ES2875461T3 - Un dispositivo para tratamiento de la piel - Google Patents

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Jayant Bhawalkar
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Abstract

Un dispositivo para tratamiento de tejido biológico, que comprende: un láser (100) que está configurado para proporcionar un primer haz de láser (102); un primer elemento óptico difractivo (304) que está configurado para recibir el primer haz de láser (102) y transformar una distribución de energía del primer haz de láser (102) en un haz de láser con forma de anillo (312) y un haz de láser central (308); estando el dispositivo caracterizado por el hecho de que comprende además: un segundo elemento óptico difractivo (104) que está configurado para recibir el haz de láser con forma de anillo (312) y el haz de láser central (308) y para dividirlos en al menos dos haces pequeños (320), en el que el segundo elemento óptico difractivo (104) es un divisor de haz difractivo, en el que un ángulo de separación del divisor de haz difractivo (104) está diseñado para establecer una distancia entre puntos entre los haces pequeños (320) de 0,2mm a 1 mm en un plano de imagen (316) en el que los haces pequeños son enfocados por una lente (108); y estando la lente (108) dispuesta para recibir los al menos dos haces pequeños (320) y para enfocar los al menos dos haces pequeños (320) en el plano de imagen (316).

Description

DESCRIPCIÓN
Un dispositivo para tratamiento de la piel
La presente invención está orientada a un rejuvenecimiento de la piel, que incluye un rejuvenecimiento facial reduciendo la apariencia de arrugas y líneas finas, manchas de la edad pigmentadas, pigmentación y eliminación de defectos.
ANTECEDENTES
El tratamiento fraccionario de la piel es una técnica de tratamiento de la piel relativamente nueva. El tratamiento se realiza mediante la aplicación a la piel de una pluralidad de haces de láser enfocados. Los haces se organizan en matrices de una o dos dimensiones. La pluralidad de haces de láser afecta a un número correspondiente de localizaciones en la piel y forma unas columnas microscópicas de manchas o zonas en la piel tratadas. Las zonas en la piel tratadas están rodeadas de zonas en la piel no tratadas. Las zonas en la piel tratadas, que podrían ser micro lesiones, están dispersas por la piel y favorecen una curación más rápida de la piel que si se tratara toda la zona. El tratamiento fraccionario de la piel tiene ciertas ventajas en comparación con el tratamiento de la piel con láser convencional y el enfoque está ganando popularidad en el mercado.
Se utilizan diferentes tipos de divisores de haz para generar una pluralidad de haces de láser a partir de un único haz de láser. Uno de los tipos de divisores de haz es un divisor de haz difractivo. Los elementos ópticos difractivos (DOE: Diffractive optical element) y, en particular, los divisores de haz difractivos son estructuras de fase periódica que dividen el haz de láser de entrada en múltiples órdenes difractivos o haces pequeños (beamlets), conservando el ángulo de divergencia, el diámetro y la polarización del haz de entrada.
Estos haces pequeños (beamlets) se caracterizan por una intensidad igual y un ángulo igual entre los mismos. Existen elementos difractivos de división de haces unidimensionales y bidimensionales (1D/2D). Los elementos 1D dividen los haces a lo largo de una línea recta mientras que los elementos 2D producen haces dispuestos en una matriz de, por ejemplo, 2 x 2 o 6 x 6 puntos.
Por lo general, se coloca una lente después de un elemento como un divisor de haz difractivo y el conjunto o matriz enfocada de puntos de láser aparecerá en el plano focal de la lente. La distancia o paso entre los puntos en el plano focal depende de la distancia de trabajo de la lente y del ángulo de separación que se determina durante el diseño del elemento óptico difractivo.
Las siguientes patentes y publicaciones de solicitudes de patentes de EE.UU. describen diferentes usos de un elemento óptico difractivo para tratamientos dermatológicos de la piel: US 7.072.045; US 8.289.603; US8.915.907; US9.247.995; US9.259.594; US9.326.748.
Las columnas de lesión inducidas por el tratamiento láser fraccionario pueden ir desde sucesos fototérmicos o fotoquímicos suaves diseñados para cambiar una o más funciones en el tejido, hasta sucesos fototérmicos más intensos que coagulan y/o hacen una ablación de conos de tejido provocando una respuesta de curación de la herida con el objetivo de promover una neocolagénesis y una neoelastogénesis. Unos pulsos de picosegundos fuertemente enfocados también pueden dar lugar a zonas de coagulación o ablación subsuperficiales que inducen una respuesta de cicatrización de la herida sin dañar las capas protectoras externas de la piel. Tanto la neocolagénesis como la neoelastogénesis conducen a una mejora de la apariencia de las arrugas y las líneas finas comúnmente conocidas como ritides. Los tratamientos con láser fraccionario con divisores de haz difractivos están bien versados para generar zonas finitas de lesiones que promueven la neocolagénesis y la neoelastogénesis.
Además, el documento EP 0 366 856 muestra un dispositivo láser quirúrgico en el que el haz de láser principal se divide, mediante un axicón, en un haz central y un haz con forma de anillo que rodea dicho haz central.
LISTA DE FIGURAS Y SU BREVE DESCRIPCIÓN
La Figura 1 es un ejemplo de un dispositivo conocido que se utiliza normalmente para tratamiento fraccionario de la piel;
La Figura 2 es un ejemplo de una imagen de una matriz de 6 x 6 puntos de láser producidos por el dispositivo de la Figura 1;
La Figura 3 es un ejemplo del presente dispositivo para el tratamiento fraccionario de la piel; y
La Figura 4 es un ejemplo de una imagen de una matriz de 6 x 6 puntos de láser producidos por el presente dispositivo.
La invención se define en la reivindicación 1; otras formas de realización se definen en las reivindicaciones dependientes. El dispositivo utiliza dos elementos ópticos difractivos. Uno de los elementos ópticos difractivos (DOE: diffractive optical elements), tal como un axicón, proporciona dos haces de láser coaxiales. Uno de los haces de láser tiene una sección transversal con forma de anillo y el otro haz de láser coaxial es un haz central, situado dentro del haz con forma de anillo, y tiene una sección transversal con una distribución de energía homogénea. Otro elemento óptico difractivo, tal como un divisor de haz, divide los dos haces de láser coaxiales en una pluralidad de haces pequeños (beamlets). Cada haz pequeño (beamlet) es también un haz coaxial que tiene un haz con una distribución de energía con forma de anillo y un haz con una distribución de energía homogénea. Una lente dispuesta para recibir la pluralidad de los haces de láser y enfocarlos en un plano de tratamiento de la piel. La lente forma una imagen en la que cada uno de los haces pequeños (beamlets) se representa como un punto con una zona central de alta intensidad y una zona de menor intensidad que rodea la zona central.
DESCRIPCIÓN
Aunque los haces fraccionarios de gran enfoque están bien vistos para generar zonas de lesiones que promueven la neocolagénesis y la neoelastogénesis que mejoran las arrugas y los ritides, estos haces de gran enfoque son menos adeptos para tratar la pigmentación ya que la matriz de haces enfocados tiene una pobre cobertura del tejido. El uso de una óptica difractiva de axicón ayuda a mejorar la cobertura del tejido permitiendo una mejor cobertura de la pigmentación. La combinación de una óptica difractiva de axicón con un divisor de haces difractivo permite tanto una mayor cobertura del tejido de pigmentación mediante los anillos de menor fluencia formados por el axicón y una menor cobertura del tejido o haces centrales enfocados de mayor fluencia para tratamiento de arrugas y ritides. La combinación de las dos ópticas difractivas permite que las cantidades relativas que van a los anillos y al haz central varíen en función del diseño de la óptica.
La Figura 1 muestra un aparato conocido que se utiliza normalmente para el tratamiento fraccionario de la piel. El aparato incluye un láser de modo único 100 que emite un haz de láser de modo único 102, un divisor de haz 104 que está configurado para dividir el haz de láser 102 en una pluralidad de haces pequeños (beamlets) 112 , formando por ejemplo un patrón de haces pequeños (beamlets) de láser de 6 x 6 o 10 x 10.
La Figura 2 es un ejemplo de una imagen de una matriz de 6 x 6 puntos de láser producidos por la lente 108 en el plano de imagen 116. Cada uno de los puntos de láser de tratamiento de la piel 204 es un punto de láser enfocado. El divisor de haz difractivo puede estar diseñado para que tenga un ángulo de separación específico que define, en base a la óptica de enfoque, la distancia entre cada uno de los haces pequeños (beamlets). La distancia entre puntos d suele ser mayor que el tamaño del punto de láser enfocado 204, con unas distancias típicas de entre 0,2 mm y 1,0 mm. En función de la distancia entre puntos, los puntos de láser enfocados 204 cubren menos del 5% del plano de imagen 116. Aunque este dispositivo está bien diseñado para el rejuvenecimiento de la piel, es menos perfecto para eliminar manchas de la edad pigmentadas debido al hecho de que los haces de gran enfoque tienen por diseño una baja cobertura del tejido, normalmente inferior al 5%.
Para mejorar la cobertura del tejido, y al mismo tiempo tener unos haces de gran enfoque, la presente divulgación sugiere combinar dos elementos ópticos difractivos (Figura 3): el primer elemento óptico difractivo podría ser un axicón 304 y un segundo elemento óptico difractivo podría ser un divisor de haz 104. El axicón difractivo 304 transforma una distribución de energía de un haz de láser incidente 102 en un haz de láser con forma de anillo 312 que contiene, por ejemplo, un 50% de la intensidad del haz de láser incidente y un haz de láser central 308 con una distribución de energía homogénea, que también contiene un 50% de la intensidad del láser. El haz de láser con forma de anillo 312 y el haz de láser central 308 son haces coaxiales. Los rayos 320 muestran de forma esquemática una pluralidad de haces pequeños (beamlets) generados por el divisor de haces 104 y enfocados por la lente 108. Cada uno de los haces pequeños (beamlets) incluye una parte de haz de láser con forma de anillo 312 y de haz de láser central 308.
Como alternativa a los dos elementos ópticos difractivos distintos, se podría fabricar o formar un elemento difractivo en un sustrato óptico común como único elemento óptico difractivo. Por ejemplo, la característica de divisor de haz podría ser modelada en una cara del sustrato óptico común y las características del axicón podrían ser modeladas en la otra cara del sustrato óptico común. Esto permite el uso de un único elemento óptico difractivo seguido de una lente de enfoque para generar la matriz deseada de puntos centrales de gran enfoque 412 con un anillo de energía que rodea cada uno de los puntos centrales.
En general, el axicón se podría configurar para satisfacer diferentes requisitos de tratamiento de la piel y proporcionar diferentes porcentajes relativos o relaciones de intensidad de láser entre el haz de láser acoplado con forma de anillo 312 y el haz de láser central 308. Por ejemplo, la relación podría variar para que sea de un 10% a un 90%, de un 40% a un 60% o de un 80% a un 20%. Normalmente, la relación es establecida por el diseño del axicón. El primer elemento óptico difractivo (axicón) 304 también podría estar diseñado para que admita diferentes divergencias del haz de láser con forma de anillo 312 y del haz de láser central 308 y, de este modo, controlar el diámetro de uno cualquiera de los anillos 408 formados por el haz de láser con forma de anillo 312 y el punto central 412 formado por los haces centrales 308. Además, el axicón difractivo puede estar diseñado para que tenga un ángulo de separación específico que define, en base a la óptica de enfoque, el diámetro del punto de imagen 412 del haz con forma de anillo. Diámetros típicos oscilarían entre 0,2 mm hasta 0,5 mm.
La capacidad de cambiar el ángulo de separación del divisor de haz difractivo, el ángulo de separación del axicón, el porcentaje relativo de energía repartida entre el haz con forma de anillo y el haz de láser central, la disposición de matriz (5 x 5, 5 x 10, 10 x 10, etc.) y la longitud de enfoque en la óptica de enfoque permite suficientes grados de libertad para definir la fluencia láser del punto central, la fluencia láser del haz con forma de anillo, la distancia entre puntos y, por tanto, la zona de tratamiento, y el porcentaje de cobertura de la zona de tratamiento. Las zonas de tratamiento típicas pueden oscilar entre 5 mm x 5 mm hasta 25 mm x 25 mm. También son posibles zonas de tratamiento rectangulares seleccionando, por ejemplo, un conjunto de matrices de 5 x 10, o diferentes ángulos de separación para los ejes x e y de la óptica difractiva 2D.
La lente 108 está dispuesta para recibir los al menos dos haces de láser y para enfocar los al menos dos haces de láser en un plano de imagen 316 (plano de tratamiento de la piel). Esto forma en el plano de imagen 316 una imagen del haz de láser central, es decir, del punto central 412 rodeado por una imagen de un haz con forma de anillo, es decir, de anillos 408. El plano de imagen 316 se puede utilizar para tratar la piel o tejido. La imagen del haz con forma de anillo 408 podría tener una fluencia láser menor en comparación con la fluencia de los puntos de láser de gran enfoque 412. Las imágenes de los haces de láser 408 y 412 son puntos de láser enfocados. Los centros de las imágenes de los haces de láser 408 y 412 están situados en los mismos puntos de la matriz. Este dispositivo permite, en un único tratamiento, tanto procedimientos de tonificación de baja fluencia para pieles pigmentadas con una alta cobertura de tejido como de ruptura óptica inducida por láser (LIOB: laser induced optical breakdown) de baja cobertura de tejido para promover un regeneración de colágeno, elastina y mucinas y mejorar arrugas, textura y poros.
El dispositivo que se ha descrito anteriormente se podría utilizar para tratamientos estéticos de la piel y, en particular, para el rejuvenecimiento fraccionario de la piel, que es un campo de tratamiento de la piel en crecimiento.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo para tratamiento de tejido biológico, que comprende:
un láser (100) que está configurado para proporcionar un primer haz de láser (102);
un primer elemento óptico difractivo (304) que está configurado para recibir el primer haz de láser (102) y transformar una distribución de energía del primer haz de láser (102) en un haz de láser con forma de anillo (312) y un haz de láser central (308);
estando el dispositivo caracterizado por el hecho de que comprende además:
un segundo elemento óptico difractivo (104) que está configurado para recibir el haz de láser con forma de anillo (312) y el haz de láser central (308) y para dividirlos en al menos dos haces pequeños (320), en el que el segundo elemento óptico difractivo (104) es un divisor de haz difractivo, en el que un ángulo de separación del divisor de haz difractivo (104) está diseñado para establecer una distancia entre puntos entre los haces pequeños (320) de 0,2mm a 1 mm en un plano de imagen (316) en el que los haces pequeños son enfocados por una lente (108); y estando la lente (108) dispuesta para recibir los al menos dos haces pequeños (320) y para enfocar los al menos dos haces pequeños (320) en el plano de imagen (316).
2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el láser (100) está adaptado para proporcionar el primer haz de láser como un haz de láser de modo único (102).
3. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el primer elemento óptico difractivo (304) es un axicón difractivo.
4. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en el que un ángulo de separación del primer elemento óptico difractivo (304) admite un diámetro del haz con forma de anillo (312) de 0,2 mm a 0,5 mm.
5. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 -4 , en el que el primer elemento óptico difractivo (304) está adaptado para transformar la distribución de energía del primer haz de láser (102) en el haz de láser con forma de anillo (312) que contiene un 50% de la intensidad del primer haz de láser y el haz de láser central (308) que contiene un 50% de la intensidad del primer haz de láser.
6. El dispositivo de la reivindicación 5, en el que el haz de láser con forma de anillo (312) y el haz de láser central (308) son haces coaxiales.
7. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, adaptado para acoplar una relación diferente de la intensidad del primer haz de láser en el haz de láser con forma de anillo (312) y el haz de láser central (308) y en el que la relación es una relación variable.
8. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 5 - 7, en el que la lente (108) forma en el plano de imagen (316) una imagen (412) del haz con forma de anillo (312) rodeada por una imagen (408) de un haz de láser central (308).
9. El dispositivo de la reivindicación 8, en el que unos centros de la imagen (412) de un haz con forma de anillo (312) rodeados por una imagen (408) de un haz de láser central (308) están situados en una misma matriz de puntos.
10. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 9, en el que el primer elemento óptico difractivo (304) y el segundo elemento óptico difractivo (104) están fabricados en un sustrato óptico común.
11. El dispositivo de la reivindicación 10, en el que unas características del primer elemento óptico difractivo (304) están modeladas en una cara del sustrato óptico y unas características del segundo elemento óptico difractivo (104) están modeladas en la otra cara del sustrato óptico.
12. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 11, en el que el primer elemento óptico difractivo (304) admite una formación de diferentes ángulos de divergencia para el haz de láser con forma de anillo (312) y el haz de láser central (308).
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