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KR20230133840A - 가변 펄스 레이저 빔을 치료 대상 인간의 피부에 조사하여 치료를 수행하는 미용 레이저 장치 - Google Patents

가변 펄스 레이저 빔을 치료 대상 인간의 피부에 조사하여 치료를 수행하는 미용 레이저 장치 Download PDF

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KR20230133840A
KR20230133840A KR1020237020788A KR20237020788A KR20230133840A KR 20230133840 A KR20230133840 A KR 20230133840A KR 1020237020788 A KR1020237020788 A KR 1020237020788A KR 20237020788 A KR20237020788 A KR 20237020788A KR 20230133840 A KR20230133840 A KR 20230133840A
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KR
South Korea
Prior art keywords
laser
pulse
optical
pulses
human
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020237020788A
Other languages
English (en)
Inventor
슬로모 아사
잉위안 팡
Original Assignee
에프에이 코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에프에이 코퍼레이션 filed Critical 에프에이 코퍼레이션
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

가변 펄스 레이저 빔을 치료 대상 피부에 조사하여 치료를 수행하는 미용 레이저 장치가 개시된다. 이 장치는 치료 레이저 빔 펄스의 가변 파형 출력을 방출하는 레이저 소스; 레이저 소스에서 방출되는 치료용 레이저 빔을 전달하기 위한 유연한 빔 전달부를 포함한다. 유연한 빔 전달은 원위 단부에 2개의 이동 거울로 구성된 자동 광학 스캐너를 포함하며, 상기 스캐너의 단부에는 수술 기구가 연결되어, 전달되는 치료용 레이저 빔을 치료용 인체 피부에 조사하는데 사용된다. 레이저의 출력 펄스 주파수, 펄스 폭 및 펄스 에너지를 변경할 수 있는 기능을 가짐으로써 하나의 레이저 수술 장치를 사용하여 복합적인 조직 효과를 얻을 수 있다.

Description

가변 펄스 레이저 빔을 치료 대상 인간의 피부에 조사하여 치료를 수행하는 미용 레이저 장치
본 발명은 방사선 기반 피부과 치료 장치 및 방법, 예를 들어 분할 치료를 제공하기 위한 레이저 기반 장치, 또는 임의의 다른 적합한 유형의 피부과 치료를 제공하기 위해 임의의 다른 유형의 방사선 소스를 사용하는 장치에 관한 것이다. 일부 실시예는 특히 얼굴, 목 및 전통적으로 주름, 라인, 처짐 및 기타 피부 왜곡이 발생하기 쉬운 다른 영역을 포함하는 다양한 신체 부위의 피부에 영향을 미치는 미용 상태를 치료하기 위해 빔을 피부의 여러 위치로 스캐닝하기 위한 자동 스캐닝 시스템을 포함한다.
본 명세서는 광학 스캐너를 사용하여 복수의 치료 펄스를 방출하는 능력을 갖는 미용 레이저 장치 및 연약한 인간 생체 조직에 대한 미용 치료에 사용되는 다양한 유형의 미용 핸드피스에 관한 것이다.
피부가 환경적 힘에 노출되면 시간이 지남에 따라 피부가 처지거나 주름지거나 주름이 생기거나 기타 바람직하지 않은 왜곡이 생길 수 있다. 얼굴과 목 근육의 정상적인 수축, 예를 들어 눈살을 찌푸리거나 가늘게 뜨면 시간이 지남에 따라 얼굴과 목 부위에 주름이나 밴드가 형성될 수 있다. 정상적인 노화 과정에서 이러한 영향 및 기타 영향은 심미적으로 불쾌한 외관을 나타낼 수 있다.
따라서, 이러한 피부 왜곡의 가시적 효과를 감소시키기 위한 미용 시술에 대한 요구가 잘 알려져 있다. 특히 얼굴과 목 부위의 처짐과 주름을 제거하여 노화의 징후를 되돌리기 위해 피부를 "수축"하는 것에 대한 수요가 여전히 많다.
레이저 빔을 치료하고자 하는 부위에 조사하여 치료하는 레이저 수술장치가 알려져 있다. 예를 들어, 환자의 주름, 모반 등을 제거하기 위한 성형외과 시술에서는 적외선 파장을 갖는 이산화탄소 레이저 빔을 방출하는 레이저 치료기가 이용되어 왔다.
광 기반 조직 치료는 제모, 피부 항노화, 주름 치료, 여드름 치료, 혈관 병변 치료(예: 거미 정맥, 미만성 발적 등), 셀룰라이트 치료, 색소 침착 치료(예: 검버섯, 주근깨, 사마귀 등), 문신 제거, 그리고 다양한 치료 등 다양한 응용 분야에 사용된다. 이러한 치료에는 일반적으로 사람 신체의 조직 영역(예를 들어, 특정 적용에 따라 다른 특성 중에서 절제 또는 비절제일 수 있는 광 화학적, 광 생물학적, 열적 또는 기타 방식으로 조직을 치료하기 위한 피부 또는 내부 조직)에 빛이나 레이저 방사선을 전달하는 것이 포함된다.. 광 기반 치료 장치에는 레이저, LED, 플래시 램프 등과 같은 다양한 유형의 방사선 소스가 포함된다. 예를 들어, 레이저 다이오드는 특정 광 기반 치료 및 이러한 치료를 제공하는 장치에 특히 적합하다. 레이저 다이오드는 일반적으로 전원 이외의 빛 생성에 필요한 주요 구성 요소를 포함하는 하나의 칩에 구축되므로 크기가 작다. 또한 레이저 다이오드는 일반적으로 최대 50% 이상의 효율을 제공하므로 다른 특정 레이저에 비해 낮은 전력으로 구동할 수 있다. 레이저 다이오드는 기존의 트랜지스터 기반 회로를 사용하여 레이저에 전력을 공급할 수 있도록 작은 전류로 직접 여기를 허용한다.
레이저 다이오드의 일반적인 다른 특성에는 높은 온도 감도/가변성 및 특정 다른 레이저에 비해 매우 발산하는 빔이 포함된다. 레이저 다이오드는 일반적으로 레이저의 광축을 가로지르는 평면에서 축 비대칭 프로파일을 갖는 빔을 방출한다. 특히, 방출된 빔은 직교하는 제2축("저속 축"이라고 함)에서보다 제1축("빠른 축"이라고 함)에서 훨씬 빠르게 발산한다. 대조적으로, 다른 유형의 레이저, 예를 들어 섬유 레이저는 일반적으로 횡단면에서 축 대칭 프로필을 갖는 빔을 방출한다.
레이저 기반 치료 장치는 일반적으로 원하는 대로 타겟 조직에 대한 레이저 방사선을 스캔, 형상화, 컨디셔닝, 지시 및/또는 다른 방식으로 영향을 미치기 위해 레이저 소스의 하류에 광학 장치를 포함한다. 이러한 광학 장치는 예를 들어 방향, 전파 특성 또는 형상(예를 들어, 수렴, 발산, 시준), 스폿 크기, 각도 분포, 시간적 및 공간적 일관성 및/또는 빔의 강도 프로파일과 같은 빔의 광학적 파라미터를 제어하기 위한 렌즈, 미러 및 기타 반사 및/또는 투과 요소를 포함할 수 있다. 일부 장치에는 조직에 방사 영역 패턴(예: 반점, 선 또는 기타 모양)을 생성하기 위해 레이저 빔을 스캐닝하는 시스템이 포함된다. 일부 애플리케이션의 경우, 방사 영역의 스캔 패턴은 조직의 타겟 영역을 완전히 커버하기 위해 서로 겹치거나 실질적으로 서로에 대해 연속적이다. 예를 들어, 특정 주름 치료, 혈관 치료, 색소 침착 치료, 항염증 치료 및 기타 피부 항노화 치료와 같은 다른 용도의 경우, 스캐닝 된 방사 영역은 비조사 영역에 의해 서로 이격되어 치료 기간 동안 조직의 전체 타겟 영역의 일부만이 방사되도록 할 수 있다. 따라서, 그러한 용도에서, 일반적으로 치료된 조직의 영역 사이에 처리되지 않은 조직의 영역이 존재한다. 이러한 유형의 치료는 치료 세션 동안 대상 영역의 일부만 조사되기 때문에 "분할" 치료(또는 보다 구체적으로 경우에 따라 부분 광열분해)로 알려져 있다.
일부 알려진 스캐닝 시스템은 방사 영역의 스캔 패턴을 형성하기 위해 장치 하우징 또는 구조에 대해 방사선 소스 자체를 이동시킨다. 다른 공지된 스캐닝 시스템은 장치 하우징 또는 구조에 대해 방사선 소스를 이동시키기보다는 방사선 빔을 조사 영역의 패턴으로 스캔하기 위해 하나 이상의 이동 광학 요소(예를 들어, 미러 및/또는 렌즈)를 이용한다.
US 9.414,888 B2(Liu 등)는 레이저 기반 피부과 치료를 제공하기 위한 휴대용 장치로, 장치 본체에 지원되는 레이저 빔 소스, 자동 스캐닝 시스템 및 제어 전자 장치를 포함한다. 자동 스캐닝 시스템은 레이저 빔 소스에 의해 생성된 입력 빔을 수신하고 장치의 적용 단부를 통해 피부에 전달하기 위한 일련의 출력 빔을 제공하기 위해 입력 빔을 스캔하여 장치에 피부의 치료 지점의 패턴을 형성하도록 구성된다.
US 2011/0098.691 A1(Chanet 등)은 치료 깊이 및/또는 생성된 병변의 특성에 영향을 미치기 위해 빔 형상, 빔 개구수, 빔 초점 깊이 및/또는 빔 크기를 조정하는 조정 가능한 메커니즘이 사용될 수 있는 부분 치료 시스템을 교시한다. 이러한 파라미터를 조정하면 치료의 효율성과 효능을 향상시킬 수 있다.
또 다른 방법은 레이저 또는 화학 물질을 사용하여 피부의 바깥층(20μm에서 100μm)을 절제하여 얼굴 피부를 외과적으로 재포장하는 것이다. 시간이 지나면 새로운 피부 표면이 발달한다. 피부를 재포장하는 데 사용되는 레이저와 화학 물질은 또한 진피에 존재하는 콜라겐 조직을 자극하거나 가열한다. 처방된 방식으로 자극을 받거나 열을 가하면 콜라겐 조직이 부분적으로 분리되어 수축된다. 콜라겐의 수축은 또한 바람직한 "긴축된" 모양으로 이어진다. 그럼에도 불구하고 레이저 또는 화학적 재포장은 피부의 장기간 발적, 감염 위험, 색소 침착 증가 또는 감소, 흉터를 유발한다.
US 6,193,711 B1(Connors 등)에서 Rapid Pulse Er:YAG Laser는 인간 조직에 사용할 목적으로 펄스 플래시 램프로 펄스-펌핑되는 Er:YAG 로드를 포함하는 공진 공동을 갖는 새로운 Er:YAG 레이저 시스템에 대해 교시한다. 조직 절제는 생물학적 조직의 주요 구성 요소인 물의 흡수 피크에 더 근접하게 일치하는 적외선 파장을 사용하여 향상될 수 있다는 것이 한동안 알려져 왔다.
피부에 사용되는 많은 레이저 방사선은 PIH-후 염증성 과색소침착으로 알려진 원치 않는 부작용을 일으킬 것이다. 이는 레이저 방사선 치료로 인한 열 손상에 접근하는 피부 반응이다. 어두운 피부의 70%는 기존의 레이저 치료에 심각한 PIH로 반응하므로 특히 아시아인이나 라틴계 환자와 같이 피부가 어두운 환자에게는 훨씬 더 문제가 된다.
레이저 기반이 아닌 대체 치료를 통하면 예상되는 결과를 획득하고, PIH가 발생하는 환자의 피부와 관련된 위험을 줄이거나 제거할 수 있다. PIH 합병증은 레이저 시스템이 피부 항노화를 목적으로 인간 피부를 치료하는 데 중요한 장벽이 된다. PIH의 위험 없이 모든 피부 유형을 치료할 수 있는 레이저 시스템을 도입하는 것이 매우 바람직하다.
US 5,458,596(Lax 등)은 콜라겐 조직을 수축시키기 위한 무선 주파수 에너지의 사용을 상세히 설명한다. 미용적으로 이로운 이 효과는 피부의 외층을 외과적으로 제거하지 않고, 방금 열거한 부수적인 문제 없이 최소 침습 방식으로 신체의 안면 및 목 부위에서 달성될 수 있다. 상기 시스템과 같은 RF 시스템의 사용은 PIH를 유발하지 않고 더 어두운 피부 타입을 치료하는 것을 목표로 한다.
US 6,277,116호(Utely 등)는 또한 전극 어레이 구성을 사용하여 미용적으로 유익한 목적으로 콜라겐을 수축시키는 시스템을 교시한다.
그러나 개선 영역은 이전에 알려진 시스템에 남아 있다. 일 예에서, 전극 어레이의 제조는 인접한 전극 사이에 형성되는 바람직하지 않은 교차 전류 경로를 야기하여 조직에 인가되는 에너지의 양을 증가시킬 수 있다.
또 다른 예에서, 어레이를 조직에 적용할 때 의사는 "손톱 침대(bed-of-nails)"을 경험하게 된다. 즉, 어레이의 전극 수와 그 구성은 전극 어레이의 총 표면적을 효과적으로 증가시킨다. 유효 표면적의 증가는 의사가 조직을 관통하기 위해 전극 어레이에 더 큰 힘을 가할 것을 요구한다. 이러한 결점은 하나 이상의 전극이 피부 내에서 너무 멀리 배치될 수 있으므로 부수적인 손상을 유발할 수 있다. 또한, 의사가 어레이를 조직 내에 삽입하기 위해 가해지는 힘을 증가시키면서 환자는 과도한 힘을 경험할 수 있다.
Hayward Calif.의 Thermage, Inc.는 제어된 양의 무선 주파수 에너지를 전달하기 위해 전극의 용량 결합 시스템용 장치를 판매하고 특허를 보유하고 있다. RF 에너지의 제어된 전달은 피부에 "저항 가열"을 생성하여 미용 효과를 생성하는 동시에 표피를 냉각시켜 표피의 외부 연소를 방지하는 전기장을 생성한다.
비침습적 방식으로 치료하는 이러한 시스템에서, 진피에서 결과를 생성하기 위한 에너지 생성은 원하지 않는 에너지가 표피로 전달되는 결과를 초래한다. 따라서 과도한 에너지 생산은 피부에 원치 않는 부수적 손상의 위험을 초래한다.아시아인들 사이에서 매우 인기 있는 또 다른 장치는 마이크로-니들 롤러이다. 이 장치는 환자가 얼굴 피부 위로 바늘을 굴려 표피에 많은 작은 열린 상처를 생성하는 데 사용되며, 이후 약물이 각질층을 거의 통과하지 않기 때문에 피부를 통해(경피) 약물을 전달하는 방법을 가능하게 하며, 약물의 흡수율은 매우 낮다. 특히, 약물의 분자량이 클수록 약물 흡수율은 낮아진다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 마이크로 니들을 이용한 기술이 제안되었다. 이 기술은 마이크로 니들에 의해 표피층의 일부 또는 전체를 통과하는 채널을 형성하고, 그 채널을 통해 약물이 표피층 또는 그 아래층으로 전달되는 방식이다.
JP2009533197A-"마이크로 니들 롤러 조립체"는 본 발명에 따른 마이크로 니들 롤러 조립체를 제공하며 조립체는 표면에 다수의 마이크로 니들이 장착된 원통형 외부 부재 및 외부 부재 내부에 위치하며 지지 피스에 의해 외부 부재에 의해 지지되는 내부 부재, 롤러 헤드와 상기 내측 부재에 결합되어 상기 롤러 헤드의 내측 부재를 회전시키는 손잡이부를 포함하며, 상기 마이크로니들, 상기 원통형 외부 부재 및 상기 내부 부재는 고분자 수지로 이루어진다.
이러한 관점에서 개선된 에너지 전달 시스템에 대한 필요성이 남아 있다. 이러한 시스템은 조직의 미용 치료를 위한 개선된 전극 어레이 전달 시스템을 생성하기 위해 적용될 수 있다. 특히, 이러한 전극 어레이는 표피 아래의 조직에 에너지를 가함으로써 피부의 깊은 구조가 즉시 조여지게 함으로써 깊고 균일한 가열을 제공할 수 있다. 시간이 지남에 따라 새롭고 리모델링 된 콜라겐은 피부를 더 팽팽하게 만들어 피부 표면에서 바람직한 시각적 외관을 만들 수 있다.
본 발명은 방사선 기반 피부 치료 장치 및 방법, 예를 들어 분할 치료를 제공하기 위한 레이저 기반 장치에 관한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 PIH의 위험을 감소시키는 모든 피부색에 대한 안전한 레이저 수술 치료를 위한 솔루션을 제공하는 것이다. 아시아 및 라틴계 피부 유형 3 및 4는 PIH를 개발하여 기존 치료에 가장 일반적으로 반응한다. C.A. Nanni & T S Alster, “이산화탄소 레이저 재포장의 합병증. 500명의 환자 평가”에서는 Golden Standard Carbon Dioxide분할 레이저 장치로 치료를 받은 후 합병증이 있는 많은 환자들을 분석했다. 이 연구는 레이저 치료 후 백색 피부 환자(피부 타입 1-2)의 37%에서 PIH가 발생한다는 것을 밝혔다. 동일한 보고서는 일반적으로 아시아인 및 라틴계 환자(피부 유형 3-4)의 어두운 피부의 70%가 시장에서 수용 가능한 통계인 분할 이산화탄소 레이저로 치료한 후 PIH가 발생할 것이라고 설명한다. 기존의 분할 레이저 치료 후 PIH의 위험은 업계 진입 장벽으로 알려져 있다. 중국이나 한국과 같은 아시아 국가에서는 환자의 PIH 발병 가능성이 높기 때문에 기존의 분할 레이저 장치는 더 어두운 아시아인 피부 유형 3-4에 사용하기에 적합하지 않다.
기존의 분할 레이저 치료에 대한 반응으로 PIH를 개발하는 것은 치료하는 의사와 환자 모두 이러한 장치를 사용하여 더 어두운 피부를 젊어지게 하는 것을 막는 산업 장벽이다. 그러나 동시에 아시아인 인구는 계속 증가하고 있으며 오늘날 아시아인은 세계 인구의 약 60%를 차지하고 있다. 중국, 한국과 같은 아시아 국가들은 인구가 크게 증가하고 눈에 띄는 경제 성장으로 안티 에이징 에스테틱 치료를 받을 수 있는 재정적 수단을 갖춘 매우 부유한 중산층을 창출한다. 이러한 추세는 기존 치료와 관련된 위험에도 불구하고 계속되고 있으며 오늘날 아시아 국가에 존재하는 충족되지 않은 요구를 강조한다.
또한 아시아 문화에서 외모는 사회적 수용과 고용 기회에 매우 중요하다. 사람들은 취업 면접을 앞두고 에스테틱 시술을 받기 위해 병원에 줄을 선다. 모든 셀카와 모든 게시물에서 가장 잘 보이고 싶어하는 아시아인들 사이에서는 소셜 미디어가 자주 사용되기 때문에 외모의 중요성도 높아진다..
이런 상황은 더 어두운 피부 유형 3-4를 가진 많은 인구 비율을 가진 라틴 및 중동 국가 모두에서 유사하다.
아시아 지역에서는 일반적으로 마이크로 니들 롤러와 같이 많은 작은 구멍으로 표피를 천공하여, 피부를 통해 비효과적인 피부 노화 방지 약물을 전달하는 빠르고 효과적인 방법을 가능하게 하는 솔루션을 제공함으로써 노화 방지를 위한 대체 솔루션을 제공한다. 마이크로 니들 롤러의 사용은 잠재적인 건강상의 위험과 오염 가능성이 높기 때문에, 본 발명의 또 다른 목적은 감염 및 기타 위험을 제거하고 피부의 작은 구멍을 통해 노화 방지 약물을 전달하는 효과적인 방법을 제공할 피부에 기계적인 작은 구멍을 생성할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 모든 피부 유형, 특히 아시아인 피부 유형 3-4를 분할 레이저 장치로 치료하여 노화의 징후를 퇴치하면서, PIH에 대한 위험을 최소화하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 어두운 피부 유형을 가진 개인은 기회를 인식하고 분할 항노화 치료를 받을 수 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 인체 피부에 레이저 에너지를 적용하는 것으로, 상기 레이저 빔을 사용하여 표피에 작은 구멍을 만드는 방식을 통하여 피부에 바늘을 찔러 넣지 않고도 약물을 피부에 투입할 수 있도록 하는 것이다. 본 발명의 목적은 PIH 반응을 유발할 수 있는 열 손상을 최소화하고 오염으로 인한 추가 합병증을 제거하도록 비접촉 피부 천공을 생성하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 표피의 작은 개구부를 진피로 절제하고 상기 레이저 빔을 상이한 작동 방식으로 사용하여 기계적 손상에 추가하여 제어 열 손상을 생성함으로써 피부의 치료를 가능하게 하는 방식을 통하여, PIH를 포함하지만 이에 제한되지 않는 상기 레이저 치료 후 자연 치유 과정을 통해 더 젊고 보기 좋은 인체 피부를 만들어 노화의 징후를 역전시키는 동시에 인간 피부에 대한 모든 형태의 합병증을 방지하기 위해 열 손상을 효과적으로 제어하는 것이다.
본 발명의 또 다른 추가 목적은 부작용의 위험을 최소화하고 특히 PIH의 위험을 최소화하는 모든 피부 유형에 안전하고 효과적인 분할 레이저 기반 피부 항노화 장치를 위한 최적화된 솔루션을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 동일한 방식으로 상기 레이저를 사용하여 조직을 효율적으로 냉간 절단하고 상기 절단된 조직을 응고시키는데 필요한 제어된 열 손상을 추가하여 상기 절단부에서 임의의 출혈을 멈추게 할 펄스를 혼합함으로써, 일반 수술에 사용할 수 있는 안전하고 효과적인 레이저 수술용 메스 장치를 제공하여 환자의 치료 전망에 상당한 이점을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 인간의 눈 내부 또는 인간의 성대 조직을 치료하는 것과 같이 도달하기 매우 어려운 영역에서 인체 조직을 절제하고 응고시키기 위해 매우 작은 직경의 도구를 사용하는 것이다. 이 또 다른 목표에서 레이저는 인간의 안구 조직이나 성대와 같은 섬세하고 중요한 인체 조직을 치료할 때 특히 부작용으로 이어질 수 있는 원치 않는 과도한 열 손상을 일으킬 위험 없이, 의사가 작은 구멍에 도달할 수 있게 해주는 매우 작은 광섬유 장치를 사용하고 동시에 필요한 조직을 제거하고 불필요한 출혈을 제거하기 위해 제어된 응고를 생성할 수 있는 혼합 펄스와 함께 상기 레이저를 사용함으로써 치료된 조직에 전달하는 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 노화 징후를 역전시키는 것과 같은 긍정적인 결과를 생성하는 동시에 원치 않는 열 손상을 최소화함으로써 종래 기술의 단점을 극복하는 방식으로 인간 피부를 치료하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. .
본 발명은 이제 본 발명의 방법에 따라 작동하는 장치의 일반 예시도인 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 레이저 시스템의 바람직한 일 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 1b는 적외선 범위의 광학 파장에서 물의 흡수 계수의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 스캐너 어플리케이터 부착물의 바람직한 일 실시예의 개략도이다.
도 3a-m은 본 발명에 따라 원하는 치료 조직 상에 위치하는 분할 레이저 치료 패턴의 바람직한 일 실시예의 개략도이다.
도 4a-c는 본 발명에 따른 레이저 펄스 시퀀스를 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 인체 조직 절단 및 응고용 수술 기구의 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따라 응고하는 인간 조직을 절단하기 위해 광섬유를 사용하는 또 다른 수술 기구의 개략도이다.
본 발명의 일부 실시예는 다음의 설명 및 첨부된 도면을 부분적으로 참조함으로써 이해될 수 있으며, 유사한 참조 번호는 동일하거나 유사한 부품을 지칭한다.
도 1은 방사선 기반 치료 장치(24)의 바람직한 일 실시예의 다양한 구성요소를 도시한다. 방사선 기반 치료 장치(24)는 에너지 빔을 생성하도록 구성된 방사선 소스(18)를 포함하는 방사선 소스(18)를 포함할 수 있다. 다른 바람직한 실시예에서 방사선 기반 장치는 레이저 장치일 수 있으며, 다른 실시예에서 방사선 기반 장치는 섬유(fiber) 레이저 장치일 수 있다. 상기 방사선 기반 장치는 의료용 전원 공급 장치(20)에 의해 생성되는 직류(DC)로 전원을 공급받는다. 전원 공급 장치(20)는 미국에서 사용하는 110V 및 60HZ 또는 독일에서 사용하는 240V 및 50HZ와 같이 여러 국가에서 일반적으로 사용되는 광범위한 교류 공급 장치를 수용하도록 구성된다. 상기 전원 공급 장치(20)는 교류를 직류로 변환할 것이고, 하나의 바람직한 실시예에서 전원 공급 장치(20)에 의해 생성된 동작 DC 전압은 24볼트일 것이다. 방사선 기반 장치(24)를 제어하는데 필요한 전기 에너지는 인쇄 회로 장치(21)로 만들어진 DC 분배 전원 장치에 의해 조정될 것이다. 직류 분배 전력 인쇄 회로 장치(21)는 상기 바람직한 실시예 장치의 모든 구성 요소에 전력을 공급한다. 방사선 기반 장치(18)는 DC 분배 전력(21)에 의해 제공되는 전기 에너지에 의해 전력을 공급받는 반면, 레이저 에너지 명령 신호는 실시간 CPU(22)에 의해 제공된다. 이 바람직한 실시예에서 실시간 CPU(22) 명령은 다른 컴퓨터인 GUI 컴퓨터(23)에 의해 제어될 것이다. 이 바람직한 실시예에서, GUI 컴퓨터(23)는 방사선 기반 장치 에너지 설정과 같은 원하는 명령을 입력하기 위해 장치 오퍼레이터(25)에 의해 사용되는 터치 패널을 갖는다. 오퍼레이터(25)가 원하는 장치 설정 기반 원하는 방사선을 입력하면 GUI 컴퓨터(23)는 원하는 프로그램을 실시간 CPU(22)로 전달하여 오퍼레이터(25)에 의해 원하는 에너지 설정을 방사선 기반 장치에 공급할 것이다. 방사선 기반 장치는 원하는 레이저 에너지를 생성한다. 작동 중에 방사선 기반 장치(18)는 장치를 냉각하기 위해 주변으로 소산될 액세스 열(access heat)을 생성할 것이다. 바람직한 실시예 중 하나에서 방사선 기반 장치(18)는 중적외선 섬유 레이저로, 또 다른 바람직한 실시예에서 2,940nm에서 작동한다. 또 다른 바람직한 실시예에서 방사선 장치(18)는 2,940nm에서 작동하는 ER:YAG 레이저일 수 있고, 또 다른 바람직한 실시예에서 방사선 장치(18)는 2,780nm에서 작동하는 ER:YSGG 레이저일 수 있다. 상기 바람직한 실시예에서, 레이저 냉각 장치(12)는 상기 중적외선 섬유 레이저인 방사선 장치로부터 액세스 열을 추출하고 냉각 팬을 사용하여 주위로 열을 방출할 것이다. 상기 바람직한 실시예에서, 중적외선 섬유 레이저 방출은 레이저 광학 모듈(17)로 방사될 것이다. 바람직한 실시예에서, 레이저 광학 모듈(17)은 레이저 빔을 직경 약 7mm로 시준하고 약 650nm에서 작동하는 가시적 적색 레이저를 결합하여 오퍼레이터(25)가 보이지 않는 중적외선 빔의 위치와 포인팅을 볼 수 있게 한다. 또 다른 바람직한 실시예에서 레이저 광학 모듈(17)은 에너지 교정 장치(13)에 연결될 것이다. 바람직한 실시예에서 에너지 교정 장치는 InAsSb 광전지 검출기로, 바람직한 실시예에서 2,940nm의 레이저 방사선을 측정하도록 최적화된다. 상기 검출기는 오퍼레이터(25)에 의해 설정된 에너지가 전달되고 에너지 교정 검출기(13)에 의해 측정될 때 전달된 설정 에너지가 달성됨에 따라 레이저 펄스 에너지를 절단하라는 명령이 실시간 CPU 컨트롤러(22)로 전송되는 방식으로, 실시간 메인 레이저 빔의 샘플을 읽어 펄스당 에너지를 제어하도록 설계되었다. 상기 바람직한 실시예에서 에너지 교정 검출기(13)는 전달된 상기 에너지가 오퍼레이터(25)에 의해 설정된 에너지와 동일함을 보장하기 위한 실시간 서보 컨트롤러이다. 상기 검출기는 레이저 에너지 샘플을 측정하고 오퍼레이터(25)에 의해 선택된 에너지 설정을 폐쇄 루프에서 모니터링한다. 하나의 바람직한 실시예에서 방사선 기반 장치(24)는 X 및 Y 스캐너 모터를 구동하는데 사용되는 스캐너 서보 컨트롤러(27)를 포함한다. 스캐너 서보 컨트롤러는 전원 공급 장치(20)에 의해 AC 전압에서 변환된 DC 전압을 조절하는 DC 분배 전원(21)에 의해 전원이 공급된다. X 및 Y 스캐너 모터를 이동하는 명령은 오퍼레이터(25)가 선택하고 GUI 컴퓨터(23)에 연결된 터치 패널(10)을 사용하여 명령을 입력한다. 오퍼레이터(25) 명령은 어플리케이터(16)에서 스캐너를 이동시키기 위해 스캐너 서보 컨트롤러(23)에 명령 신호를 보내는 실시간 CPU 컨트롤러(22)로 전달된다.
방사선 에너지는 빔 전달 장치(14)로 보내질 것이다. 하나의 바람직한 실시예에서, 빔 전달(14)은 상기 방출을 전송할 수 있는 광섬유 장치일 것이다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 빔 전달은 7개의 회전 거울 다관절 암일 수 있다. 레이저 에너지는 최종 에너지 컨디셔닝 장치인 레이저 출력 광학 장치(15)로 보내질 것이다. 바람직한 실시예 중 하나에서, 레이저 출력 광학 장치(15)는 레이저 빔을 ø7.0mm로 시준하기 위한 또 다른 시준 광학기일 수 있으며, 또 다른 바람직한 실시예에서, 레이저 출력 광학 장치(15)는 먼지 및 오염이 방사선 기반 장치(18)의 작동 신뢰성에 영향을 미치는 것을 방지하기 위한 보호 및 교체 가능한 윈도우일 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 레이저 출력 광학 장치(15)는 후술하는 바와 같이 오퍼레이터가 상이한 임상 효과를 달성하기 위해 사용 중인 레이저 어플리케이터(16)를 교체할 수 있게 하는 퀵 디스커넥트(quick disconnect) 연결부(100)를 포함한다. 방사선 기반 레이저 에너지를 작동시키기 위해 오퍼레이터(25)는 풋스위치 장치(26)를 사용하고, 여기에서 오퍼레이터(25)가 터치 패널(10)을 사용하여 GUI 컴퓨팅(23)에 입력 및 결정한 설정으로서 에너지 방출이 전달되도록 명령할 것이다. 오퍼레이터(25)가 방사선 기반 장치 방출을 중지하기를 원할 때, 그는 레이저 작동을 중지하기 위해 풋스위치(26)를 누를 것이다. 비상시 오퍼레이터(25)는 비상 스위치(11)를 눌러 장치(24)의 작동을 정지시킬 수 있다.
도 1b는 적외선 방사 파장에서 물의 흡수 계수를 예시한다. 인체 조직에는 약 70%의 수분이 포함되어 있어 수분 흡수가 인체 조직을 치료하는 매우 효과적인 도구라는 점에 유의하는 것이 중요하다. 방사선 기반 장치의 기본 작동 메커니즘은 선택적 광 열분해이며, 이는 선택된 효과를 생성하기 위해 방사선 장치 파장을 광 흡수 발색단에 일치시킨다. 바람직한 실시예 중 하나에서 선택된 파장은 2,940nm일 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 104는 2,940nm의 파장에서 11,700cm-1의 최대 수분 흡수 지점으로, 적외선 스펙트럼에서 가장 높은 수분 흡수이다. 인체 조직을 치료하기 위해 일반적으로 사용되는 다른 방사선 기반 장치와 수분 흡수를 비교하기 위해 101은 10,600nm의 이산화탄소(CO2) 레이저 장치에 대한 850cm-1의 흡수 계수이다. 이산화탄소(CO2) 레이저에 의한 수분 흡수 값을 2,940nm에서 작동하는 하나의 바람직한 실시예의 중적외선 광섬유 레이저와 비교하면, 2,940nm에서 작동하는 상기 중적외선 섬유 레이저에 의한 물의 제거 효과가 13.7배 더 우수하다는 결론을 내리고, 상기 광섬유 레이저 대 이산화탄소 레이저의 흡수 계수 비율
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과 동일하다. 2,940nm에서 작동하는 상기 바람직한 실시예의 장치는 인체 조직의 물을 13.7배 더 효율적으로 제거하여 13.7배 더 적은 광학 에너지를 필요로 하므로, 치료된 조직에 13.7배 더 적은 잠재적인 열 손상을 일으킬 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 103은 2,940nm에서 작동하는 바람직한 실시예의 하나보다 약 100배 적은 114cm-1의 흡수 계수를 갖는 인체 조직을 치료하는데 일반적으로 사용되는 또 다른 섬유 레이저의 1,927nm에 대한 수분 흡수이다. 이와 같이, 이 방사선 기반 장치는 여전히 물을 타겟으로 하여 인체 조직에 적응할 수 있는 절제 장치로 특징지어져 있지만, 절제 효율이 매우 낮고 원치 않는 열 손상 가능성이 크다. 또 다른 비교로서, 도1b에 도시된 바와 같이 102는 1,550nm에서의 물 흡수, 10cm-1의 값이고, 1,550nm에서 작동하는 이 방사선 기반 장치는 바람직한 실시예 중 하나의 피크 물 흡수 특성에 비해 물 흡수 계수가 너무 낮기 때문에 이미 비절제 장치로 분류된다.
도 2는 얼굴 항노화(rejuvenation)를 위해 인간 피부를 치료하는데 사용되는 스캐너 어플리케이터의 바람직한 일 실시예를 도시한다. 도 1a에 도시된 이 애플리케이션은 퀵 디스커넥트(100)를 이용하여 어플리케이터(16)를 연결하는 방사선 기반 치료 장치(24)에 연결될 수 있다.
도 2는 치료될 인간 피부(208)의 위치를 예시한다. 치료 영역은 X축과 Y축으로 정의되어 스캔 작업 방향을 나타낸다. 어플리케이터 팁은 오퍼레이터가 핸드피스 팁의 개구부(209)를 통해 치료 영역을 명확하게 볼 수 있게 해주는 어플리케이터 핸드피스(207)의 일부이다. 상기 바람직한 실시예에서 이 핸드피스는 반복 사용을 위한 금속 디자인으로 만들어지며 하우징(206)에 대한 나사식 마운트를 사용하여 제거 가능하다. 또 다른 바람직한 실시예에서 핸드피스는 모든 치료 후에 재활용 될 의료 등급 플라스틱으로 만들어진 일회용이다. 핸드피스(207)는 레이저 포커싱 렌즈를 포함하는 렌즈 하우징(206)에 장착된다. 하나의 바람직한 실시예에서, 사용 중인 포커싱 렌즈는 150mm의 초점 거리를 갖고, 레이저 초점 스폿 크기는 120pm일 것이다. 렌즈 하우징(206)은 핸드피스(207) 나사산을 장착하도록 끼워진 일단부에 장착 나사산을 갖고, 타단부에서 렌즈 하우징(206)은 스캐너 하우징(202)에 영구적으로 연결된다. 이 바람직한 실시예에서, 스캐너 하우징(202)은 퀵 디스커넥트(100)를 사용하여 어플리케이터를 도1a의 방사선 기반 장치(24)에 연결하는데 사용되는 퀵 디스커넥트인 장착 샤프트(201)에 영구적으로 연결된다. 마운팅 샤프트(201)는 속이 비어 있고 레이저 빔이 개구(200)를 통해 스캐너 어플리케이터로 전파될 수 있게 한다. 상기 바람직한 실시예에서, 개구(200)를 통해 스캐너 어플리케이터에 들어가는 입사 레이저 빔은 ø7mm로 시준되고, 출력 초점 빔이(208)에서 치료 인체 피부 타겟을 향해 전파되는 것과 동일한 방향으로 전파된다. 상기 바람직한 실시예에서 개구(200)에 들어가는 입력 레이저 빔은 영구적으로 장착된 반사 미러(205)에 의해 도 2에 도시된 Y축 방향으로 수직으로 90°반사될 것이다. 레이저 빔은 스캐너 하우징(202)에 영구적으로 장착된 Y축 스캐너 모터(203)에 장착된 미러(209)에 의해 수평 -X 방향으로 다시 반사될 것이다. 상기 미러(209)는 미러(209)가 전자 신호에 의해 이동될 때마다 반사된 빔이 Y 방향으로 이동하도록 하는 스캐너 모터에 전력을 공급함으로써 작은 각도로 회전될 수 있다. -X 방향으로 스캐너 모터(203)에 연결된 미러(209)로부터 전파되는 레이저 빔은 X축 모터(204)에 장착된 미러에 의해 동일한 방식으로 반사될 것이다. 따라서, 전자 명령이 스캐너 모터(204)의 미러를 회전시킬 때마다 X 방향으로 이동할 수 있다. 상기 바람직한 실시예에서, 스캐너 모터(203)는 208의 ±Y 방향으로 레이저 빔 운동을 생성하는 레이저 빔을 반사하는 거울을 구동할 것이고, 스캐너 모터(204)는 ±X 방향으로 레이저 빔 운동을 생성하는 레이저 빔을 반사하는 미러를 구동할 것이다. 오퍼레이터가 도 1a에 도시된 방사선 기반 장치(24)를 사용하기로 선택함에 따라, 전자 신호는 스캐너 모터(203 및 204)를 동시에 구동하여 치료하는 인간 피부 타겟(208)에서 2차원 복합 레이저 빔 운동을 형성할 수 있다.도 3a는 본 발명에 따라 원하는 치료 조직 상에 위치하는 분할 레이저 치료 패턴의 바람직한 일 실시예의 개략도이다. 분할 패턴은 상기 레이저 펄스 에너지에 의해 치료될 조직의 미리 결정된 복수의 영역 및 치료 영역 사이에 건강한 조직의 브릿지를 남겨 인체 회복 과정을 돕기 위해 건강한 조직과 미치료 조직을 유지하는 치료 영역 사이의 또 다른 복수의 영역을 포함한다. 도 3a는 도 2(208)의 좌표와 일치하는 X 및 Y 좌표를 도시한다. 상기 바람직한 실시예에서 오퍼레이터(25)(도 1a)는 ø15mm 육각형 패턴(300)을 사용하기 위해 미리 결정된 복수의 패턴 및 크기로부터 선택하였다. 적색 조준 빔은 선택된 육각형 치료 영역 경계(300)의 윤곽을 보여줄 것이다. 오퍼레이터(25)가 풋 스위치(26)(도 1a)를 누를 때 방사선 기반 장치는 각 위치(301)에 대한 스캐너 모터(203 및 204)(도 2)의 움직임을 동기화하면서, 아웃라인 경계(300) 내의 미리 결정된 복수의 위치의 각각의 위치에 특정한 미리 설정된 특성의 레이저 펄스를 배치한다. 하나의 바람직한 실시예에서, CPU 컨트롤러(22)는 오퍼레이터(25)에 의해 선택된 하나의 미리 설정된 에너지 펄스를 펄싱하도록 시스템에 명령하는 동안, 펄스 배치 위치는 패턴(302)의 가장 낮은 우측 코너로부터 시작할 것이고, 여기서 스캐너 모터(203 및 204)는 302에서 위치를 유지할 것이다. 일단 펄스 지속시간이 끝에 도달하면, 시스템 CPU 컨트롤러(22)는 스캐너 모터(203 및 204)에 위치(302)에서 위치(303)로 X축 방향으로의 이동과 일치하는 방향(305)으로 집속된 빔을 이동시키도록 명령할 것이고, 스캐너 모터(203 및 204)는 위치(303)에서 어떠한 움직임도 없이 위치를 유지할 것이고, CPU 컨트롤러(22)(도 1a)는 터치 패널(10)을 사용하여 오퍼레이터(25)에 의해 설정된 미리 결정된 속성으로 하나의 펄스를 펄싱하도록 레이저에 명령할 것이다. 위치(303)에서의 펄스 지속 시간의 종료 시점에서, 시스템 CPU 컨트롤러(22)는 위치(303)에서 위치(304)로 X축 방향으로의 이동과 일치하는 방향(305)에서 초점 빔을 다시 이동시키도록 스캐너 모터(203 및 204)에 명령할 것이고, 스캐너 모터는 위치(304)에서 어떤 움직임도 없이 위치를 유지할 것이고, CPU 컨트롤러(22)(도 1a)는 터치 패널(10)을 사용하여 오퍼레이터(25)에 의해 설정된 미리 결정된 속성으로 하나의 펄스를 펄싱하도록 레이저에 명령할 것이다. 레이저 펄스 지속 시간이 종료 시점에 도달하면 시스템은 위에서 설명한 대로 방향 305를 따라 다음 위치로 자동으로 진행하여 스캐너 모터를 스테핑하는 동일한 프로세스를 반복하여 초점을 맞춘 레이저 빔을 새 위치로 이동하고 새 위치에서 위치를 유지하며, CPU 컨트롤러(22)는 레이저에 하나의 사전 프로그래밍된 펄스 에너지를 전달하도록 명령하고, 위치(306) 펄스 기간이 종료 시점에 도달할 때까지 프로세스를 반복한다. 펄스의 종료 시점에 위치(306)에서, 시스템은 스캐너 모터(203 및 204)에 초점 레이저 빔을 위치(308)로 Y 방향으로 한 줄 위로 이동하는 방향(307)으로 이동시키도록 명령할 것이고, 여기서 스캐너 모터(203 및 204)는 시스템이 단일 사전 설정 펄스를 전달하는 동안 위치를 유지할 것이다. 펄스 기간의 종료 시점에 위치(308)에서, CPU 컨트롤러(22)는 위치(308)에서 위치(309)로 음의 x 방향(310)을 따라 포커싱된 레이저 빔을 이동시키도록 스캐너 모터(203 및 204)에 명령할 것이고, 레이저가 미리 설정된 에너지 펄스를 전달하는 동안 동일한 위치 유지 프로세스를 반복하며, 상술한 바와 같이 다음 인접 위치로 진행한다. 패턴 경계 내의 전체 복수의 사전 결정된 위치는 동일한 단계, 위치 유지 및 반복 프로세스를 사용하여 동일한 사전 설정된 레이저 펄스 에너지로 전달될 것이다. 패턴 경계 내의 복수의 미리 결정된 위치가 미리 설정된 레이저 펄스를 전달하면, CPU 컨트롤러는 모든 미리 설정된 펄스의 배치가 완료되었음을 오퍼레이터 (25)에게 표시하기 위해 적색 조준 빔 윤곽(300)을 제공하는 것을 재개할 것이다. 오퍼레이터(25)는 동일한 프로세스를 반복하기 위해 처리될 필요가 있는 인체 조직의 다음 영역으로 핸드피스(207)를 이동시킬 수 있다.
도 3b는 본 발명에 따라 원하는 치료 조직 상에 배치된 분할 레이저 치료 패턴의 또 다른 바람직한 실시예의 개략도이다. 상기 실시예에서, 레이저 펄스를 미리 프로그램된 복수의 미리 결정된 위치로 전달하기 위해 사용되는 단계, 위치 유지 및 반복 과정은 위에서 설명한 바와 같이 x축 및 y축을 따른 직교 이동 대신에 무작위 이동을 사용함으로써 달성될 수 있다. 상기 바람직한 실시예에서, 제1 펄스 위치는 311일 것이고, 여기서 스캐너 모터(203 및 204)는 시스템이 작동자(25)에 의해 선택된 하나의 미리 설정된 에너지 펄스를 펄싱하는 동안 311에서 위치를 유지할 것이다. 일단 펄스 지속시간이 끝에 도달하면, 시스템 CPU 컨트롤러(22)는 스캐너 모터(203, 204)에 위치(311)에서 위치(313)로 방향(312)에서 x축 및 y축 모두를 따라 동기화 된 움직임으로 포커싱 된 빔을 이동시키도록 명령할 것이고, 스캐너 모터(203 및 204)는 위치(313)에서 어떤 움직임도 없이 위치를 유지할 것이며, 한편 시스템은 오퍼레이터(25)에 의해 선택된 미리 설정된 하나의 에너지 펄스를 펄싱할 것이다. 펄스 시간이 종료되면 시스템 CPU 컨트롤러(22)는 스캐너 모터(203 및 204)에 위치(313)에서 위치(315)로 방향(314)을 따라 동기화 된 이동으로 집속된 빔을 이동시키도록 명령할 것이고, 스캐너 모터(203, 204)는 위치(315)에서 어떤 움직임도 없이 위치를 유지할 것이며, 한편 시스템은 오퍼레이터(25)에 의해 선택된 하나의 미리 설정된 에너지 펄스를 펄싱할 것이다. 펄스 지속 시간이 종료되면 시스템 CPU 컨트롤러(22)는 스캐너 모터(203 및 204)에 위치(315)에서 위치(317)로 방향(316)을 따라 동기화 된 이동으로 초점 빔을 이동시키도록 명령할 것이고, 스캐너 모터(203 및 204)는 위치(317)에서 어떤 움직임도 없이 위치를 유지할 것이며, 한편 시스템은 오퍼레이터(25)에 의해 선택된 하나의 미리 설정된 에너지 펄스를 펄싱할 것이다.
펄스 지속시간이 종료시점에 도달하면, 시스템 CPU 컨트롤러(22)는 단계를 계속하고, 위치를 유지하고, 레이저를 펄싱하고, 전술한 바와 같이 패턴 경계 내의 모든 미리 결정된 복수의 분할 위치에 미리 결정된 에너지 펄스를 배치하기 위해 반복할 것이다.
사용되는 무작위 이동 알고리즘은 인접한 펄스 사이의 최대 물리적 거리를 유지하여 원하지 않는 열 상해의 축적 가능성을 줄이고 환자의 불편함을 줄이는 일종의 알고리즘이다.
도 3c는 예를 들어 오퍼레이터(25)가 패턴(320) 또는 패턴(321)으로부터 펄스의 분할 충전 밀도(fractionated filling density)의 미리 결정된 선택으로부터 선택할 수 있는 상기 바람직한 실시예를 도시한다. 상기 바람직한 실시예에서, 패턴(320) 및 패턴(321)은 동일한 패턴 유형 및 크기를 갖는다. 상기 패턴(320, 321)의 차이점은 패턴(320)의 밀도가 더 높은 밀도를 가지며, 더 적은 수의 미리 결정된 펄스 위치를 갖는 패턴(321)과 비교하여 패턴(320)에는 더 많은 수의 미리 결정된 펄스 위치가 있으므로, 패턴(321)은 더 낮은 밀도를 갖는다고 말할 수 있다.
도 3d는 상기 바람직한 실시예를 도시하며, 오퍼레이터(25)는 동일한 펄스 밀도를 갖는 이용 가능한 복수의 분할 패턴 크기의 미리 결정된 선택으로부터 선택할 수 있다. 오퍼레이터(25)는 동일한 펄스 밀도를 포함하는 패턴 크기(330) 또는 더 작은 크기(332)를 선택할 수 있다. 사전 프로그래밍 된 사용 가능한 크기 및 사용 가능한 펄스 밀도 목록에서 터치 패널(10)을 사용하여 오퍼레이터(25)가 선택을 수행한다.
상기 바람직한 실시예에서, 패턴 크기 및 펄스 밀도를 쉽게 변경할 수 있는 능력은 오퍼레이터가 처리된 조직 유형 및 신체의 조직 위치에 특정 레이저 펄스 선택을 맞출 수 있는 유연성을 가능하게 한다. 예를 들어, 오퍼레이터(25)가 인간의 눈 주위의 얼굴 피부를 치료하기 위해 상기 바람직한 실시예의 방사선 기반 장치를 사용할 때, 더 작은 패턴을 선택하면 긍정적인 임상 결과를 생성하고 원하지 않는 부작용, 특히 PIH의 위험을 줄이는 데 장치의 유용성을 높일 수 있다.
도 3e는 상기 바람직한 실시예를 예시하며, 오퍼레이터(25)는 동일한 펄스 밀도를 갖는 이용 가능한 복수의 분할 패턴 크기의 미리 결정된 선택으로부터 선택할 수 있다. 오퍼레이터(25)는 도 3d의 동일한 펄스 밀도를 포함하는 패턴 크기(330) 또는 더 작은 크기(332)를 선택할 수 있으며, 도 3d의 각각의 펄스(333)는 도 3d의 미리 결정된 형상을 형성하도록 이격된(335) 도 3e의 가우시안 에너지 분포(334)이다. 미리 결정된 거리(335)로 이격된 미리 결정된 가우시안 펄스 에너지(334)는 표피층(337) 및 진피층(337)으로 구성된 환자 피부(336) 상에 배치된다. 가우시안 펄스 에너지(334)는 인체 조직을 절제할 것이고, 이는 미리 결정된 가우시안 레이저 에너지 펄스가 이격되는 것과 동일한 거리(335)로 이격된 제거된 피부(339)의 샤프트인 것처럼 보일 조직 보이드(339)를 생성하는 표피 및 진피를 절제하는 것을 포함할 것이다. 표피층(337)과 진피층(338) 모두의 절제는 새로운 콜라겐, 새로운 히알루론산 및 기타 중요한 과정을 생성하는 내부 치유 과정의 캐스케이드를 시작할 바람직한 결과로써, 피부 항노화에 필수적이며 궁극적으로 노화의 징후를 역전시키는 더 젊고 유연하고 활력이 넘치는 피부로 피부 내부를 채운다. 이 바람직한 실시예에서, 레이저 에너지는 물 피크 흡수에서 작동하므로 절제 샤프트(339)는 본 발명의 주요 목적인 매우 낮은 열 손상 잔류물로 달성되어, 아시아인 및 더 어두운 피부 유형에서 PIH 부작용을 유발할 원치 않는 열 손상의 양을 줄인다.
도 3f는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예를 도시하며, 오퍼레이터(25)는 동일한 펄스 밀도를 갖는 이용 가능한 복수의 분할 패턴 크기의 미리 결정된 선택으로부터 선택할 수 있다. 복수의 레이저 에너지 펄스(342)는 도 3e의 표피층(337)의 매우 얇은 층을 절제하기 위해 소정의 에너지 레벨이 되도록 오퍼레이터(25)에 의해 선택될 것이다. 이 바람직한 실시예는 피부 항노화 및 노화 징후의 역전의 매우 중요한 부분이다. 본 발명의 목적은 PIH가 부작용으로 형성되는 것을 방지할 최소한의 열 잔류물로 피부층을 절제할 물 피크 흡수를 작동시키는 레이저를 사용하면서 표피(337)의 매우 얇은 층을 절제하는 것이다. 레이저 펄스 에너지(342)는 본질적으로 가우시안이기 때문에 빔 프로파일에 대해 상이한 두께의 표피를 절제할 것이다. 상기 바람직한 실시예에서, 시스템은 표피의 미리 결정된 층의 균일한 절제를 형성하기 위해 본 발명의 중요한 부분인 미리 결정된 중첩(341)을 생성하는 미리 결정된 공간에서 펄스 에너지(342)의 배치를 최적화할 것이다. 미리 결정된 복수의 펄스 레이저 에너지는 복수의 펄스를 더 멀리 이격시키는 링(340)에 배열되며, 즉 본 발명의 목적은 아시아인 및 더 어두운 피부에서 PIH 부작용을 유발할 수 있는 열 에너지의 축적을 최소화하기 위한 것이다. 이 또 다른 바람직한 실시예에서, 미리 결정된 다수의 펄스(342, 344)는 오퍼레이터(25)가 선택할 수 있는 미리 결정된 영역 커버리지 선택을 증가시키기 위해 미리 결정된 에너지 중첩(341)을 갖는 2개의 링으로 배열된다. 이 또 다른 바람직한 실시예에서, 미리 결정된 복수의 펄스(342, 344 및 345)는 오퍼레이터(25)가 선택할 수 있는 미리 결정된 영역 커버리지 선택을 증가시키기 위해 미리 결정된 에너지 중첩(341)을 갖는 3개의 링으로 배열될 것이다.
도 3g는 상기 바람직한 실시예를 도시하고, 도 3f의 미리 결정된 레이저 펄스(342, 344 및 345)는 미리 결정된 중첩부(341)로 배열된다. 복수의 레이저 펄스 각각은 가우시안 에너지 분포이며, 도 3g는 에너지 중첩(348)을 생성하는 미리 결정된 공간(347)만큼 이격된 가우시안 레이저 펄스(346)의 단면도를 도시한다. 상기 바람직한 실시예에서, 에너지 중첩은 표피의 특정한 미리 결정된 층의 균일한 절제 크레이터(349)를 생성할 표피층(337) 및 표피층(338)을 포함하는 인간 피부(336) 상에 배치된 균일한 에너지 분포를 생성할 것이다. 상기 실시예에서, 레이저 펄스 에너지는 피부 부위를 커버하기 위하여 특히 오퍼레이터가 인접한 펄스 사이의 거리를 가장 작은 거리로 유지하는 미리 결정된 링 형상을 선택하여 최소한의 열 잔류물로 표피층의 얇은 층을 절제할 물 피크 흡수에서 작동한다. 주름, 잔주름, 태양 손상 반점 색소 등과 같은 많은 노화 징후를 제거하기 위해 제어되고 미리 결정된 방식으로 표피층의 얇은 층을 제거하는 것은 잘 알려진 요구 사항이기 때문에, 본 발명의 중요한 목적은 아시아인 및 더 어두운 피부에서 PIH와 같은 부작용을 예방할 최소한의 열 에너지 잔류물로 예정된 얇은 표피층을 제거하는 것이다.
도 3h는 예로서, 오퍼레이터(25)가 밀도(354)를 갖는 링 형태 패턴 또는 밀도(358)를 갖는 패턴으로 배열된 복수의 펄스의 이용 가능한 분할 충전 밀도의 미리 결정된 선택으로부터 선택할 수 있는 상기 바람직한 실시예를 도시한다. 상기 바람직한 실시예에서, 패턴(354) 및 패턴(358)은 동일한 패턴 유형 및 크기를 갖는다. 상기 패턴의 차이점은 패턴(354)의 레이저 에너지 밀도가 더 높은 밀도를 갖는다는 것으로,
링 위치에 배열된 소정의 복수의 레이저 펄스의 수가 적은 패턴(358)과 비교하여 패턴(354)의 링 위치에 배열된 소정의 복수의 펄스의 수가 더 많다.
도 3i는 상기 바람직한 실시예를 도시하지만, 조작자(25)는 동일한 레이저 에너지 밀도를 갖는 이용 가능한 복수의 분할 패턴 크기의 미리 결정된 선택으로부터 선택할 수 있다. 오퍼레이터(25)는 패턴 크기(360) 또는 동일한 밀도의 링으로 배열된 복수의 레이저 에너지 펄스를 포함하는 더 작은 패턴 크기(362)를 선택할 수 있지만, 크기가 더 큰 패턴(360)은 더 작은 패턴(362)보다 더 많은 링을 가질 것이다. 사전 프로그래밍된 사용 가능한 크기 및 사용 가능한 레이저 에너지 펄스 밀도 목록에서 터치 패널(10)을 사용하여 오퍼레이터(25)가 선택을 수행한다. 상기 바람직한 실시예에서, 패턴 크기 및 레이저 에너지 펄스 밀도를 쉽게 변경하는 능력은 오퍼레이터가 치료된 조직 유형 및 신체의 조직 위치에 특정 레이저 에너지 펄스 선택을 맞출 수 있는 유연성을 가능하게 한다. 예를 들어, 오퍼레이터(25)가 인간의 눈 주위의 얼굴 피부를 치료하기 위해 상기 바람직한 실시예의 방사선 기반 장치를 사용할 때, 더 작은 패턴의 선택은 긍정적인 임상 결과를 생성하고 원하지 않는 부작용, 특히 PIH의 위험을 줄이는 데 있어 장치의 유용성을 증가시킬 것이므로, 패턴(362)은 눈 주위에 더 적합한 더 작은 크기라고 할 것이다.
도 3j는 상기 바람직한 실시예를 예시하고, 오퍼레이터(25)는 동일한 패턴 유형 및 크기를 갖는 이용 가능한 복수의 분할된 패턴 크기의 미리 결정된 선택으로부터 선택하고, 동일한 수의 링으로 패턴을 채울 수 있지만 상이한 레이저 에너지 밀도 커버리지를 가질 수 있다. 오퍼레이터(25)는 패턴 크기(350)를 선택하고 그것을 복수의 미리 결정된 숫자 링(351)으로 채울 수 있으며, 각각의 링은 링에 배열된 복수의 레이저 펄스의 동일한 강도를 포함한다. 오퍼레이터(25)는 동일한 크기 및 유형의 패턴(350)의 선택을 변경할 수 있고, 각 링이 2개의 링 레이아웃으로 배열된 동일한 강도의 복수의 레이저 펄스를 포함하는 복수의 미리 결정된 숫자 링(352)으로 이를 채울 수 있다. 오퍼레이터(25)는 또한 동일한 크기 및 유형의 패턴(350)의 선택을 변경할 수 있고, 각 링이 3개의 링 레이아웃으로 배열된 동일한 강도의 복수의 레이저 펄스를 포함하는 복수의 미리 결정된 숫자 링(353)으로 이를 채울 수 있다. 미리 결정된 각각의 선택은 동일한 패턴 유형 및 크기를 가지며 서로 동일한 거리에 동일한 수의 링이 배치되지만, 모든 링은 서로 다른 다수의 펄스를 가질 것이며, 따라서 링(350)은 더 높은 밀도를 가진 링(352)으로 패턴화하고 더 높은 밀도를 가진 링(353)으로 패턴화하기 위해 가장 낮은 밀도를 갖는 방식으로 에너지 밀도에 영향을 미친다. 상기 바람직한 실시예에서, 패턴 크기 및 펄스 밀도를 쉽게 변경할 수 있는 능력은 오퍼레이터가 치료된 조직 유형 및 신체의 조직 위치에 특정 레이저 펄스 선택을 맞출 수 있는 유연성을 가능하게 한다. 예를 들어, 오퍼레이터(25)가 사람의 입 주위의 안면 피부를 치료하기 위해 상기 바람직한 실시예의 방사선 기반 장치를 사용할 때, 에너지 밀도가 다른 패턴을 선택하면 긍정적인 임상 결과를 생성하고 원하지 않는 부작용, 특히 PIH의 위험을 줄이는 데 장치의 유용성이 높아진다.
도 3k는 상기 바람직한 실시예를 예시하며, 오퍼레이터(25)는 동일한 에너지 밀도를 갖는 이용 가능한 복수의 분할 패턴 크기의 미리 결정된 선택으로부터 선택할 수 있다. 오퍼레이터(25)는 각각의 링이 그들 사이의 거리(366)에 배치된 복수의 레이저 펄스(365)를 갖는 복수의 미리 결정된 수의 링을 갖는 육각형 패턴(364)을 선택할 수 있으며, 또는 그들 사이의 거리(366)에 배치된 복수의 레이저 펄스(365)를 각각 갖는 복수의 소정 수의 링을 갖는 정사각형 패턴(367)을 선택할 수 있으며, 또는 그들 사이의 거리(366)에 배치된 복수의 레이저 펄스(365)를 각각 갖는 복수의 미리 결정된 수의 링을 갖는 삼각형 패턴(368)을 선택한다. 선택은 미리 프로그래밍 되고 미리 결정된 형상, 크기 및 사용 가능한 레이저 펄스 밀도 목록에서 터치 패널(10)을 사용하여 오퍼레이터(25)에 의해 수행된다. 상기 바람직한 실시예에서, 패턴 형상 유형, 크기 및 레이저 펄스 밀도를 쉽게 변경하는 능력은 오퍼레이터가 치료된 조직 유형 및 신체의 조직 위치에 특정 레이저 펄스 선택을 맞출 수 있는 유연성을 가능하게 한다. 예를 들어, 오퍼레이터(25)가 인간 코 주위의 안면 피부를 치료하기 위해 상기 바람직한 실시예의 방사선 기반 장치를 사용할 때, 다양한 유형의 패턴을 선택하면 긍정적인 임상 결과를 생성하고 원하지 않는 부작용, 특히 PIH의 위험을 줄이는 데 있어 장치의 유용성이 높아진다.
도 3l은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예를 도시하지만, 오퍼레이터(25)는 미리 결정된 동일한 펄스 밀도를 갖는 복수의 분할된 패턴 크기를 미리 결정된 선택으로부터 선택할 수 있다. 복수의 레이저 에너지 펄스(370)는 상기 도 3f에서 상세히 설명된 바와 같이, 도 e의 표피층(337)의 매우 얇은 층을 절제하기 위해 미리 결정된 에너지 레벨이 되도록 오퍼레이터(25)에 의해 선택될 것이다. 복수의 레이저 펄스의 링(370)은 도 3f의 링(340)과 동일하지만, 링(340)의 정확한 중앙에 펄스(371)가 추가되고, 상기 펄스(371)는 진피층 깊숙이 조직을 절제하기 위해 미리 결정된 상이한 레이저 펄스 특성을 갖는다. 추가 펄스(371)와 함께 표피층의 얇은 층을 제거하여 진피층 깊숙이 침투할 수 있는 링(370)에 배열된 복수의 펄스에 대한 상기 조합은 본 발명의 목적 중 하나로 PIH와 같은 부작용 위험 없이 아시아인 및 어두운 피부를 젊어지게 하는 능력이다. 상기 바람직한 실시예에서, 오퍼레이터(25)는 본 발명의 주된 목적을 달성하기 위해 링의 중심에서 펄스(371)와 결합된 링(372) 또는 링(373)을 사용할 수 있다.
도 3m은 본 발명의 상기 바람직한 실시예를 예시하며, 도 3l의 표피층(337)을 통해 진피층(338)으로 깊숙이 절제하기 위해 미리 결정된 에너지 레벨을 갖는 링 중앙의 추가 펄스와 함께, 링(370)에 배열된 복수의 레이저 펄스를 소정의 에너지 레벨과 결합하여 표피층(337)의 얇은 층을 절제하는 것은 대칭인 얇은 절제된 표피 크레이터(374)를 생성할 것이다. 이는 복수의 펄스의 링에 의해 생성되고, 절제된 조직이 진피층 깊숙이 있는 링의 중심에 있는 깊은 절제된 샤프트(375)로 생성되기 때문이다. 상기 실시예는 위의 도 3e 및 3f에 설명된 바와 같이 피부 항노화 과정의 필수적인 부분인 빠른 회복을 촉진하기 위해 절제된 크레이트(374)와 깊은 절제된 샤프트(375) 사이의 모든 방향에서 건강한 조직 및 치료되지 않은 조직의 브릿지를 유지한다. 상기 실시예는 PIH와 같은 부작용 없이 동양인 및 어두운 피부를 젊어지게 하는 본 발명의 목적의 중요한 부분이다. 링에 배열된 소정의 복수의 레이저 펄스를 갖는 도 3m의 상기 실시예는 표피층의 얇은 층을 제거하여 주름, 일광 손상 반점, 결점 등과 같은 노화의 징후를 제거하고, 최소한의 열 에너지로 PIH와 같은 부작용을 방지하고 극도의 정밀도를 보장하는 동시에, 시스템은 도 3e 및 3g에 설명한 바와 같이 다른 미리 결정된 에너지로 또 다른 펄스를 배치하여 진피층 깊숙이 제거하여 내부 치유 및 항노화 과정을 시작한다.
도 4a는 본 발명에 따른 복수의 레이저 펄스 시퀀스를 개략적으로 도시한 그래프이다. 상기 그래프에서 x 축 분모는 403으로 나타낸 바와 같이 시간 척도를 나타내고, Y축 분모는 401로 나타낸 바와 같이 플루언스를 나타낸다. 400으로 표시되는 점선은 인체 조직 절제에 대한 플루언스 임계값을 나타낸다. 플루언스 임계값 e는 "e"(400)보다 높은 인체 조직에 전달되는 모든 펄스 플루언스는 인체 조직을 절제하지만 "e"(400) 미만의 플루언스를 갖는 펄스는 조직을 절제하지 않음을 의미하며, 오히려 에너지가 인체 조직에 흡수되어 상기 인체 조직에서 열로 바뀌어 열 손상을 유발할 수 있다. 인채 조직에 대한 절제 임계값은 많은 과학 논문에서 보고되었으며, J.T Walsh "Er:YAG Laser Ablation of Tissue: Measurement of Ablation Rates"는 절제 임계값 플루언스를 2 joule/cm2로 측정했다. 이 간행물은 다음 방정식에 따라 절제 깊이에 대한 플루언스(에너지 밀도) 관계를 설정했다:
Fl- 레이저 플루언스, Joules/cm2
Z- 레이저 절제 깊이, μm(절제 깊이가 100μm보다 큰 경우)
펄스당 에너지를 정의하려면 다음 방정식을 사용해야 한다:
E- 펄스 에너지, milli- Joules
Sz- 레이저 스폿 크기, μm
하나의 바람직한 실시예에서 레이저는 120㎛의 집속 레이저 빔 직경을 갖는 2,940nm에서 작동하는 중적외선 섬유 레이저이다. 상기 바람직한 실시예의 레이저에서, 절제 임계값은 0.23 milli- Joules일 것이다. 펄스(402)는 오퍼레이터(25)가 터치 패널(10)을 사용하여 펄스당 레이저 에너지를 프로그래밍하여 선택 가능한 깊이로 인체 조직을 절제하도록 미리 설정되어 있다. 복수의 미리 설정된 레이저 펄스(402) 각각은 전술한 바와 같이 펄스 위치(302)에서 시작하여 다음 위치로 선택된 패턴(300)(도 3a)의 각각의 상이한 위치에서 전달될 것이다. 각각의 펄스의 펄스 지속시간은 오퍼레이터(25)에 의해 미리 프로그래밍 된 정확한 양의 에너지를 인체 조직에 전달하기 위해 레이저 장치를 제어하는 장치 CPU 컨트롤러(22)에 의해 미리 설정될 것이다. 인접한 펄스(404) 사이의 시간 지속 시간은 스캐너 모터(203 및 204)가 다음 펄스 에너지가 다음 위치로 전달될 수 있기 전에 상기 레이저 빔을 위치에서 다음 위치로 반사시키는 미러를 이동시키기에 충분한 시간을 남기도록 CPU 컨트롤러(22)에 의해 제어되는 또 다른 미리 설정된 시간 지속 시간이다. 상기 바람직한 실시예에서 복수의 펄스 에너지는 원하는 절제 깊이에 기초하여 오퍼레이터(25)에 의해 미리 설정된다. 상기 바람직한 실시예에서, 400㎛의 절제 깊이에 대해 오퍼레이터(25)는 상기 설정된 계산 공식에 기초하여 복수의 레이저 펄스 에너지를 개별 펄스(402)당 9 milli-joules이 되도록 미리 설정할 것이다. 상기 바람직한 실시예에서 중적외선 섬유 레이저의 최대 레이저 출력은 10와트이고, 펄스당 9 milli-joules의 펄스 에너지를 생성하기 위해 레이저 펄스 지속 시간은 CPU 컨트롤러(22)에 의해 0.9밀리초가 되도록 다음 방정식으로 계산될 것이다:
P- 레이저 출력, watts
E- 레이저 펄스 에너지, milli-joules
τ- 레이저 펄서 기간, milli-seconds
또 다른 바람직한 실시예에서, 항노화를 위해 패턴이 사람의 안면 피부에 배치될 때, 펄스당 설정된 에너지는 특히 오퍼레이터(25)가 절제 깊이를 1mm 이상으로 설정할 경우 펄스 지속 시간으로 인해 환자의 불편함을 유발할 수 있다.
도 4b는 본 발명에 따른 복수의 레이저 펄스 시퀀스를 개략적으로 도시한 그래프이다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 단계에서 패턴(300)에 배치되고 위치(302)에서 시작하는 반복 프로세스를 수행하는 펄스(402)(도 4a)는, 시스템이 패턴 경계 내에서 미리 결정된 복수의 위치 각각에서 복수의 고체 펄스(402)를 사용할 때, 전술한 바와 같이 시간 지속 시간 지연(404)(도 4a)과 동일하도록 서브 펄스(413)의 각 버스트 사이의 미리 설정된 시간 지속 시간을 갖는 펄스 버스트(410)에 배열된 복수의 하위 펄스로 분할될 것이다. 배열된 복수의 서브-펄스의 한 가지 이점은 펄스 버스트(410)로, 더 긴 시간 동안 펄스당 에너지를 확산시키고 원하지 않는 열 상해의 축적을 낮출 것이기 때문에 환자의 불편함을 낮추는 것이다. 상기 바람직한 실시예에서, 펄스 버스트(410)는 CPU 컨트롤러(22)에 의해 설정된 펄스(411) 사이의 미리 설정된 시간 기간(412)을 갖는 4개의 서브 펄스(411)를 포함할 것이다. 상기 바람직한 실시예에서 레이저 선택 패턴(300)에서 302로부터 시작하는 각 위치에서 상기 개시된 공식으로부터 계산될 수 있는 원하는 절제 깊이의 오퍼레이터(25) 선택에 대응하여, 시스템은 펄스 버스트(411)당 동일한 총 에너지에 대해 각각의 인접한 서브 펄스(411) 사이에 시간 지연(412)을 갖는 4개의 서브 펄스(410)의 버스트를 전달할 것이다. 상기 바람직한 실시예는 예로서 4개의 서브-펄스를 갖는 펄스 버스트를 사용하고, 서브-의 수는 임의의 특정한 수로 제한되지 않으며, 펄스 버스트는 2 내지 "n"개의 서브-펄스를 포함할 수 있으며, 원하는 임상적 결과에 따라 달라진다. 본 출원에서 언급한 바와 같이, 상기 바람직한 실시예에서 레이저는 최대 수분 흡수인 2,940nm에서 작동하고, 인체 조직이 70% 이상의 수분을 함유하고 있기 때문에 인체 조직의 절제가 매우 효율적이다. 또한, 상기 작동 조건에서 인간 조직의 절제는 주변 조직에 열 손상을 거의 또는 전혀 남기지 않을 것이며 따라서 절제 구역은 레이저가 작은 혈관을 절제함에 따라 국소 출혈이 뒤따를 것으로 예상된다는 것이 많은 임상 간행물에 의해 주목된다. 이는 원하는 부상이 순수한 기계적 특성인 일부 임상 상황, 특히 기계적 절제 손상을 사용하여 약물을 조직에 효율적으로 전달하기 위해 약물을 다음과 같이 사용할 수 있는 경우에서 요구되는 효과일 수 있다. 도 4c는 본 발명에 따른 복수의 레이저 펄스 시퀀스를 개략적으로 도시한 그래프이다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 단계에서 패턴(300)에 배치되고 위치(302)에서 시작하는 반복 프로세스를 수행하는 펄스(402)(도 4a)는, 본 출원에서 앞서 설명한 복수의 서브 펄스 버스트(410)와 달리 펄스 버스트(420)로서 배열된 복수의 서브 펄스로 분할될 것이다. 상기 바람직한 실시예에서, 펄스 버스트(420)는 예로서 CPU 컨트롤러(22)에 의해 절제 임계값 "e"(400)보다 높게 미리 설정된 제1 펄스(421)를 포함하는 8개의 서브-펄스로 분할될 것이며, 펄스(421)와 다음 펄스(422) 사이의 시간 지연(423)이 뒤따른다. 펄스(422) 플루언스는 CPU 컨트롤러(22)에 의해 절제 임계치 "e"(400) 미만이 되도록 미리 설정되며, 이는 펄스당 더 낮은 레이저 전력에서 작동하는 방사선 기반 장치(18)에 의해 전달되어, 절제 임계값 "e"(400) 아래에서 플루언스를 생성하여 인체 조직을 약화시키지 않고 오히려 주변 조직을 가열하여 에너지를 축적하여 응고 효과를 생성하고 제어된 국부적 열 손상을 형성한다. 펄스(422) 다음에 CPU 컨트롤러(22)는 시간 지연(423)에 뒤따르는 동일한 미리 설정된 플루언스를 갖는 다음 서브 펄스(421)의 전달에 뒤따르는 또 다른 사전 프로그램 시간 지연(424) 및 임계값 "e" (400)미만의 동일한 미리 설정된 플루언스를 갖는 또 다른 펄스(422)를 추가한다. 상기 바람직한 실시예에서, 펄스 버스트(420)는 예로서, 패턴(300)에서 시작(302)하는 한 위치에 대한 펄스 버스트를 완료하기 위해 펄스(421)와 펄스(422) 사이의 시간 지연(423 및 424)을 가지며, 절제 임계값 "e" 이상인 미리 설정된 플루언스를 갖는 4개의 절제 서브-펄스(421), 및 절제 임계값 "e" 아래에 있는 미리 설정된 플루언스를 갖는 4개의 응고 서브 펄스(422)를 포함할 것이다. 다음 동일한 펄스 버스트(420)는 스캐너 모터(203 및 204)가 동기화 된 동작을 완료하도록 충분한 시간을 허용하도록 CPU 컨트롤러(22)에 의해 설정될 미리 프로그래밍 된 지연(425)을 갖는 패턴의 다음 위치로 전달되어 패턴(300)의 다음 위치에 레이저 에너지를 집중시킨다. 펄스 버스트(420)는 버스트 내의 펄스 수에 제한 없이 유사한 조합으로 임의의 복수의 펄스를 포함하도록 본 발명의 교시에 의해 구조화될 수 있다는 것을 지적하는 것이 중요하다. 펄스 버스트는 본 발명의 목적으로서 임의의 다른 순서로 배열된 "n: 절제 펄스의 수 및 "N" 응고 펄스의 수를 포함할 수 있다. 상기 바람직한 실시예에 따른 펄스 버스트에서 절제 펄스 에너지와 응고 펄스 에너지의 혼합은 중요한 이점을 가져오는 인간 조직의 의학적 치료에서 큰 요구사항이다; 첫 번째 장점은 이 장치를 사용하여 인체 조직을 절단할 때 응고 펄스와 절제-절단 펄스를 혼합하면 절단된 혈관을 응고시켜 출혈을 방지하고 오염을 방지하며 절단 부위의 빠른 치유를 도울 수 있다는 것이다. 혼합 펄스의 또 다른 이점은 장치가 사람의 피부, 특히 얼굴에 사용될 때 장치를 사용하여 절제 펄스를 진피층 깊숙이 전달하고 사전 프로그래밍 된 제어 양의 혼합을 전달하여 열 손상을 줄일 수 있다는 것이다. 피를 흘리고 불필요한 열 손상으로 인한 PIH 또는 기타 합병증의 위험 없이 효과적인 피부 항노화로 이어지는 치료 후 자연 치유 과정을 극대화한다. 진피층의 제어된 분할 열 손상은 새로운 콜라겐, 새로운 천연 히알루론산의 형성을 자극하는 안면 항노화의 필수 요소이며, 많은 환자에서 새로운 엘라스틴 생성으로 이어져 더 젊어 보이는 피부를 만든다.
도 5는 본 발명에 따른 인체 조직 절단 및 응고용 수술 기구의 개략도이다. 또 다른 바람직한 실시예에서 장치는 x-y 스캐너를 사용하지 않고 대신 오퍼레이터(25)에 의해 인체 조직(54) 위로 이동될 절단 및 응고 핸드피스를 사용한다. 장착 샤프트(50)는 핸드피스를 스캐너 어플리케이터(16)(도 1a)로 교체함으로써 어플리케이터 마운트 신속 분리(100)에 어셈블리를 연결한다. 레이저 빔은 개구(56)에 들어가 포커싱 렌즈(51)를 통해 전파된다. 핸드피스 샤프트(52)는 장치를 유지하기 위해 오퍼레이터(25)에 의해 사용되며, 팁 포인터(55)를 환자 조직(54)과 접촉시켜 집중된 레이저 에너지(53)를 치료될 인간 조직으로 향하게 한다. 상기 바람직한 실시예에서 오퍼레이터(25)는 핸드피스를 수동으로 이동시키면서 인간 조직을 절단하고 절제하기 위해 3개의 상이한 미리 프로그래밍 된 펄스 유형 중 임의의 것을 선택할 수 있다. 상기 바람직한 실시예의 이점은 임의의 원치 않는 열 손상에 의해 쉽게 손상될 수 있는 민감한 인체 기관을 치료하기 위해 임의의 열 손상 없이 매우 효율적으로 인체 조직을 절단할 수 있다는 것이다. 이러한 기관에는 인간의 뇌 조직, 인간의 성대, 인간의 안구 조직 등이 포함된다. 다른 덜 민감한 인간 조직을 치료할 때, 오퍼레이터(25)는 본 출원에서 설명된 바와 같이 임상적으로 원하는 결과를 달성하기 위해 응고 및 절제 펄스의 혼합을 포함하도록 장치를 프로그래밍할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따라 인간 조직을 절단하고 응고시키기 위해 광섬유를 사용하는 또 다른 수술 기구를 포함하는 또 다른 바람직한 실시예의 개략도이다. 이 바람직한 실시예에서, 광섬유의 사용은 사람의 귀, 코, 인후 또는 안구 조직과 같이 제한된 물리적 접근을 갖는 공동 또는 인체 부분에 있는 사람 조직에 레이저 에너지를 전달할 수 있게 한다. 상기 광섬유 장치는 퀵 디스커넥트(100)와 연결하기 위해 샤프트(61)를 사용하여 장착될 것이다. 레이저 빔(60)은 광 섬유(78)의 면에 포커싱 된 레이저 에너지로 또 다른 포커싱 옵틱스(67)를 통해 전파될 것이다. 광섬유 커넥터(63)는 광섬유 중심선이 레이저 초점 빔(68)과 동심으로 정렬될 수 있는 하우징(62)에 장착된다. 상기 광섬유는 오퍼레이터(25)가 인체 조직을 치료하는 인체 공동 내부에서 사용하는 동안 광섬유가 파손되는 것을 방지하기 위해 스테인레스 스틸 금속 튜브(64) 내부에 장착된다. 바람직한 실시예에서, 광섬유는 인간 조직을 포커싱 된 스캐너 빔으로 치료하기 위해 유사한 스폿 크기를 갖는 140㎛의 코어 직경을 갖는 사파이어로 만들어진다. 상기 바람직한 실시예의 장점은 좁은 위치에 있는 인체 조직에 접근하여 레이저 에너지를 전달하는 능력이다. 혼합 펄스를 사용하면 원치 않는 열 손상을 입히지 않고 접근이 어려운 부위에서 절제 조직 치료의 효과를 높일 수 있으며, 혼합 펄스의 다른 사전 설정에서 장치는 물리적 접근이 매우 어려운 장소에서도 원하는 임상 결과를 달성하기 위해 사전 프로그래밍 된 양의 응고 및 열 손상을 전달할 수 있다.

Claims (20)

  1. 가변 펄스 레이저 빔을 치료 부위에 조사하여 치료를 수행하는 레이저 수술 장치로서,
    a. 레이저 파장에서 광 에너지를 방출하는 레이저 소스로서, 물에서 상기 레이저 파장의 흡수는 피크 흡수이고, 상기 레이저 파장은 2,700nm 내지 3,500nm의 범위이며; 그리고
    b. 상기 레이저 소스에서 방출된 광 집속빔을 인체 생체 조직의 목표 부위에 전달하는 부분 광학 치료 시스템으로서, 상기 부분 광학 치료 시스템은 인체 조직 표면에서의 광학 빔의 크기, 인체 피부 표면에서의 치료 밀도 조정 및 그룹 형상으로 구성된 그룹에서 선택된 상기 광학 빔의 하나 이상의 파라미터를 조정하는 조정 메커니즘을 포함하며,
    c. 상기 레이저 소스에서 방출된 광학 집속 빔을 인체 생체 조직의 타겟 부위에 전달하는 분할 광학 치료 시스템으로서, 상기 분할 광학 치료 시스템은 인간 피부의 타겟 부위에 상기 광 집속빔을 무작위 순서로 배치하기 위한 조정 메커니즘을 포함하고; 그리고
    d. 상기 레이저 소스에서 방출된 광학 빔을 인체 생체 조직의 타겟 부위에 전달하는 분할 광학 치료 시스템으로서, 상기 분할 광학 치료 시스템은 각각의 펄스가 펄스당 상이한 사전 프로그래밍 된 플루언스 값을 갖는 치료된 인간 조직의 동일한 위치에 전달되는 그들 사이의 설정된 시간 공간을 갖는 복수의 사전 프로그래밍된 펄스를 전달하는 레이저 빔에 대한 조정 메커니즘을 포함하며,
    e. 상기 레이저 소스에서 방출된 광학 빔을 인체 생체 조직의 타겟 부위에 전달하는 분할 광학 치료 시스템으로서, 상기 분할 광학 치료 시스템은 각각의 펄스가 펄스당 사전 프로그래밍 된 플루언스 값을 가지고 치료된 인간 피부 영역에서 순차적으로 전달되는 사전 결정된 물리적 에너지 중첩을 형성하여 그들 사이의 설정 거리로 복수의 사전 프로그래밍 된 펄스를 전달하여 피부 두께가 10 μm 내지 200 μm 인 얇은 층을 제거하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조정 메커니즘에 의해 조정된 상기 파라미터는 인체 조직 표면에서의 광학 빔의 크기인 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조정 메커니즘에 의해 조정된 상기 파라미터는 인체 조직 표면에서의 광학 빔의 형상인 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조정 메커니즘에 의해 조정된 상기 파라미터는 인체 조직 표면에서의 광학 빔의 밀도인 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 조정 메커니즘에 의해 조정된 상기 파라미터는 상기 광학 집속 빔을 링 형태로 인체 피부의 타겟 영역에 배치하는 것인 장치.
  6. 제6항에 있어서, 100-2,000 미크론 (microns) 깊이의 조직 깊이를 절제하기 위해 상기 링의 중앙에 추가 레이저 펄스를 갖는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 조정 메커니즘에 의해 조정된 상기 파라미터는 펄스당 0.1 내지 100 Joules/cm2의 각각의 펄스 플루언스를 갖는 그들 사이의 설정 시간 공간을 갖는 사전 프로그래밍 된 복수의 펄스에 대한 것인 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 조정 메커니즘에 의해 조정된 상기 파라미터는 50 내지 5,000마이크로초(micro-seconds)의 그들 사이의 설정 시간 공간을 갖는 사전 프로그래밍 된 복수의 펄스에 대한 것인 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 조정 메커니즘에 의해 조정된 상기 파라미터는 각각의 교번 펄스가 펄스당 2 내지 100 Joules/cm2의 제1 플루언스를 가지고, 그 다음 변경 펄스가 0.1 내지 2.0 Joules/cm2의 플루언스를 가지는 방식으로 복수의 펄스에 대하여 그들 사이의 설정 시간 공간을 갖는 사전 프로그래밍 된 다수의 펄스에 대한 것인 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 레이저 소스로부터 방출된 상기 광학 집속 빔은 중적외선 섬유 레이저이고, 상기 섬유 레이저의 파장 범위는 2,800nm 내지 2950nm인 장치.
  11. 가변 펄스 레이저 빔을 치료하고자 하는 부위에 조사하여 치료를 수행하는 레이저 수술 장치에 있어서,
    a. 레이저 파장에서 광 에너지를 방출하는 레이저 소스로서, 물에서 상기 레이저 파장의 흡수는 피크 흡수이고, 상기 레이저 파장이 2,700nm 내지 3,500nm 범위이며, 그리고
    b. 상기 레이저 소스에서 방출된 광학 빔을 인간 생체 조직의 타겟 부위로 전달하는 광학 치료 시스템으로서, 상기 광학 치료 시스템은 광섬유를 포함하고, 그리고
    c. 상기 레이저 소스에서 방출된 광학 빔을 인체 조직의 타겟 부위에 전달하는 광학 치료 시스템으로서, 상기 광학 치료 시스템은 각각의 펄스가 펄스당 상이한 사전 프로그래밍 된 플루언스 값을 가지며, 치료된 피부의 위치에서 전달되는 그들 사이의 설정 시간 공간을 갖는 복수의 사전 프로그래밍 된 펄스를 전달하기 위해 레이저 빔에 대한 조정 메커니즘을 포함하는 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 조정 메커니즘에 의해 조정된 상기 파라미터는 펄스당 0.5 내지 100 Joules/cm2의 각각의 펄스 플루언스를 갖는 그들 사이의 설정 시간 공간을 갖는 사전 프로그래밍 된 복수의 펄스에 대한 것인 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 조정 메커니즘에 의해 조정되는 상기 파라미터는 50 내지 5,000마이크로초(micro-seconds)의 그들 사이의 설정 시간 간격을 갖는 사전 프로그래밍 된 복수의 펄스에 대한 것인 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 조정 메커니즘에 의해 조정된 상기 파라미터는 각각의 교번 펄스가 펄스당 2 내지 100 Joules/cm2의 제1 플루언스를 가지고, 그 다음 변경 펄스가 0.1 내지 2.0 Joules/cm2의 플루언스를 가지는 방식으로 복수의 펄스에 대하여 그들 사이의 설정 시간 공간을 갖는 사전 프로그래밍 된 다수의 펄스에 대한 것인 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 레이저 소스로부터 방출된 상기 광학 집속 빔은 중적외선 섬유 레이저이고, 상기 섬유 레이저의 파장 범위는 2,800nm 내지 2950nm인 장치.
  16. 제10항에 있어서, 상기 레이저 소스로부터 방출된 광학 빔을 인간 생체 조직의 타겟 영역으로 전달하는 광학 치료 시스템으로, 상기 광학 치료 시스템은 사파이어로 제조된 광섬유를 포함하며, 사파이어 섬유 직경은 100μm 내지 500μm 범위인 장치.
  17. 제10항에 있어서, 상기 레이저 소스로부터 방출된 광학 빔을 인간 생체 조직의 타겟 영역으로 전달하는 광학 치료 시스템으로, 상기 광학 치료 시스템은 집중된 핸드피스를 포함하는 장치.
  18. 가변 펄스 레이저 빔을 치료하고자 하는 부위에 조사하여 치료하는 레이저 수술 방법에 있어서,
    a. 레이저 파장에서 광 에너지를 방출하는 레이저 소스로서, 물에서 상기 레이저 파장의 흡수는 피크 흡수이고, 상기 레이저 파장은 2,700nm 내지 3,500nm의 범위인 레이저 소스; 그리고
    b. 상기 레이저 소스에서 방출된 광 집속빔을 인체 생체 조직의 타겟 부위에 전달하는 분할 광학 치료 시스템으로서, 상기 광학 치료 시스템은 인체 조직 표면에서의 광학 빔의 크기, 인체 피부 표면에서의 치료 밀도 조정 및 그룹 형상으로 구성된 그룹에서 선택된 상기 광학 빔의 하나 이상의 파라미터를 조정하는 조정 메커니즘을 포함하며,
    c. 상기 레이저 소스에서 방출된 광학 집속 빔을 인체 생체 조직의 타겟 부위에 전달하는 분할 광학 치료 시스템으로서, 상기 광학 치료 시스템은 인간 피부의 타겟 부위에 상기 광 집속빔을 무작위 순서로 배치하기 위한 조정 메커니즘을 포함하고; 그리고
    d. 상기 레이저 소스에서 방출된 광학 빔을 인체 생체 조직의 타겟 부위에 전달하는 분할 광학 치료 시스템으로서, 상기 광학 치료 시스템은 각각의 펄스가 펄스당 상이한 사전 프로그래밍 된 플루언스 값을 갖는 치료된 인간 조직의 동일한 위치에 전달되는 그들 사이의 설정된 시간 공간을 갖는 복수의 사전 프로그래밍된 펄스를 전달하는 레이저 빔에 대한 조정 메커니즘을 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 조정 메커니즘에 의해 조정된 상기 파라미터는 펄스당 0.2 내지 100 Joules/cm2의 각각의 펄스 플루언스를 갖는 그들 사이의 설정 시간 공간을 갖는 사전 프로그래밍 된 복수의 펄스에 대한 것인 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 조정 메커니즘에 의해 조정된 상기 파라미터는 각각의 교번 펄스가 펄스당 2 내지 100 Joules/cm2의 제1 플루언스를 가지고, 그 다음 변경 펄스가 0.1 내지 2.0 Joules/cm2의 플루언스를 가지는 방식으로 복수의 펄스에 대하여 그들 사이의 설정 시간 공간을 갖는 사전 프로그래밍 된 다수의 펄스에 대한 것인 방법.


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