專利名稱：選擇性光熱解治療方法
所屬領域與背景技術本發明與皮膚外科手術有關，具體說，與選擇性光熱解治療法有關，該法用于在不損傷周圍健康組織的情況下，消除太大以至于不能用目前已知方法消除的目標，如曲張靜脈。
選擇性光熱解治療法是于1983年由Anderson和Parrish提出的一種外科手術方法(“選擇性光熱解治療法通過對脈沖輻射的選擇性吸收進行準確顯微外科手術”，科學，220卷，524-527頁)，用以在對周圍健康組織最小程度損傷的情況下，去除皮膚上或其附近的某些病變的或難看的組織。被去除的組織必須具備的特點在于，其在某一電磁輻射波長下對光的吸收與周圍組織相比顯著的強。該方法包括用優先被目標吸收的脈沖電磁輻射對目標和周圍組織進行輻射，電磁輻射通常為可見光輻射。脈沖的能量和持續時間應使目標被加熱到70℃左右到80℃左右之間，在這一溫度下目標的蛋白質凝固。由于目標對于入射輻射的吸收強于周圍組織，周圍組織只是極輕微地加熱。
通常，輻射源為激光器，例如閃光燈脈沖染料激光器。激光源的優點在于其固有的單色性。其它的光源包括與窄帶過濾器結合使用的寬帶光源，例如在WO 91/15264中Gustaffson介紹的那樣。一種類似的裝置，被稱作“Photoderm-VL”，由ESC醫療系統制造。
對于選擇性光熱解治療法而言，適宜的目標包括胎記、葡萄酒色痣、蛛網狀靜脈以及曲張靜脈，由于含有比周圍組織更高的含氧合血紅蛋白的紅血球，因此所有這些目標比周圍組織更紅。Anderson和Parrish使用的光的波長為577納米，對應于577納米的氧合血紅蛋白的吸收帶。隨后585納米被確定為是更有效的波長(Tian，Morrison和Kurban“585納米用于處理葡萄酒色痣”，整形和修補性外科手術，86卷，第6期，1112-1117頁)。
對于脈沖持續時間的限制是周圍組織不許被加熱到其也開始凝固的溫度。當目標被加熱時，熱開始從目標向較冷的周圍組織擴散。為使周圍組織不被加熱到受損傷的溫度，脈沖長度必須被保持在目標的熱松弛時間數量級上。對于較小的目標，例如胎記、葡萄酒色痣、蛛網狀靜脈，典型的脈沖長度在百微秒數量級上，對于曲張靜脈，應采用的脈沖長度在毫秒數量級上。
在使用選擇性光熱解治療法處理曲張靜脈時產生一復雜情況。曲張靜脈周圍的正常組織一般包括其它血管，主要是毛細血管，也吸收入射輻射，但由于比曲張靜脈小得多，因此具有短得多的熱松弛時間。因此，從這些其它血管向周圍組織擴散的熱容易將周圍組織加熱到受損傷的溫度，從而產生傷疤。
發明不損傷周圍組織而有效去除較大外科手術目標，例如曲張靜脈，的選擇性光熱解治療法，其需求被廣泛認可，并具有顯著的優點。
發明綜述根據本發明，其提供了一種對被周圍組織包圍的目標進行選擇性光熱解治療的方法，該方法包括如下步驟(a)將目標和周圍組織加熱到正常體溫以上；(b)將目標加熱到70℃左右到80℃左右之間。
根據本發明，其提供了一種用于對被周圍組織包圍的目標進行選擇性光熱解治療的設備，該設備包括(a)用以產生寬帶電磁輻射的裝置；(b)用以產生至少一個基本上為單色電磁輻射脈沖的裝置，所述至少一個基本上為單色電磁輻射脈沖之中的每一個脈沖與所述寬帶電磁輻射基本上同步。
本發明的方法是基于這樣一個事實，即從較熱物體到較冷物體的熱擴散速率與物體間的熱梯度成比例。因此，將周圍組織加熱到高于正常體溫的某一溫度，但又不足以產生損傷，只有在此刻再將目標加熱到凝固點，于是產生了這樣一種環境，在這種環境下，一方面目標與周圍血管間的熱梯度，另一方面目標與其它周圍組織間的熱梯度，均足夠小不至于使周圍組織產生損傷。在本發明的上下文中，“正常體溫以上”是指至少為40℃左右的一溫度，但優選在55℃左右到65℃左右之間的某一溫度。而且，用于加熱目標的單色光脈沖可以比以往方法中的單色光脈沖具有更低的能量及更短的持續時間，因為所述目標從更高的初始溫度加熱。
本發明的裝置通過使用寬帶電磁輻射加熱周圍組織來達到這一目的。本發明的電磁輻射的波長范圍包括所有有效的電磁輻射波長，而且用于這一用途的有效光譜包括微波輻射；但優選的用于加熱周圍組織和目標的光譜為可見光輻射。用以產生寬帶光(白光)的優選裝置為高強度光源燈，如氙弧燈。該裝置包括一使從光源燈發出的光產生脈沖的機構。該機構可以包括用以控制輸入光源燈的電流的回路(例如，該機構可以通過開和關光源燈進行運轉)；或可以包括機械快門。
有兩種用以產生用于加熱目標的基本上為單色輻射的方法。第一種為激光器，其在所需波長下運轉，優選位于570納米左右到610納米左右間的波長。第二種為將源自高強度光源燈的光通過一適當的波長選擇裝置，例如一窄帶過濾器或一單色儀。
本發明的裝置使單色光脈沖與寬帶電磁輻射同步，采用的是眾所周知的方法，以確保在單色光脈沖被打開而進一步加熱目標前，周圍組織已充分被加熱，同時以確保在周圍組織有機會冷卻前目標被進一步加熱。總之，這意味著如果寬帶電磁輻射進行脈沖，那么每一個單色光脈沖與一個寬帶脈沖基本上同步。其中，“基本上同步”意思是單色光脈沖要么在寬帶脈沖打開時被打開，或者在寬帶脈沖被關閉后立即被打開。
其中，

圖1為本發明裝置的優選實施例的簡圖，其中單色光的光源為激光器；圖2為圖1裝置的脈沖時間表；圖3為本發明裝置的優選實施例的簡圖，其中單色光的光源與寬帶光的光源相同；圖4為圖3裝置的脈沖時間表；
圖5為圖4裝置的一替代實施例；圖6為圖5裝置的脈沖時間表。
優選實施例的說明本發明涉及一種對于相當大的外科手術目標進行選擇性光熱解治療的方法和設備。具體說，本發明可以用于去除曲張靜脈和相似的發生病變的或難看的組織，同時對于周圍健康組織只有最小程度的損傷。
本發明的選擇性光熱解治療法的原理及其裝置的操作可以參照附圖及下述說明予以更好地理解。
現在來看附圖，圖1為本發明裝置的優選實施例的簡圖。高強度光源燈10的作用在于其為寬帶光(白光)14的光源。由于燈10發出的光各個方向都有，拋物線狀反射器12和凹透鏡16被提供用以使寬帶光14平行，于是由光源燈10發出的所有能量基本上均被傳送到目標和周圍組織上。激光20也朝向目標和周圍組織發出基本上的單色光24，優選585納米的波長。控制系統30向光源燈10和激光20提供能量，同時按照圖2所示關開光源燈10和激光20。
優選地，光源燈10為氙弧燈。優選地，激光20為閃光燈脈沖染料激光器，例如由Candela Corporation of Wayland MA制造的ScleroLASER。
圖2為圖1裝置的脈沖時間表。圖2中實線代表寬帶光14的脈沖持續時間和強度。圖2中虛線代表單色光24脈沖的持續時間和強度。寬帶光14在T0時刻被打開，然后保持足夠長的時間直至T2時刻，從而使目標和周圍組織被加熱到60℃左右。當周圍組織的溫度接近所需終值時，單色光24在T1時刻被打開，然后保持至T3時刻，保持的時間足夠長以使目標凝固，但不能過于長從而使周圍組織受到損傷。優選地，單色光脈沖的持續時間在0.1毫秒左右到10毫秒左右之間。
圖3為本發明裝置的另一優選實施例的簡圖。在該實施例中，光源燈10所起的作用在于，對于目標和周圍組織而言，其既為寬帶輻射的光源，又為與其相關聯的單色輻射的光源。在該實施例中，機械快門32用以使寬帶光14交替地通過或被阻塞，從而使從該設備中發出的光產生脈沖。一旋轉的圓形過濾器具有兩部分，白色部分36和彩色部分38，用以過濾通過快門32的寬帶脈沖。白色部分36將所有波長的強度均減弱到基本上相同的程度，因此提供具有適當強度和持續時間的寬帶脈沖將目標和周圍組織加熱到60℃左右。彩色部分38將除以585納米波長為中心的窄帶光以外的光強度減弱。控制系統30使快門32和過濾器34運動同步以按照圖4的脈沖時間表提供光脈沖的。
注意到，光源燈10在圖3的實施例中要比在圖1的實施例中具有更高的能量。原因在于，在圖3的實施例中，光源燈10必須提供足夠的位于585納米附近的光能量來使目標凝固。正是由于該原因的存在，在該實施例中才要求過濾器34具有白色部分36。
圖4為圖3設備的脈沖時間表。與圖2相同，實線代表寬帶脈沖，虛線代表單色光脈沖。在T0時刻，隨著過濾器34位置的變動，使白色部分36成為寬帶光14的通路，快門32打開讓寬帶光14通過白光部分36，且光強被減弱。在T1時刻，過濾器34轉動，彩色部分38插入寬帶光14的光路。在T2時刻，所有的寬帶光均通過彩色部分38，以至于從該設備中發出的光基本上為單色光。在T3時刻，快門32被關閉，單色光脈沖被終止。
圖5為圖3替代設備的簡圖。在圖5的設備中，可移動鏡40用來將通過快門32的光反射到固定鏡41和單色儀42。圖5的設備按圖6所示的脈沖時間表產生脈沖，其中，實線仍代表寬帶脈沖，虛線代表單色光脈沖。在T0時刻，隨著動鏡40撤出，快門32打開，使寬帶光14通過用來減弱強度的過濾器44，從而到達目標和周圍組織。與過濾器34的白色部分36相象，用來減弱強度的過濾器44將所有波長的光的強度均減弱到基本上相同的程度，以提供具有適宜持續時間和強度的寬帶脈沖來將目標和周圍組織加熱到60℃左右。在T1時刻，可移動鏡40回到原位，使寬帶脈沖終止，同時反射寬帶光14使其通過固定鏡41，單色儀42，從而產生單色光脈沖。于是，單色光脈沖在寬帶脈沖終止后立即產生。通過單色儀42的光只是以波長585納米為中心的較窄的光譜的光。在T2時刻，快門32關閉，使單色光脈沖終止。
盡管本發明盡針對有限的實施例進行了說明，但應理解的是，該發明可進行眾多的變動，修改和應用。
權利要求
1．一種對被周圍組織包圍的目標進行選擇性光熱解治療的方法，該方法包括如下步驟(a)將目標和周圍組織一同加熱到正常體溫以上；且(b)進一步將目標加熱到70℃左右到80℃左右之間。
2．根據權利要求1的方法，其中所述將目標和周圍組織一同加熱到正常體溫以上是指加熱到55℃左右到65℃左右之間的某一溫度。
3．根據權利要求1的方法，其中所述將目標和周圍組織一同加熱到正常體溫以上是通過使用電磁輻射實現的。
4．根據權利要求3的方法，其中所述電磁輻射是指微波輻射。
5．根據權利要求3的方法，其中所述電磁輻射是脈沖的。
6．根據權利要求5的方法，其中所述電磁輻射是由至少包含一盞燈的光源產生的。
7．根據權利要求6的方法，其中所述脈沖是由包含至少一個快門的機構產生的。
8．根據權利要求1的方法，其中所述對目標的進一步加熱是通過使用脈沖實現的，實質上是單色電磁輻射。
9．根據權利要求8的方法，其中所述電磁輻射的特點在于其波長在570納米左右到610納米左右之間。
10．根據權利要求8的方法，其中所述電磁輻射是由激光器產生的。
11．根據權利要求8的方法，其中所述電磁輻射是由一系統產生的，該系統包括(a)至少一光源燈；(b)一波長選擇機構。
12．根據權利要求11的方法，其中所述波長選擇機構包括至少一個濾波器。
13．根據權利要求11的方法，其中所述波長選擇機構包括至少一個單色儀。
全文摘要
一種對被周圍組織包圍的外科手術目標進行選擇性光熱解治療的方法和設備。該目標和周圍組織被加熱到60℃左右。然后,目標優選被單色光加熱到凝固點。凝固目標與周圍組織的溫差足夠微小使從目標向外擴散的熱不會損傷周圍組織,甚至在目標相當大的情況下,如曲張靜脈,也不會損傷周圍組織。
文檔編號A61B17/00GK1299295SQ98814001
公開日2001年6月13日 申請日期1998年4月30日 優先權日1996年9月4日
發明者齊奧恩·阿扎爾 申請人:萊蒂恩思公司