用于经皮的体内组织工程改造的治疗系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用光治疗皮肤和皮下组织的治疗系统。该系统包括产生具有适合于在水溶液中激发分子氧的最大吸收的波长的光线；用于检测乳头末端小动脉和其x‑y‑z坐标的图像识别单元，其中，自动对焦功能检测其各自在皮肤表面下的深度作为z坐标；用于NIR光源和图像识别单元的光与皮肤的光耦和的光学系统；聚焦单元可控地定位光线，使至少一个聚焦点在皮肤中；以及控制NIR光源、图像识别单元和光学系统的控制单元。

Therapeutic system for percutaneous tissue engineering modification in vivo

The present invention relates to a therapeutic system for the treatment of skin and subcutaneous tissue with light. The system includes generating is suitable for excitation of molecular oxygen in aqueous solution of the maximum absorption wavelength of the light; for the image recognition unit, detection terminal arteriole and its X papillary Y Z coordinates of the automatic focusing function of their respective detection on the surface of the skin under the depth as Z coordinates; optical system for light and light the skin NIR light source and an image recognition unit and the focusing unit; controllable positioning light, at least a focal point in the skin; and the control unit controls the NIR light source, optical system and image recognition unit.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于经皮的体内组织工程改造的治疗系统
本专利技术涉及一种用于皮肤和皮下组织中定向生成胶原基质的两级治疗系统，所述系统基于NIR光源或NIR激光光源。专利技术背景DE102011052002284公开了一种用于在人皮肤中定向生成胶原基质的激光治疗系统，其首先是基于利用光敏剂结合UVA光作皮肤治疗，从而特别地确保了胶原蛋白的光化学交联。其次，利用所述的激光治疗系统，通过聚焦的IR激光和皮肤中不损害表皮的相应能量下，在乳头末端小动脉产生损伤，由此释放红细胞血液成分，从而刺激身体自身的修复过程。随着身体自身的修复过程，一方面破坏的组织被分解，另一方面引发细胞和细胞外基质，如胶原组织的重建，导致皮肤更新。在皮肤中实现胶原蛋白生成的其它方法，例如根据经皮胶原蛋白诱导的原理进行操作，即所谓的“针刺”，通过纯机械的针辊/模，或通过半-全自动针刺装置，在皮肤和真皮端小动脉中产生损伤，从而使红细胞血液成分，如血小板释放到血管外空间中，并在此分解。结果导致生长因子，例如TGFβ3，VEGF，EGF的释放。这促进了瘢痕的分解和重塑以及真皮中胶原蛋白的定向生成，从而使皮肤在一定程度上再生或恢复活力。上述处理方法中，使用含有维生素A和维生素C的霜剂进行手术期间的局部治疗是有利的。这种局部治疗使维生素A和维生素C在皮肤目标区域达到较高局部浓度的维生素A和维生素C，而维生素A和维生素C是生成胶原蛋白和弹性蛋白的重要辅助因子或辅酶。其他皮肤更新和胶原蛋白形成的方法是基于使用所谓的“能量设备”，其是如由烧蚀的，优选分级的激光系统，如飞梭雷射(fraxel)组成，或者由射频设备，如热玛吉设备组成，或由射频脉冲和针穿刺装置的组合，如设备或设备组成。WO2008/089344A2(Neev)公开了一种用于IR激光应用的装置和方法，通过该装置可以产生和应用具有高达10.000个聚焦点或光斑的多个聚焦光束。由于光束集以特定的焦距聚焦，各个光束集以第一横截面进入皮肤，并且在表皮下方被压缩成焦点，从而在焦点处产生比第一横截面处高得多的光和能量密度。其结果是，焦点处的光密度足够大以引起皮肤中的光诱导反应，而在第一横截面处，在聚焦光进入期间,基本不会损伤表皮。所述应用包括:如刺激或杀死发根，治疗痤疮、纹身、颜色变化、晒黑，眼部护理，包括产生皮下空腔。WO2008/001284A2(Verhagen等人)公开了一种用于皮肤深度治疗的,基于等离子体形成的激光诱导的光击穿(LIOB)的激光治疗系统和方法。利用相机和显示器，可以看见皮肤上的凹陷，从而特别地在这些凹陷下产生激光伤口刺激。随后的修复过程中，新形成的胶原蛋白填充凹陷。应力矢量和兰格线不作考虑。WO02/053050A1(Altshuler等人)公开了一种在皮肤深度中用于光诱导治疗的装置和方法，其中光源可以是激光光源，也可以是非相干光源。由于该光学装置包含一透镜系统，其具有整体或非整体制造的多个网状分布的透镜，因此能够同时产生多个聚焦的光束集。该装置还包含用于皮肤的冷却元件，其可以是皮肤接触板，或者是透镜系统本身。US7,198,634公开了一种刺激皮肤的激光治疗系统，其包括红外光源，以及具有紫色或蓝色光谱的光源。上述的经皮胶原蛋白诱导方法(“针刺”)是侵入性的、疼痛的，具有高感染风险，且不精确。WO2008/089344的方法在胶原蛋白产生方面不具有特异性且不精确。此外，还应用了有毒的紫外光。DE102011052002284的方法是具体可控的且有效的，但其需应用有毒的紫外光，并且仅能在结合光敏剂后，实现较低的皮肤渗透深度的效果。其结果是，相对于表面，可以仅对一个聚焦面进行治疗。其中，使用的光敏剂需要用于皮肤的医药产品授权。此外，在局部使用光敏剂时，不能调节或控制皮肤的穿透深度和分布。此外，当局部使用光敏剂时，不耐受反应(光刺激)或过敏反应(光变态反应)频繁发生(Spielman，H.L.，Müller等，2000)。对于额外激光针刺，需要第二个IR激光源，这就需要额外费用来购买进一步的光源和昂贵的光学器件。为了进行皮肤中末端小动脉的定位，需要应用昂贵、易错、代价高的方法，如OCT，荧光显微镜或荧光层析成像。对于DE102011052002284中公开的方法，治疗可以仅在一个聚焦面上进行，除此之外，当前所有基于激光的或其他的方法(“能量装置”)，都没有考虑对皮肤组织进行解剖学和生理学上的重构或重塑。因此，本专利技术的目的是，为了消除现有技术的缺陷，提供一种用于对皮肤组织及更深的组织层，特别是细胞外基质(胶原蛋白和弹性蛋白基质等)进行解剖学和生理学重构的光疗系统，其尽可能少地发射有毒的紫外线辐射，并且可以以尽可能简单，快速和精确的方式使用。专利技术概述根据本专利技术的第一方面，提供了一种利用第一光线对皮肤和皮下组织层作治疗的系统，所述系统包括：a)NIR光源(1)，所述的NIR光源产生第一波长为532-1500nm的第一光线，其中所述的第一波长适合在水溶液中激发分子氧的最大吸收，并且其中的光脉冲时间和光能是可控的，b)图像识别单元(2)，所述的图像识别单元被光学耦合到皮肤，包括：-用于照亮所用皮肤的第二光源，相机单元和用于识别图像的模式识别单元，-其中，所述第二光源产生具有第二波长的第二光线，使得所述第二光线至少穿透至所述皮肤的乳头状血管的乳头末端小动脉，并且所述的末端小动脉可以通过相比于其他组织的吸收或反射的增强而在皮肤表面被识别，并由所述的相机单元记录，-其中，所述的模式识别单元包括第一模式识别件，用于识别由所述皮肤表面中末端小动脉的增强的吸收或反射，从而确定所述皮肤表面在平面中的x-y坐标；-自动对焦模块，用于在垂直于皮肤表面的深度中锐化焦点，其中，皮肤表面下的各个末端小动脉的各深度由所述的自动对焦模块和第二模式识别件确定,c)光学系统(3),用于所述NIR光源(1)的第一光线以及图像识别单元(2)的第二发射和反射的光与皮肤的光耦合，包括光偏转单元和聚焦单元(3a)，具有适配板(3b)作为与皮肤的界面，其中，所述适配板(3b)设计为放置于所述皮肤上；其中，所述的光偏转单元和聚焦单元(3a)被设计成将所述第一光线可控地定位在平行于所述适配板(3b)的水平面且在深度上位于皮肤中所述适配板(3b)的下方，作为至少一个聚焦点(4)，并且通过所述适配板(3b)发射图像识别单元(2)的第二光线，并接收反射光；d)控制单元(5)，用于控制NIR光源(1)、图像识别单元(2)和光学系统(3)，被设计成：-在预设的环形或中空圆柱形区域(14)和预先确定的x-y坐标中，在各末端小动脉和皮肤表面之间的深度区域中，产生具有各自第一光能的多个聚焦点(4)，所述的第一光能设计成用于在皮肤中产生氧激发；-利用第二光能，在预先确定的x-y坐标和各个末端小动脉的深处产生聚焦点(4)，所述的第二光能是预设的，以至使各个末端小动脉可透过红细胞血液成分。优选地，适配板(3b)设有用于光辐射的内部区域(17a)和环绕所述内部区域(17a)的邻接的外部区域(17b)，其中，所述的外部区域(17b)伸出超过皮肤治疗区域一定程度，以至于当外部区域(17b)停留在周围皮肤时，内部区域(17a)的位置与皮肤有一定距离。在一种实施方式中，图像识别单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用第一光线进行皮肤和皮下组织层治疗的系统，所述系统包括：a)NIR光源(1)，所述的NIR光源产生第一波长为532‑1500nm的第一光线，其中所述的第一波长适合在水溶液中激发分子氧的最大吸收，并且其中的光脉冲时间和光能是可控的，b)图像识别单元(2)，所述的图像识别单元被光学耦合到皮肤，包括：‑用于照亮所用皮肤的第二光源，相机单元和用于识别图像的模式识别单元，‑其中所述第二光源产生具有第二波长的第二光线，使得所述第二光线至少穿透至所述皮肤的乳头状血管的乳头端小动脉，并且所述的末端小动脉可以通过相对其它组织的吸收或反射的增强而在皮肤表面被识别，并由所述的相机单元记录，‑其中所述的模式识别单元包括第一模式识别件，用于识别由所述皮肤表面上末端小动脉的增强的吸收或反射，从而确定所述皮肤表面的平面中的x‑y坐标；‑自动对焦模块，用于在垂直于皮肤表面的深度中锐化焦点，其中，皮肤表面下的各末端小动脉的各深度由所述的自动对焦模块和第二模式识别件测定,c)光学系统(3),用于所述NIR光源(1)的第一光线以及图像识别单元(2)的第二发射和反射光与皮肤的光耦合，包括光偏转单元和聚焦单元(3a)，具有适配板(3b)作为与皮肤的界面，其中，所述的适配板(3b)设计为放置于所述皮肤上；其中，所述的光偏转单元和聚焦单元(3a)被设计成将所述第一光线可控地定位在平行于所述适配板(3b)的水平面且在深度上位于皮肤中所述适配板(3b)的下方，作为至少一个聚焦点(4)，并且通过所述适配板(3b)发射图像识别单元(2)的第二光线，并接收反射光；d)控制单元(5)，用于控制NIR光源(1)、图像识别单元(2)和光学系统(3)，其被设计成：‑在预设的环形或中空圆柱形区域(14)和预先确定的x‑y坐标中，在各末端小动脉和皮肤表面之间的深度区域中，产生具有各自第一光能的多个聚焦点(4)，所述的第一光能设计成用于在皮肤中产生氧激发；‑利用第二光能，在预先确定的x‑y坐标和各个末端小动脉的深处产生聚焦点(4)，所述的第二光能是预设的，使得各个末端小动脉可透过红细胞血液成分。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.21 DE 102014017197.31.一种利用第一光线进行皮肤和皮下组织层治疗的系统，所述系统包括：a)NIR光源(1)，所述的NIR光源产生第一波长为532-1500nm的第一光线，其中所述的第一波长适合在水溶液中激发分子氧的最大吸收，并且其中的光脉冲时间和光能是可控的，b)图像识别单元(2)，所述的图像识别单元被光学耦合到皮肤，包括：-用于照亮所用皮肤的第二光源，相机单元和用于识别图像的模式识别单元，-其中所述第二光源产生具有第二波长的第二光线，使得所述第二光线至少穿透至所述皮肤的乳头状血管的乳头端小动脉，并且所述的末端小动脉可以通过相对其它组织的吸收或反射的增强而在皮肤表面被识别，并由所述的相机单元记录，-其中所述的模式识别单元包括第一模式识别件，用于识别由所述皮肤表面上末端小动脉的增强的吸收或反射，从而确定所述皮肤表面的平面中的x-y坐标；-自动对焦模块，用于在垂直于皮肤表面的深度中锐化焦点，其中，皮肤表面下的各末端小动脉的各深度由所述的自动对焦模块和第二模式识别件测定,c)光学系统(3),用于所述NIR光源(1)的第一光线以及图像识别单元(2)的第二发射和反射光与皮肤的光耦合，包括光偏转单元和聚焦单元(3a)，具有适配板(3b)作为与皮肤的界面，其中，所述的适配板(3b)设计为放置于所述皮肤上；其中，所述的光偏转单元和聚焦单元(3a)被设计成将所述第一光线可控地定位在平行于所述适配板(3b)的水平面且在深度上位于皮肤中所述适配板(3b)的下方，作为至少一个聚焦点(4)，并且通过所述适配板(3b)发射图像识别单元(2)的第二光线，并接收反射光；d)控制单元(5)，用于控制NIR光源(1)、图像识别单元(2)和光学系统(3)，其被设计成：-在预设的环形或中空圆柱形区域(14)和预先确定的x-y坐标中，在各末端小动脉和皮肤表面之间的深度区域中，产生具有各自第一光能的多个聚焦点(4)，所述的第一光能设计成用于在皮肤中产生氧激发；-利用第二光能，在预先确定的x-y坐标和各个末端小动脉的深处产生聚焦点(4)，所述的第二光能是预设的，使得各个末端小动脉可透过红细胞血液成分。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述的适配板(3b)设有用于光辐射的内部区域(17a)和环绕所述内部区域(17a)的邻接的外部区域(17b)，其中，所述的外部区域(17b)伸出超过皮肤治疗区域一定程度，以至于当外部区域(17b)停留在周围皮肤时，内部区域(17a)的位置与皮肤有一定距离。3.如权利要求2所述的系统，其中，所述的图像识别单元(2)的模式识别单元包括第三模式识别件，以便能够识别表面丘状皮肤突起，并确定皮肤突起的相应坐标；其中,所述的模式识别单元包括第四模式识别件，所述的第四模式识别件测定在平行于皮肤的平面上皮肤突起相对于彼此的距离，并区分第一区域(16a)和第二区域(16b)，其中第一区域(16a)的皮肤突起之间具有第一平均距离，第二区域(16b)的皮肤突起之间具有第二平均距离，并且，其中，通过控制单元，与第一区域(16a)相比，有更大量的光能施加在第二区域(16b)中的各表面单元。4.如权利要求2或3所述的系统，其中，所述的图像识别单元(2)的模式识别单元包括第三模式识别件，用于检测表面的皮肤突起，从而确定皮肤突起的相应坐标，其中，用于测定末端小动脉的x-y坐标的第一模式识别件考虑了皮肤突起的坐标，以便增加确定x-y坐标的准确度。5.如权利要求2-4中任一项所述的系统，其中，所述的皮肤突起根据线投影法和三角法，利用激光的投射和探测进行测定，和/或其中，为了确定皮肤突起，在皮肤上产生线的激光的投影通过另一激光产生，而非第一或第二光线，其高度根据线投影法和三角法测量。6.如权利要求3-5中任一项所述的系统，其中，在检测到皮肤突起和相应的乳头后，计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·德普芬哈特，I·J·穆勒，
申请(专利权)人：尤瓦拉生物科技控股有限公司，
类型：发明
国别省市：南非,ZA