KR102405083B1 - 다중 빔 조직 치료를 위한 레이저 시스템 - Google Patents

다중 빔 조직 치료를 위한 레이저 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조직 치료 용도에서 다수의 레이저 에너지 빔을 투여하기 위한 레이저 시스템 및 방법을 제공한다. 이 시스템은 조직에서 공간적으로 분리된 중첩 영역과 비중첩 영역의 분배 패턴으로 빔을 동시에 가한다. 동시 투여 및 분배 패턴은 조직에 다수의 레이저 빔의 순차적인 적용을 특징으하는 광 산란 효과를 발생시키지 않으면서 빔이 조직 내에서 전파되도록 한다.

Description

다중 빔 조직 치료를 위한 레이저 시스템{LASER SYSTEM FOR MULTIPLE BEAM TISSUE THERAPY}
본 발명은 치료 전자기 방사선 시스템, 특히 조직 치료에 사용하기 위한 레이저 시스템에 관한 것이다.
현재 시중에는 2개 이상의 파장의 레이저 에너지를 공간적, 프랙셔널한(fractional) 형태로 전달할 수 있는 레이저 또는 레이저 핸드 피스가 없다. 한 파장의 레이저 에너지를 전달할 수 있는 프랙셔널 레이저가 존재한다. 그러나 레이저 치료는 일반적으로 피부 병리와 같이 적용되는 병리를 성공적으로 치료하기 위해 서로 다른 에너지 양상이 필요하다. 예를 들어, 일광탄력섬유증(solar elastosis)으로인한 진피 주름(dermal rhytid)의 치료는 피부가 망상 진피 및 유두 진피를 포함하여 피부 구획으로부터 치료적 사이토카인을 방출하도록 유도하기 위해 피부에 대한 깊은 레이저 효과 및 표면적인 레이저 효과를 필요로 한다. 그러나, 여러 파장의 레이저 에너지를 순차적으로 적용하면 치료가 손상된다. 제 1 파장의 레이저 에너지로 피부를 조사하면 피부 내의 조직을 응고시키고 부풀게 함으로써 피부를 변형시킨다. 이러한 효과는 피부 내에서 레이저 광의 전파를 변경하여, 응고되고 부은 피부가 피부를 치료하기 위한 노력으로 적용되는 제 2 파장의 레이저 에너지를 삼켜서 산란시킬 수 있도록 한다. 또한, 치료되고 부은 피부층은 레이저 손상에 의해 방출되는 치료용 사이토카인을 흡수하는 능력이 억제된다. 레이저 파장이 3, 5 및 10 마이크로미터인 경우와 같이 파장의 에너지 빔 중 하나가 조직의 물에 흡수되면 여러 레이저 파장의 순차적 적용의 결함이 훨씬 더 커진다.
상이한 파장의 레이저 에너지의 순차적 적용과 관련된 문제의 다른 예는 피부 모세 혈관 확장증의 레이저 요법에 의해 제공된다. 피부 모세 혈관 확장증에 대한 현대의 레이저 치료는 적혈관을 응고시키기 위해 528nm 내지 595nm 범위의 레이저 파장을 방출하는 제 1 레이저 시스템을 적용하는 후속 레이저 시스템의 적용(즉, 소형 모세 혈관 확장증) 및 청색 혈관을 응고시키기 위해 810nm 내지 1080nm 범위의 레이저 파장을 방출하는 제 2 레이저 시스템의 후속 적용(즉, 큰 모세 혈관 확장증)을 포함한다. 따라서, 피부 모세 혈관 확장증에 대한 현재의 레이저 치료는 피부에서 적색 및 청색 혈관 둘 다를 응고시키기 위해 상이한 파장을 갖는 별개의 레이저 치료 시스템의 사용을 필요로 하여, 치료가 비효율적이고 복잡하며 비용이 많이 들게 한다.
따라서, 당 업계에서 필요한 것은 치료된 조직 내의 파장들 사이에 간섭을 일으키지 않고 단일 레이저 유닛의 사용을 통해 다수의 파장의 레이저 에너지를 동시에 전달할 수 있는 효과적인 레이저 치료 시스템이다.
본 발명은 단일 적용에서 단일 유닛을 사용하여 다중 파장의 레이저 에너지를 동시에 전달하는 치료 레이저 시스템을 제공한다. 레이저 시스템은 일반적으로 조직이 별도의 적용에서 여러 파장의 레이저 에너지로 처리될 때 발생하는 파장들 사이의 간섭을 발생시키지 않고 여러 파장의 레이저 에너지를 전달한다. 본 발명은 치료되는 조직의 공간적으로 분리되고 중첩되는 영역에서 동시에 파장을 전달함으로써 파장의 간섭을 피할 수 있다. 파장을 동시에 전달함으로써, 다수의 레이저 에너지 파장의 효과가 조직에서 순간적으로 생성되므로, 선행하는 치료 파장의 초기 적용에 의해 필연적으로 손상될 후속 파장의 별도의 적용이 필요하지 않다. 또한, 본 발명의 레이저 시스템은, 2개의 파장의 레이저 에너지가 동일한 조직 영역에 적용되지 않도록 하여 치료된 조직이 레이저 치료의 제 2 파장의 전파를 방해하지 않도록 처리된 조직상의 파장 빔을 공간적으로 분리할 수 있다. 다수 파장의 레이저 에너지의 공간적 분리는 또한 레이저 에너지가 상이한 영역 및 상이한 깊이에서 조직을 관통할 수 있게 하여, 동일한 조직 내의 상이한 위치에서 상이한 치료적 사이토카인을 방출하도록 조직을 자극한다.
도 1은 본 발명의 레이저 시스템의 실시 예를 도시한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 레이저 시스템에 의해 제공되는 비한정적 빔 분배 패턴의 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 레이저 시스템에 의해 제공되는 비한정적이며 겹치지 않는 빔 분배 패턴의 단면도를 도시한다.
도 2b는 본 발명의 레이저 시스템에 의해 제공된 비한정적이며 완전히 중첩되는 빔 분배 패턴의 단면도를 도시한다.
도 2c는 본 발명의 레이저 시스템에 의해 제공되는 비한정적이고 부분적으로 중첩되는 빔 분배 패턴의 단면도를 도시한다.
도 2d는 조직에서 겹치지 않는 레이저 에너지 파장의 동시 적용의 효과를 나타내는 도 2a의 패턴의 빔 분포의 측면도이다.
도 2e는 조직에서 완전히 중첩되는 레이저 에너지의 파장의 동시 적용의 효과를 나타내는 도 2b의 패턴의 빔 분포의 측면도이다.
도 2f는 조직에서 레이저 에너지의 부분적으로 중첩되는 파장의 동시 적용의 효과를 나타내는 도 2c의 패턴의 빔 분포의 측면도이다.
도 3은 마이크로파 방사선을 방출하도록 되어 있는 팁을 갖는 본 발명의 레이저 시스템의 실시 예를 도시한다.
도 4는 비간섭성 광을 방출하도록 되어 있는 팁을 갖는 본 발명의 레이저 시스템의 실시 예를 도시한다.
도 5는 초음파 에너지를 방출하도록 되어 있는 팁을 갖는 본 발명의 레이저 시스템의 실시 예를 도시한다.
[정의]
본원에 사용된 용어 "약(about)"은 참조되거나, 참조된 수량, 레벨, 값, 수, 빈도, 백분율, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이의 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2% 또는 1 %까지(+/-) 변하는 수량, 레벨, 값, 수, 빈도, 백분율, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본원에 사용된 어구 "피부 질환(skin condition)"은 주름(wrinkle), 피부 탄력 상실, 피부 광노화, 흉터, 깊은 주름(rhytid), 여드름, 모세 혈관 확장증(telangiectasia), 백반증(vitiligo), 피부 병변(skin lesions), 문신 제거, 안검 하수(blepharoptosis) 및 이들의 조합을 포함하되 이에 한정되지 않는 피부에 영향을 미치는 상태 또는 장애를 지칭한다.
본원에 사용된 어구 "피부 병변"은 양성 성장 및 병변(예를 들어, 광선 각화증(actinic keratosis)), 종양성 병변(예를 들어, 흑색종(melanoma), 기저 세포 암종(basal cell carcinoma) 및 편평 세포 암종(squamous cell carcinoma)), 피부 상처(예를 들어, 화상, 외과적 창상, 상처, 및 찰과상), 당뇨성 궤양 및 욕창을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "치료하다", "치료하는" 및 "치료"는 질병 또는 질환의 진행 또는 증상을 변경, 완화, 개선, 예방, 감소 또는 역전시키려는 시도에서 질병 또는 질환의 임상적 개입을 지칭할 수 있다.
본원에 사용된 어구 "사이토카인 프로파일"은 조직 또는 세포의 집합을 레이저 에너지와 접촉시킴으로써 생성된 조직 또는 세포의 집합으로부터 방출되는 사이토카인, 케모카인 및 다른 생체 분자를 지칭한다. 접촉은 조직 또는 세포의 집합이 파열, 소작, 가열 또는 그렇지 않으면 손상되는 것을 초래할 수 있다. 사이토카인 프로파일은 표피, 유두 진피 및 진피와 같은 피부 하나 이상의 피부 구조로부터 방출될 수 있다.
본 발명은 피부의 질환과 같은 조직 질환의 치료에서 다중 파장의 레이저 에너지를 전달하기 위한 레이저 시스템 및 방법에 관한 것이다. 레이저 시스템은 적용되는 조직에서 파장이 서로 간섭하지 않고 여러 파장의 레이저 에너지를 전달한다. 레이저 시스템은 공간적으로 분리된 적용 영역에서 겹치는 파장과 겹치지 않는 파장을 동시에 전달하여 파장의 간섭을 피할 수 있다.
도 1은 본 발명의 레이저 시스템의 실시 예를 도시한다. 이 실시 예에서, 레이저 시스템(1)은 전원 코드(9)를 통해 전원(2)과 전기 통신한다. 레이저 시스템(1)은 빔(5.1)을 생성하는 레이저(6) 및 빔(5.1)을 생성하는 레이저(5)를 갖는다. 레이저(5) 및 레이저(6)는 고체 레이저, 레이저 다이오드 레이저(예를 들어, 다이오드 펌핑 파이버 레이저 및 다이오드 펌핑 Tm-도핑 파이버 레이저), 가스 레이저, 화학 레이저, 염료 레이저, 금속 증기 레이저, 반도체 레이저 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 레이저(5)는 레이저 다이오드일 수 있고, 레이저(6)는 고체 레이저일 수 있다. 대안적으로, 레이저(5) 및 레이저(6)는 동일한 유형의 레이저일 수 있다. 예를 들어, 레이저(5) 및 레이저(6)는 한 쌍의 가스 레이저, 한 쌍의 레이저 다이오드 또는 한 쌍의 고체 레이저일 수 있다. 본 발명의 일부 측면에서, 레이저(5) 및 레이저(6)는 피부 레이저, 안과 레이저, 외과용 레이저 또는 미용 레이저이다. 레이저(5) 및 레이저(6)는 다이오드 펌핑 Tm-도핑 파이버 레이저 및 고체 상태 Er: YSGG 레이저를 포함하는 레이저들의 조합일 수 있다. 본 발명의 일부 측면에서, 레이저(5) 및 레이저(6)는 레이저 다이오드 또는 다이오드 펌핑 섬유 레이저이다. 레이저 다이오드는 개별적으로 천분의 1 와트, 백분의 1 와트, 10 분의 1 와트, 반 와트, 1 와트, 1 더즌(one dozen) 와트, 2 더즌(two dozen) 와트, 3 더즌 와트, 4 더즌 와트, 5 더즌 와트, 6 더즌 와트, 7 더즌 와트 이상의 전력을 가질 수 있다. 레이저(5) 및 레이저(6)는 펄스 빔 모드, 연속 빔 모드 또는 이들의 조합으로 레이저를 생성할 수 있다. 예를 들어, 레이저(5)는 펄스 모드에서 빔(5.1)을 생성할 수 있는 반면, 레이저(6)은 연속 모드에서 빔(6.1)을 생성할 수 있다. 펄스 빔 모드는 약 12 펨토초에서 약 1초 이상의 지속 시간을 갖는 펄스를 생성할 수 있다. 본 발명의 일부 측면에서, 레이저 시스템(1)은 레이저 핸드피스이다.
본 발명의 적어도 하나의 측면에서, 빔(5.1) 및 빔(6.1)은 상이한 파장을 갖는다. 빔(5.1) 및 빔(6.1)은 약 540nm, 약 700nm, 약 810nm, 약 980nm, 약 1064nm, 약 1300nm, 약 1440nm, 약 1450nm, 약 1550nm, 약 1927nm, 약 1940nm, 약 2790nm, 약 2790nm, 약 2940nm 및 약 10600nm에서 선택된 상이한 파장을 가질 수 있다. 빔(5.1) 및 빔(6.1)의 파장에 대한 비한정적인 페어링은 약 1550nm 및 약 1930nm, 약 980nm 및 약 1550nm, 약 980nm 및 약 1930nm, 약 810nm 및 약 1030nm, 약 1440nm 및 약 1930nm, 약 532nm 및 약 540nm, 약 532nm 및 약 980nm, 약 1927nm 및 약 1440nm, 약 577nm 및 약 980nm, 약 540nm 및 약 980nm을 포함하되 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 적어도 하나의 측면에서, 빔(5.1) 및 빔(6.1)은 여기에 개시된 파장을 포함하지만 이에 한정되지 않는 동일한 파장을 가질 수 있다. 빔에 대한 파장은 레이저 에너지로 조명되고자 하는 조직 또는 세포들의 그룹 내에서 전파하는 능력에 기초하여 선택될 수 있으며, 색소포(chromatophore)는 특정 파장의 레이저 에너지를 선택적으로 흡수하는 것으로 이해된다.
레이저 시스템(1)은 빔(6.1)을 분배하기 위해 레이저(6)와 광학 통신하는 프랙셔널(fractional) 스캐너(7) 및 빔(5.1)을 분배하기 위해 레이저(5)와 광학 통신하는 프랙셔널 스캐너(8)를 포함한다. 본 발명의 일부 측면에서, 프랙셔널 스캐너(7 및 8)는 레이저 광의 원하는 분배 패턴을 생성하기 위해 미러의 각각의 빔을 반사하는 방식으로 미러를 이동시키도록 되어 있는 스캐너 모터(미도시)와 기계적으로 통신하는 광학 레이저 미러다. 모터는 레이저 광의 원하는 분배 패턴으로 빔(5.1 및 6.1)을 반사하고 분배하는 방식으로 스캐너(7 및 8)를 이동시키는 이동 패턴을 실행하기 위해 레이저 시스템(1) 내의 프로세서(미도시)로부터 명령을 수신하도록 되어 있다. 예를 들어, 프랙셔널 스캐너(7)는 빔(6.1)을 반사하여 빔 분배 패턴(6.2)을 달성하는 제 1 패턴에 따라 모터에 의해 이동될 수 있는 반면, 프랙셔널 스캐너(8)는 빔(5.1)을 반사하여 빔 분배 패턴(5.2)을 달성하는 제 2 패턴에 따라 모터에 의해 이동될 수 있다. 프랙셔널 스캐너(7 및 8)는 빔에 대한 분포 스팟의 수를 제어할 수 있으며, 여기서 모터 속도가 더 빠를수록 더 많은 분배 지점을 제공하고, 더 느린 모터 속도는 더 적은 분배 지점을 제공한다. 프랙셔널 스캐너(7) 및 프랙셔널 스캐너(8)는 중첩 빔, 부분 중첩 빔, 비중첩 빔 및 이들의 조합으로부터 선택된 패턴으로 빔(5.1) 및 빔(6.1)을 분배하도록 각각의 모터에 의해 이동될 수 있다. 본 발명의 일부 측면에서, 스캐너 모터는 하나 이상의 솔레노이드, 하나 이상의 자기 코일 또는 이들의 조합으로 대체된다.
본 발명의 일부 측면에서, 스캐너(7 및 8)는 한 쌍의 대향 평면 표면들을 갖는 빔 분리 윈도우다. 빔 분리 윈도우는 사파이어, 열전도성 유리, 또는 레이저 광을 투과시키기에 적합한 다른 재료로 구성될 수 있다. 빔 분리 윈도우는 빔(5.1 및 6.1)이 윈도우의 평면 표면에 수직이거나 일반적으로 수직인 배향으로 빔 분리 윈도우와 접촉하도록 레이저 시스템(1) 내에 배열될 수 있다. 각각의 빔 분리 윈도우는 레이저 에너지의 투과를 차단하는 적어도 하나의 평면 표면상에 코팅을 포함한다. 코팅은 하나 이상의 파장의 레이저 에너지를 차단할 수 있다. 코팅에 적합한 재료는 증발된 금속 필름(예를 들어, 알루미늄 및/또는 금), 실리카, 스칸듐 산화물, 마그네슘 플루오라이드, 하프늄 플루오라이드 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 코팅은 레이저 빔의 적어도 일부가 빔 분리 윈도우를 통해 투과되어 원하는 빔 분배 패턴을 생성할 수 있게 하는 하나 이상의 개구를 갖는다. 예를 들어, 스캐너(7)의 빔 분리 윈도우는 빔(5.1)을 복수의 빔으로 분할하기 위해 코팅 내에 복수의 개구를 가질 수 있는 반면, 스캐너(8)의 빔 분리 윈도우는 더 작은 단면을 갖는 빔에 빔(6.1)을 제한하도록 그 코팅에서 단일 개구를 포함한다. 이러한 구성에서, 레이저(5 및 6)는 윈도우상의 코팅에서 개구의 적어도 일부를 덮기에 충분히 큰 단면으로 그들 각각의 빔을 생성하는 것으로 이해될 것이다. 윈도우의 개구는 중첩 빔, 부분 중첩 빔, 비중첩 빔 및 이들의 조합으로부터 선택된 빔 분배 패턴으로 빔(5.1 및 6.1)을 투과시키도록 배열될 수 있다. 코팅의 개구는 본 명세서에 개시된 바와 같은 빔 분배 패턴(5.2) 및 빔 분배 패턴(6.2)에 대한 다양한 구성을 생성하도록 배열될 수 있다.
도 1은 환자의 피부(20) 상의 비한정적인 빔 분배 패턴을 도시하고, 여기서, 프랙셔널 스캐너(8)가 빔 분배 패턴(5.2)에 따라 빔(5.1)을 분배하도록 되어있고, 프랙셔널 스캐너(7)가 빔 분배 패턴(6.2)에 따라 빔(6.1)을 분배하도록 되어 있어서, 빔(5.1)은 빔(6.1)에 의해 접촉되는 피부(20)의 영역을 둘러싸는 패턴으로 피부(20)와 접촉한다. 이 패턴에서, 공간적으로 분리된 비 중첩 영역에서 빔(5.1 및 6.1)은 피부(20)를 접촉한다. 피부(20)의 측면도는 빔(6.1)의 빔 전파 프로파일(6.3)보다 빔(5.1)이 피부(20) 내에서 더 깊게 전파할 수 있음을 나타내는 빔 전파 프로파일(5.3)을 도시한다. 피부(20)의 측면도는 빔이 전파하는 피부(20)의 영역이 공간적으로 분리되고 겹치지 않음을 추가로 보여준다.
프랙셔널 스캐너(7) 및 프랙셔널 스캐너(8)는 도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시된 비한정적인 패턴과 같은 다른 빔 분배 패턴을 제공하도록 되어있을 수 있다. 도 2a는, 스캐너(8)가 빔 분배 패턴(5.2)에 따라 빔(5.1)을 분포시키고, 스캐너(7)는 빔 분배 패턴(6.2)에 따라 빔(6.1)을 분포시켜서, 빔(5.1)은 빔의 중첩 없이 빔(6.1)에 의해 접촉되는 스팟들 사이에 산재된 공간적으로 분리된 스팟들에서 피부(20)에 접촉하는, 피부(20)의 평면도를 도시한다. 도 2d는 피부에서 빔(5.1 및 6.1)의 전파를 도시하는 도 2a의 피부(20)의 측면도이며, 여기서, 빔 전파 프로파일(5.3)은, 빔(5.1)이 빔(6.1)의 빔 전파 프로파일만큼 깊이 전파하지 않고 빔 전파 프로파일(5.3 및 6.3)이 피부(20) 내에서 겹치지 않는 것을 나타낸다. 본 발명의 일부 측면에서, 빔(5.1)은 약 1927nm의 파장을 가질 수 있고, 여기서, 빔 전파 프로파일(5.3)은 약 30 미크론에서 50 미크론 사이의 깊이에서 표피만을 차지하는 반면, 빔(6.1)은 약 1550nm의 파장을 가질 수 있고, 빔 전파 프로파일(6.3)은 약 150 미크론에서 200 미크론 사이의 깊이에서 유두 진피를 차지한다.
도 2d는 또한 빔 전파 프로파일(5.3)에 의해 점유된 피부(20) 영역으로부터의 사이토카인 프로파일(CK2)의 방출 및 빔 전파 프로파일(6.3)에 의해 점유되는 피부 영역에서 사이토카인(CK1)의 방출을 도시한다. 특정 이론 또는 메커니즘에 제한되지 않고, 레이저 광과 피부와 같은 조직을 접촉시키는 것은, 레이저 광이 조직 내에서 전파하는 영역에서 손상 영역을 생성하여, 둘러싸는, 손상되지 않은 조직에서 치료 효과를 생성하도록 손상의 구역으로부터 이동하는 사이토카인을 방출하게 한다. 예를 들어, 표피 내에서 전파하는 레이저 에너지의 파장과 피부를 접촉시키는 것은 이 조직 구획에서 손상 영역을 생성하여 제 1 사이토카인 프로파일의 방출을 야기하는 한편, 유두 진피에서 전파하는 레이저 에너지의 제 2 파장과 피부를 접촉시키는 것은 제 2 사이토카인 프로파일의 방출을 야기하는 이러한 구획의 손상 영역을 생성할 수 있다.
도 2b는 스캐너(8)가 빔 분배 패턴(5.2)에 따라 빔(5.1)을 분배하고 스캐너(7)가 빔(5.1)이 피부(20)상의 빔(6.1)과 중첩하도록 빔 분배 패턴(6.2)에 따라 빔(6.1)을 분배하는 피부(20)의 평면도를 도시한다. 도 2e는 피부에서 빔(5.1 및 6.1)의 전파를 도시하는 도 2b의 피부(20)의 측면도이고, 전파 프로파일(6.3)은 빔(5.1 및 6.1)이 중첩하는 빔 전파 프로파일(5.3-6.3)에 의해 묘사된 피부 영역에서 빔(6.1)이 빔(5.1)보다 더 깊이 전파함을 나타낸다. 도 2e는 빔 전파 프로파일(6.3)에 의해 점유된 피부(20) 영역으로부터의 사이토카인(CK1)의 방출 및 빔 전파 프로파일(5.3-6.3)에 의해 점유된 피부(20) 영역에서 사이토카인(CK3)의 방출을 도시한다. 본 발명의 일부 측면에서, 도 2e의 빔 전파 프로파일은 약 2790nm의 파장에서 Er:YSGG 고체 상태 레이저에 의해 빔(5.1)이 생성되도록 할 수 있으며, 여기서 빔 전파 프로파일(5.3)은 약 10 미크론에서 약 30 미크론 사이의 깊이에서 표피를 점유하고, 빔(6.1)은 약 1550nm의 파장을 갖고, 빔 전파 프로파일(6.3)이 약 150 미크론에서 약 200 미크론 사이의 깊이에서 유두 진피를 점유한다. 이러한 측면에서, 사이토카인 프로파일(CK1)은 유두 진피를 손상시키는 빔(6.1)에 의해 생성될 것이고, 사이토카인 프로파일(CK3)은 표피를 손상시키는 빔(5.1 및 6.1)에 의해 생성될 것임을 이해할 것이다.
도 2c는 스캐너(8)가 빔 분배 패턴(5.2)에 따라 빔(5.1)을 분배하도록 되어 있고 스캐너(7)가 빔 분배 패턴(6.2)에 따라 빔(6.1)을 분배하도록 되어 있는 피부(20)의 평면도를 도시한다. 이러한 구성에서, 빔(5.1)의 일부는 빔(6.1)과 중첩한다. 도 2f는 피부에서 빔(5.1 및 6.1)의 전파를 도시하는 도 2c로부터의 피부(20)의 측면도이며, 여기서 빔 전파 프로파일(6.3)은 빔(6.1)이 빔(5.1)보다 더 깊이 전파되는 것을 나타낸다. 빔 전파 프로파일(5.3-6.3)은 중첩하는 빔(5.1 및 6.1)이 모두 피부(20) 내에서 전파하는 피부 영역을 도시한다. 도 2f는 빔 전파 프로파일(6.3)로부터 사이토카인 프로파일(CK1)의 방출, 빔 전파 프로파일(5.3)로부터 사이토카인 프로파일(CK2)의 방출 및 빔 전파 프로파일(5.3-6.3)로부터 사이토카인 프로파일(CK3)의 방출을 도시한다. 도 2f에 도시된 빔 전파 프로파일은, 레이저(5)가 약 1440nm의 파장에서 빔(5.1)을 생성하는 레이저 다이오드이고, 레이저(6)는 약 810nm에서 약 980nm 사이의 파장에서 빔(6.1)을 생성하는 레이저 다이오드인 구성을 갖는 레이저 시스템(1)에 의해 제조될 수 있다. 이 구성은 빔 전파 프로파일(5.3) 및 빔 전파 프로파일(5.3-6.3) - 빔(5.1)은 약 120 마이크론 내지 약 180 마이크론의 깊이에서 유두 진피 내에서 전파함 - 및 빔 전파 프로파일(6.3) - 빔(6.1)은 약 4mm에서 약 5mm 사이의 깊이에서 피부의 모든 진피 층 내에서 전파함 - 을 생성할 수 있다.
본 발명의 일부 측면에서, 레이저 시스템(1)은 팁(3)을 포함한다. 팁(3)은 레이저 시스템(1)에 분리 가능하게 연결되는 일회용 유닛일 수 있다. 팁(3)은 화장품, 치료 조성물 또는 이들의 조합을 함유하도록 되어 있는 하나 이상의 저장소를 가질 수 있다. 팁(3)은, 약물(예를 들어, AvastinTM 및 LucentisTM), 항혈관신생 항체, 히알루론산, 보톡스TM, 섬유아세포(fibroblast), 줄기 세포, 줄기 세포 인자, 비타민, 항산화제 및 이들의 조합을 포함하되 이에 한정되지 않는 조성물을 함유하도록 되어 있다.
본 발명의 일부 측면에서, 레이저 시스템은 작동 파라미터를 입력하고 시스템 피드백을 디스플레이하기 위한 디스플레이를 포함한다. 도 1은 레이저 시스템(1)(미도시) 내의 프로세서와 통신하기 위한 디스플레이(4)를 갖는 레이저 시스템(1)을 도시한다. 디스플레이(4)는 빔(5.1 및 6.1)의 파워, 빔(5.1 및 6.1)의 파장, 빔의 펄스 지속 시간, 및 레이저 펄스의 수 및 전달된 레이저 에너지의 양과 같은 레이저 시스템(1)의 작동과 관련된 정보를 디스플레이하도록 구성된다. 레이저 에너지의 전달. 디스플레이(4)는 레이저 시스템(1)을 켜고 끄는 것, 빔(5.1 및 6.1) 각각에 대한 원하는 전력의 선택, 레이저를 위한 레이저 모드(예를 들어, 펄스 또는 연속 모드), 및 예를 들어 빔 펄스의 지속 시간을 포함하는 입력과 같이 사용자로부터의 입력을 수신하도록 구성될 수 있다.
도 3은 레이저 시스템(1)이 마이크로파 에너지를 방출하도록 되어 있는 팁(3)을 포함하는 본 발명의 비한정적인 실시 예를 도시한다. 이 실시 예에서, 팁(3)은 마이크로파 도체(12)를 통해 마이크로파 생성기(11)와 전자적으로 통신하며, 레이저 유닛(1)은 예를 들어 환자의 피부와 같은 치료된 조직에 마이크로파(10), 빔(5.1) 및 빔(6.1)을 동시에 투여하도록 되어있다. 이 실시 예에서, 디스플레이(4)는 마이크로파 생성기(11)의 작동을 모니터링 및 제어하도록 되어 있는 것으로 이해될 것이다. 일부 측면에서, 레이저 시스템(1)은 팁이 아니라 시스템 내에 하우징된 통합 마이크로파 생성기를 포함한다.
도 4는 레이저 시스템(1)이 IPL(intense pulsed light)을 방출하도록 되어 있는 팁(3)을 포함하는 본 발명의 비한정적인 실시 예를 도시한다. 이 실시 예에서, 팁(3)은 광섬유 도체(14)를 통해 IPL 광원(13)과 광학적으로 통신하여, 레이저 유닛(1)은 비간섭성 광(15), 빔(5.1) 및 빔(6.1)을 처리된 조직, 예컨대 예를 들어 환자의 피부상에 동시에 투여하도록 되어 있다. 이 실시 예에서, 디스플레이(4)는 IPL 광원(13)의 동작을 모니터링하고 제어하도록 적응된다는 것이 이해될 것이다. 일부 양상에서, 레이저 시스템(1)은 팁보다는 시스템 내에 하우징된 통합 IPL 광원을 포함한다.
도 5는 레이저 시스템(1)이 초음파를 방출하도록 되어 있는 팁(3)을 포함하는 본 발명의 비한정적인 실시 예를 도시한다. 이 실시 예에서, 팁(3)은 전원 코드(19)를 통해 초음파 변환기 전원(18)과 전자 통신하는 초음파 변환기(16)를 포함한다. 이 실시 예에서, 레이저 유닛(1)은 예를 들어 환자의 피부와 같이 처리된 조직상에 초음파(17), 빔(5.1) 및 빔(6.1)(미도시)을 동시에 투여하도록 되어 있다. 이 실시 예에서, 디스플레이(4)는 초음파 변환기(16)의 동작을 모니터링 및 제어하도록 되어 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 양상에서, 레이저 시스템(1)은 팁이 아니라 시스템 내에 하우징된 통합 초음파 변환기를 포함한다.
일부 측면에서, 본 발명은 둘 이상의 레이저 에너지 빔으로 조직을 치료하는 방법을 제공한다. 일 실시 예에서, 본 방법은 본원에 개시된 바와 같은 레이저 시스템(1)을 제공하고, 본원에 개시된 빔 분배 패턴에 따라 조직을 빔(5.1 및 6.1)과 동시에 접촉시킴으로써 실시된다. 빔(5.1 및 6.1)은 동일하거나 상이한 파장을 가질 수 있으며 동일하거나 상이한 모드를 가질 수 있다. 빔 분배 패턴은 빔(5.1 및 6.1)이 중첩 빔, 부분 중첩 빔, 비중첩 빔 및 이들의 조합으로부터 선택된 패턴으로 조직과 접촉하게 한다. 조직을 빔과 접촉시키면 빔이 피부의 중첩하거나 공간적으로 분리된 영역에서 조직 내로 전파하여서 손상된 조직이 손상되지 않은 주변 조직으로 사이토카인 프로파일을 방출하도록 하는 조직 손상 영역을 생성한다. 조직과 동시에 공간적으로 분리된 영역에 접촉함으로써, 빔(5.1 및 6.1)은 각각의 빔이 레이저 광에 의해 손상되지 않은 조직과 접촉하기 때문에 서로 간섭하는 것이 방지되며, 레이저 광에 의해 손상된 조직은 레이저 광의 후속 적용을 산란하고 흡수하고 조직 내에서 레이저 광의 후속 적용의 효율적인 전파를 방지할 수 있는 것이 이해된다.
상기 방법은 2개 이상의 레이저 에너지 빔과 동시에 초음파 에너지, 마이크로파 에너지 및 IPL 중 적어도 하나를 투여하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 레이저 에너지의 적용 동안 또는 후에 조성물을 국소적으로 투여하는 것을 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 일부 측면에서, 조성물은 팁(3)의 저장소 내로부터 투여된다. 조성물은 치료되는 피부 질환에 미용 또는 치료 효과를 갖는 임의의 조성물 일 수 있다. 적합한 조성물은 약물(예를 들어, AvastinTM 및 LucentisTM), 항혈관신생 항체, 히알루론산, 보톡스TM, 섬유아세포, 줄기 세포, 줄기 세포 인자, 비타민, 항산화제 및 이들의 조합을 포함하되 이에 한정되지는 않는다.
상기 방법의 일부 측면에서, 빔(5.1 및 6.1)은 중첩 빔, 부분 중첩 빔, 비중첩 빔 또는 이들의 조합의 패턴으로 처리된 조직에서 전파한다. 빔(5.1 및 6.1)은 서로 상이한 깊이로 전파할 수 있다. 예를 들어, 빔(5.1)은 빔(6.1)의 전파보다 얕은 깊이로 조직 내에서 전파할 수 있다. 예를 들어, 레이저 시스템(1)이 피부를 치료하기 위해 사용될 때, 빔(5.1)은 각질층 또는 표피 내에서만 전파될 수 있고, 빔(6.1)은 피부의 유두 진피 또는 모든 피부 진피층에 도달하는 깊이로 전파될 수 있다.
빔(5.1 및 6.1)은 동일하거나 상이한 모드를 가질 수 있다. 빔은 펄스 빔 모드, 연속 빔 모드 또는 이들의 조합으로 가해질 수 있다. 빔은 동일하거나 상이한 파장을 가질 수 있으며, 여기서 파장은 약 540nm, 약 700nm, 약 810nm, 약 980nm, 약 1064nm, 약 1440nm, 약 1300nm, 약 1440nm, 약 1550nm, 약 1927nm, 약 1940nm, 약 2790nm, 약 2940nm, 약 10600nm, 약 1550nm 및 약 2790nm로부터 선택된다.
적어도 하나의 측면에서, 상기 방법은 피부 질환을 치료하는데 사용될 수 있다. 피부 질환은 2개 이상의 레이저 에너지 빔으로 치료될 수 있는 임의의 피부 질환일 수 있다. 피부 질환은 주름, 탄력 상실, 피부 광노화, 상처, 깊은 주름, 여드름, 모세 혈관 확장증, 백반증, 피부 병변, 문신 제거, 안검 하수 또는 이들의 조합 일 수 있다.
일 비한정적인 실시 예에서, 본 발명은 피부 노화를 치료하는 방법을 제공하며, 여기서, 레이저(5)는 약 1930nm의 파장으로 펄스 모드에서 빔(5.1)을 생성하는 레이저 다이오드를 포함하고 레이저(6)는 약 1550nm의 파장에서 빔(6.1)을 생성한다. 비타민, 항산화제 및 줄기 세포 인자 중 적어도 하나를 포함하는 조성물은 레이저 에너지의 적용과 함께 또는 레이저 에너지의 적용 후에 환자의 피부에 투여된다. 임의의 특정 이론 또는 메커니즘에 제한되지 않고, 레이저 에너지의 적용은 피부가 천공되어 조성물이 피부를 보다 효율적으로 투과하게 한다. 예를 들어, 빔(5.1)의 적용은 빔(5.1)에 의한 천공이 없는 조성물의 흡수를 억제할 각질층을 천공할 수 있다. 빔(6.1)은 피부의 더 깊은 층의 온도를 증가시켜서 피부의 더 깊은 층에 대한 조성물의 효능을 향상시킬 수 있다.
추가 비한정적인 실시예에서, 상기 방법은 피부의 깊은 주름, 흉터 또는 주름을 치료하는 방법을 제공한다. 이 방법은 피부를 약 980nm의 파장을 갖는 제 1 레이저 빔, 약 1440nm의 파장을 갖는 제 2 레이저 빔, 및 약 1930nm의 파장을 갖는 제 3 레이저 빔과 접촉시킴으로써 실시될 수 있다. 약 980nm의 파장을 갖는 제 1 빔은 피부의 깊은 침투를 생성한다. 약 1440nm의 파장을 갖는 제 2 빔은 피하 콜라겐으로 전파한다. 약 1930nm의 파장을 갖는 제 3 빔은 각질층을 파열시킨다. 빔은 중첩 빔, 부분 중첩 빔, 비중첩 빔 또는 이들의 조합의 패턴으로 피부와 접촉할 수 있다. 빔은 펄스 모드, 연속 모드 또는 이들의 조합으로 피부와 접촉할 수 있다. 피부를 빔과 접촉시키는 것은 BotoxTM, 섬유아세포, 줄기 세포 인자, 하나 이상의 피부 필러(skin filler), 또는 이들의 조합을 포함하는 조성물의 투여와 동시에 또는 그 전에 수행될 수 있다. 조성물은 팁(3) 내의 저장소로부터 투여될 수 있다.
3개 이상의 레이저 빔이 투여되는 실시 예에서, 레이저 시스템(1)은 본 명세서에 개시된 바와 같이 서로 광학적으로 통신하는 추가 레이저 소스 및 스캐너를 포함하여, 추가 레이저 소스가 본원에 개시된 빔 분배 패턴을 생성하도록 되어 있음을 이해할 것이다.
추가의 비한정적인 실시 예에서, 본 발명은 모세 혈관 확장증 및 색소 병변의 치료 방법을 제공한다. 이 방법은 피부를 약 532nm의 파장을 갖는 제 1 레이저 빔, 약 540nm의 파장을 갖는 제 2 레이저 빔 및 약 980nm의 파장을 갖는 제 3 레이저 빔과 접촉시킴으로써 실시될 수 있다. 피부는 중첩 빔, 부분적으로 중첩 빔, 비중첩 빔, 및 이들의 조합으로부터 선택된 패턴으로 빔과 접촉될 수 있다. 약 980nm의 파장을 갖는 빔은 피부의 예열을 제공하고 피부 내에서 빔의 깊은 전파를 제공하는 반면, 약 532nm 및 약 540nm의 파장을 갖는 빔은 피부의 작은 혈관을 파괴하고 피부 내에서 얕게 전파한다. 상기 방법의 이러한 실시 예는 파괴된 혈관의 재출현을 억제하도록 피부에 접촉하는 것과 동시에 또는 그 이후에 항혈관형성제(예를 들어, AvastinTM 또는 LucentisTM)를 국소적으로 투여하는 단계를 포함할 수 있다. 항혈관형성제는 팁(3) 내의 저장소로부터 투여될 수 있다.
추가의 비한정적인 실시 예에서, 본 발명은 약 532nm의 파장을 갖는 제 1 레이저 빔, 약 980nm의 파장을 갖는 제 2 레이저 빔 및 약 1550nm의 파장을 갖는 제 3 레이저 빔이 색소 병변을 갖는 피부와 접촉하는 색소 병변을 치료하는 방법을 제공한다.
일부 실시 예에서, 본 발명의 시스템 및 방법은 각막 조직, 위장 상피, 내피 조직, 요로 조직, 실질 조직, 호흡기 조직, 결합 조직, 연골, 지방 및 망막 조직으로부터 선택된 조직을 치료하는데 사용된다. 본 발명의 시스템 및 방법은 신장 결석 및 담석을 치료하는데 사용될 수 있으며, 여기서 하나 이상의 레이저 에너지 빔이 신장 결석 또는 담석과 접촉되는 것이 더 고려된다.
본 발명의 예시적인 실시 예가 여기에 설명되었지만, 본 발명은 본원에 설명된 다양한 바람직한 실시 예에 제한되지 않고, 동등한 요소, 수정, 생략, 조합(예를 들어, 다양한 실시 예에 걸친 양상), 적응 및/또는 본 개시에 기초하여 당업자에 의해 이해될 변경을 갖는 임의의 모든 실시 예를 포함한다. 청구 범위의 제한은 청구 범위에 사용된 언어에 기초하여 광범위하게 해석되어야 하며, 본 명세서에 기재된 예시 또는 본원의 추진(prosecution) 중에 제한되지 않으며, 이 예는 비독점적인 것으로 해석되어야 한다.
1 레이저 시스템
2 전원
3 팁
4 디스플레이
5 레이저
5.1 레이저(5)로부터의 빔
5.2 빔(5.1)의 빔 분배 패턴
5.3 빔(5.1)의 전파 프로파일
6 레이저
6.1 레이저(6)의 빔
6.2 빔(6.1)의 빔 분배 패턴
6.3 빔(6.1)의 빔 전파 프로파일
7 레이저(6)용 프랙셔널(Fractional) 스캐너
8 레이저(5)용 프랙셔널 스캐너
9 전원 코드
10 마이크로파
11 마이크로파 생성기
12 마이크로파 도체
13 IPL 원(Intense pulsed light source)
14 광섬유 도체
15 비간섭성 광
16 초음파 변환기
17 초음파
18 초음파 변환기 전원
19 전원 코드
CK1 레이저(6.1)에 의해 방출된 사이토카인
CK2 레이저(5.1)에 의해 방출된 사이토카인
CK3 빔(5.1) 및 빔(6.1)의 중첩으로 방출된 사이토카인

Claims (30)

  1. 둘 이상의 레이저 에너지의 빔을 가하기 위한 레이저 시스템으로서,
    a) 제 1 레이저로부터의 빔을 표면 상에 제 1 패턴으로 분배하는 방식으로 제 1 레이저 스캐너를 움직이도록 되어 있는 제 1 스캐너 모터와 기계적으로 통신하는 상기 제 1 레이저 스캐너와 광 통신하는 제 1 레이저; 및
    b) 제 2 레이저로부터의 빔을 상기 표면 상에 제 2 패턴으로 분배하는 방식으로 제 2 레이저 스캐너를 움직이도록 되어 있는 제 2 스캐너 모터와 기계적으로 통신하는 상기 제 2 레이저 스캐너와 광 통신하는 제 2 레이저를 포함하고;
    c) 상기 제 1 패턴 및 상기 제 2 패턴은 결합되어 중첩 빔 및 비중첩 빔을 상기 표면 상에 생성하는, 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저들은 동일한 파장을 갖는 빔들을 생성하도록 되어 있는, 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저들은 상이한 파장을 갖는 빔들을 생성하도록 되어 있는, 시스템.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 동일한 파장 또는 상이한 파장은 약 540nm, 약 700nm, 약 810nm, 약 980nm, 약 1064nm, 약 1440nm, 약 1300nm, 약 1550nm, 약 1927nm, 약 1940nm, 약 2790nm 및 약 2940nm로부터 선택되는, 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 빔들은 약 1550nm 및 약 1930nm, 약 980nm 및 약 1550nm, 약 810nm 및 약 1030nm, 약 1550nm 및 약 1930nm, 약 532nm 및 약 540nm, 약 532nm 및 약 980nm, 약 1927nm 및 약 1440nm, 그리고 약 577nm 및 약 980nm로부터 선택된 한 쌍의 파장인, 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저는 고체 상태 레이저, 레이저 다이오드 레이저, 가스 레이저, 화학 레이저, 염료 레이저, 금속 증기 레이저, 반도체 레이저 또는 이들의 조합인, 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저들은 동일한 모드 또는 상이한 모드로 상기 빔들을 방출하도록 되어 있는, 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 모드는 펄스 빔 모드 및 연속 빔 모드로부터 선택되는, 시스템.
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  10. 청구항 1에 있어서, 상기 시스템은 팁을 포함하는, 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 시스템 또는 상기 팁은 초음파 에너지, 마이크로파 에너지, 집중 펄스 광 에너지 또는 이들의 조합을 방출하도록 되어 있는, 시스템.
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