаждения устройством Zimmer, что приводило к образованию области чуть более избирательного повреждения, чем без предварительного охлаждения устройством Zimmer.

[00112] Пример 11.

[00113] В этом примере были использованы лазер, представленный в Примере 1, и охлаждающее устройство Zimmer, представленное в Примере 3.

[00114] Термический градиент создавали в коже свиньи ex vivo путем применения предварительного нагрева световым излучением с длиной волны 1726 нм различной мощности в течение 20 секунд. Предварительный нагрев при уровне мощности 4,0 Вт приводил к неизбирательному повреждению большей части образца ткани так, что поверхность образца и поверхность эпидермиса, расположенная на расстоянии от поверхности образца, оставались неповрежденными, в то время как остальная часть образца была неизбирательно повреждена и не имела ранее нанесенной пурпурной краски.

[00115] Когда применялся предварительный нагрев при уровне мощности 2,0 Вт, в коже свиньи ex vivo также создавался термический градиент путем применения предварительного нагрева световым излучением с длиной волны 1726 нм мощностью 1,5 Вт в течение 40 секунд. Это приводило к неизбирательному дермальному повреждению образца, имеющему цилиндрическую форму и продолжающемуся между эпидермисом и поверхностью дермы образца. Это повреждение было окружено областью дермы, которая не была повреждена и оставляла эпидермис неповрежденным.

[00116] Когда применялся предварительный нагрев мощностью 1,5 Вт в течение 40 секунд, это аналогичным образом приводило к неизбирательному дермальному повреждению образца, имеющему цилиндрическую форму и расположенному между эпидермисом и поверхностью дермы образца. Это повреждение было окружено областью дермы, которая не была повреждена и оставляла эпидермис неповрежденным или частично поврежденным.

[00117] Пример 12.

[00118] в этом примере были использованы лазер, представленный в Примере 1, и охлаждающее устройство Zimmer, представленное в Примере 3. Результаты в этом примере были получены с использованием экспериментальной установки, показанной на Фиг. 13. Образец кожи располагали так, что край среза кожи находился в середине лазерного луча. Температура нагревательной пластины поддерживалась на уровне 37°C, чтобы воспроизводить температуру тела. Охлаждающее устройство Zimmer поддерживало температуру -5°C.

[00119] В дополнение к предварительному охлаждению устройством Zimmer применяли предварительный нагрев световым излучением с длиной волны 1726 нм мощностью 0,5 Вт в течение 20 секунд, за которым следовал одиночный импульс светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью в диапазоне от 3 Вт до 30 Вт, при этом ширина импульса лежала в диапазоне от 100 мс до 175 мс. Максимальная температура, измеренная в эпидермисе, составляла 18°C. Максимальная температура, измеренная в дерме, составляла 53°C, что достигалось 150 мс-импульсом при уровне мощности 30 Вт. Температуры 5-17°C в эпидермисе и 44°C в дерме достигались 150 мс-импульсом при уровне мощности 20 Вт. Температуры 9-11°C в эпидермисе и 37°C в дерме достигались импульсом шириной 150 мс.

[00120] В дополнение к предварительному охлаждению устройством Zimmer применяли предварительный нагрев световым излучением с длиной волны 1726 нм мощностью 0,5 Вт в течение 20 секунд, за которым следовало разное число импульсов светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью 10 Вт, при этом ширина импульса составляла 150 мс. При прикладывании 3 импульсов достигались температуры 3-10°C в эпидермисе и 28°C в дерме. При прикладывании 6 импульсов достигались температуры 6°C в эпидермисе и 37°C в дерме. При прикладывании 9 импульсы достигались температуры 23°C в эпидермисе и 37°C в дерме. При прикладывании 15 импульсов с задержкой 700 мс между импульсами достигались температуры 32°C в эпидермисе и 57°C в дерме. При прикладывании 15 импульсов температуру дермы измеряли после каждого импульса, при этом результаты были следующими (условные обозначения: номер импульса=температура): 1=29°C; 2=36°C; 3=40°C; 4=43°C; 5=46°C; 6=48°C; 7=49,7°C; 8=51°C; 9=52,3°C; 10=53,2°C; 11=53,6°C; 12=55°C; 13=55,7°C; 14=57°C; и 15=57°C.

[00121] Пример 13.

[00122] В этом примере были использованы лазер, представленный в Примере 1, и охлаждающее устройство Zimmer, представленное в Примере 3. Для получения результатов измерений использовали экспериментальную установку, представленную в Примере 12.

[00123] В дополнение к предварительному охлаждению устройством Zimmer применяли предварительный нагрев световым излучением с длиной волны 1726 нм мощностью 0,5 Вт в течение 20 секунд, за которым следовали один или множество 150 мс-импульсов светового излучения с длиной волны 1726 нм мощностью 10 Вт. При проведении одного лишь предварительного охлаждения устройством Zimmer (т.е. без предварительного нагрева или использования 150 мс-импульсов при уровне мощности 10 Вт) температура дермы составляла 15°C. При проведении одного лишь предварительного нагрева (т.е. без использования 150 мс-импульсов при уровне мощности 10 Вт) температура дермы составляла 24°C. Когда прикладывали 1 импульс с предварительным охлаждением устройством Zimmer, но без предварительного нагрева, температура дермы составляла 32°C. Когда прикладывали 3 импульса с предварительным охлаждением устройством Zimmer и предварительным нагревом, температура дермы составляла 29°C. Когда прикладывали 4 импульса с предварительным охлаждением устройством Zimmer и предварительным нагревом, температура дермы составляла 40°C. Когда прикладывали 5 импульсов с предварительным охлаждением устройством Zimmer и предварительным нагревом, температура дермы составляла 54-56°C. Когда прикладывали 8 импульсов с предварительным охлаждением устройством Zimmer и предварительным нагревом, температура дермы составляла 48°C. Ко всем образцам применяли окрашивание с использованием нитросинего тетразолий-хлорида (NBTZ), при этом повреждений эпидермиса не обнаружено.

[00124] Пример 14.

[00125] В этом примере были использованы лазер, представленный в Примере 1, и охлаждающее устройство Zimmer, представленное в Примере 3. Контрольный образец кожи трупа человека имел эпидермис (Ep), волосяной фолликул (HF) и сальную железу (SG). Кожу трупа человека располагали между окном охлаждения охлаждающего устройства Zimmer и нагревательной пластиной, температура которой поддерживалась на уровне 37°C, чтобы воспроизводить температуру тела.

[00126] Образец кожи трупа человека обрабатывали двумя 150 мс-импульсами светового излучения мощностью 35 Вт с задержкой между импульсами 1000 мс и при отсутствии предварительного нагрева, что приводило к избирательному повреждению участков сальной железы. Выявлено незначительное неизбирательное повреждение вокруг сальной железы.

[00127] Образец кожи трупа человека обрабатывали двумя 150 мс-импульсами светового излучения мощностью 40 Вт с задержкой между импульсами 1000 мс и при отсутствии предварительного нагрева, что приводило к избирательному повреждению участков сальной железы. Выявлено незначительное неизбирательное повреждение вокруг сальной железы, в частности между сальной железой и эпидермисом.

[00128] Образец кожи трупа человека обрабатывали двумя 150 мс-импульсами светового излучения мощностью 35 Вт с задержкой между импульсами 1000 мс и при предварительном нагреве мощностью 0,5 Вт в течение 20 секунд, что приводило к избирательному повреждению участков сальной железы. Выявлено минимальное неизбирательное повреждение вокруг сальной железы.

[00129] В то время как в вышеприведенном подробном описании представлены, описаны и отмечены элементы новизны применительно к различным вариантам осуществления, следует понимать, что возможны различные отказы от использования, замены и изменения в отношении формы и деталей устройств или проиллюстрированных алгоритмов без отступления от существа изобретения. Следует иметь в виду, что некоторые варианты осуществления изобретения, описанные в настоящем документе, могут быть реализованы в форме, не обеспечивающей присутствия всех признаков и преимуществ, изложенных в настоящем документе, поскольку некоторые признаки могут использоваться или осуществляться на практике отдельно от других. Объем изобретения, раскрытого в настоящем документе, указан прилагаемой формулой изобретения, а не предшествующим описанием. Все изменения, которые приходят на ум в пределах значения и диапазона эквивалентности формулы изобретения, должны считаться охваченными ее объемом.

1. Система для контролируемой термической обработки сальной железы, содержащей целевой хромофор, погруженный в окружающую среду, при этом система содержит:

охлаждающее устройство, выполненное с возможностью применения охлаждения к поверхности окружающей среды;

световой источник, выполненный с возможностью передачи света в окружающую среду, мишень и целевой хромофор;

процессор, сообщающийся с охлаждающим устройством и световым источником и выполненный с возможностью управления охлаждающим устройством и световым источником; а также

память, в которой хранятся команды, которые при исполнении их процессором, заставляют процессор выполнять рутинную операцию по предварительному кондиционированию и рутинную операцию по фотообработке,

при этом процессор в ходе рутинной операции по предварительному кондиционированию управляет охлаждающим устройством и световым источником для создания термического градиента в окружающей среде, при этом термический градиент создает максимальную температуру на требуемой глубине под поверхностью окружающей среды, при этом требуемая глубина выбирается на основе сведений о глубине расположения мишени и целевого хромофора,

при этом процессор в ходе рутинной операции по фотообработке управляет световым источником для селективного нагрева целевого хромофора на величину, достаточную для превышения порога повреждения мишени на требуемой глубине, но не превышающую при этом порога повреждения окружающей среды на требуемой глубине.

2. Система по п.1, в которой световой источник выполнен с возможностью создания светового излучения, имеющего длину волны, настроенную на пиковое поглощение целевого хромофора.

3. Система по п.2, в которой рутинная операция по предварительному кондиционированию приводит к селективному нагреву целевого хромофора до температуры, превышающей температуру окружающей среды.

4. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой световой источник выполнен с возможностью создания светового излучения, имеющего длину волны от 1000 нм до 1500 нм или от 1600 нм до 1800 нм либо длину волны 1210 нм или 1726 нм.

5. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой процессор в ходе рутинной операции по предварительному кондиционированию управляет охлаждающим устройством и световым источником, чтобы одновременно применять охлаждение охлаждающим устройством поверхности окружающей среды и передавать световое излучение от светового источника в окружающую среду, при этом процессор в ходе рутинной операции по фотообработке в качестве опции управляет охлаждающим устройством.

6. Система по любому из предшествующих пунктов, где световой источник представляет собой лазер.

7. Система по любому из предшествующих пунктов, где световой источник выполнен с возможностью создания импульсного светового излучения в ходе рутинной операции по предварительному кондиционированию или рутинной операции по фотообработке.

8. Система по любому из предшествующих пунктов, где охлаждающее устройство содержит теплопроводный материал, соединенный с охлаждающим контуром.

9. Система по любому из предшествующих пунктов, где требуемая глубина составляет от 1 мкм до 100 мм.

10. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой целевой хромофор выбирается из группы, состоящей из кожного сала, меланина, гемоглобина, оксигемоглобина, восстановленного гемоглобина, воды, а также комбинаций таковых.

11. Система по любому из предшествующих пунктов, где целевой хромофор представляет собой кожное сало, а мишень представляет собой сальную железу.

12. Система по любому из предшествующих пунктов, где окружающая среда расположена на субъекте или в субъекте.

13. Способ контролируемой термической обработки сальной железы, содержащей целевой хромофор, погруженный в окружающую среду, при этом способ содержит следующие этапы:

a) создание с помощью охлаждающего устройства и светового источника термического градиента в окружающей среде путем применения охлаждения поверхности окружающей среды и передачи светового излучения в окружающую среду, мишень и целевой хромофор, при этом термический градиент создает максимальную температуру на требуемой глубине под поверхностью окружающей среды, при этом требуемая глубина выбирается на основе сведений о глубине расположения мишени и целевого хромофора; а также

b) селективный нагрев с помощью светового источника, выполняемый вслед за этапом a), целевого хромофора на величину, достаточную для превышения порога повреждения мишени на требуемой глубине, но не превышающую при этом порога повреждения окружающей среды на требуемой глубине.

14. Способ по п.13, в котором на этапе a) или этапе b) используется световое излучение от светового источника, имеющее длину волны, настроенную на пиковое поглощение целевого хромофора, при этом этап a) в качестве опции приводит к селективному нагреву целевого хромофора до температуры, превышающей температуру окружающей среды.

15. Способ по п.13 или 14, в котором на этапе a) или этапе b) используется световое излучение от светового источника, имеющее длину волны от 1000 нм до 1500 нм или от 1600 нм до 1800 нм либо длину волны 1210 нм или 1726 нм.

16. Способ по любому из пп. 13-15, где световой источник представляет собой лазер.

17. Способ по любому из пп. 13-16, где световой источник выполнен с возможностью создания импульсного светового излучения в ходе рутинной операции по предварительному кондиционированию или рутинной операции по фотообработке либо в ходе этапа a) или этапа b).

18. Способ по любому из пп. 13-17, где охлаждающее устройство содержит теплопроводный материал, соединенный с охлаждающим контуром.

19. Способ по любому из пп. 13-18, где требуемая глубина составляет от 1 мкм до 100 мм.

20. Способ по любому из пп. 13-19, в котором целевой хромофор выбирается из группы, состоящей из кожного сала, меланина, гемоглобина, оксигемоглобина, восстановленного гемоглобина, воды, а также комбинаций таковых.

21. Способ по любому из пп. 13-20, где целевой хромофор представляет собой кожное сало, а мишень представляет собой сальную железу.

22. Способ по любому из пп. 13-21, где окружающая среда расположена на субъекте или в субъекте.