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KR20240114264A - 가변 펄스 레이저 빔을 치료하려는 부위에 조사하여 치료를 수행하는 레이저 수술 장치 - Google Patents

가변 펄스 레이저 빔을 치료하려는 부위에 조사하여 치료를 수행하는 레이저 수술 장치 Download PDF

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KR20240114264A
KR20240114264A KR1020237017074A KR20237017074A KR20240114264A KR 20240114264 A KR20240114264 A KR 20240114264A KR 1020237017074 A KR1020237017074 A KR 1020237017074A KR 20237017074 A KR20237017074 A KR 20237017074A KR 20240114264 A KR20240114264 A KR 20240114264A
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KR
South Korea
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laser
pulse
optical
pulses
treatment system
Prior art date
Application number
KR1020237017074A
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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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Abstract

가변 펄스 레이저 빔을 치료 대상 부위에 조사하여 치료를 수행하기 위한 레이저 수술 장치가 개시된다. 이 장치는 치료 레이저 빔 펄스의 가변 파형 출력을 방출하는 레이저 소스; 상기 레이저 소스에서 방출된 치료 레이저 빔을 전달하기 위한 플렉시블 빔 전달부, - 상기 플렉시블 빔 전달부는 원단에 2개의 이동 거울로 구성된 자동 광학 스캐너를 포함함 -; 상기 스캐너의 단부에 연결되어 상기 스캐너에서 전달된 치료 레이저 빔을 치료 부위에 조사하는 데 사용되는 수술 기구;를 포함한다. 레이저의 출력 펄스 주파수, 펄스 폭, 펄스 에너지를 다양하게 조절할 수 있어 하나의 레이저 수술 기구로 다양한 조직 효과를 얻을 수 있다.

Description

가변 펄스 레이저 빔을 치료하려는 부위에 조사하여 치료를 수행하는 레이저 수술 장치
본 개시는 프락셔널 치료(fractional treatment)를 제공하기 위한 레이저 기반의 장치 또는 다른 적합한 유형의 피부과 치료를 제공하기 위한 다른 유형의 방사선 소스를 사용하는 장치와 같은 방사선 기반의 피부과 치료 장치 및 방법에 관한 것이다. 실시예들은 얼굴, 목 및 일반적으로 주름, 선, 처짐 그리고 다른 피부 변형이 발생하기 쉬운 기타 부위들을 포함하는 다양한 신체 부위의 피부에 영향을 미치는 미용 상태(cosmetic condition)를 치료하기 위하여 피부의 다양한 위치에 빔을 스캔하는 자동화된 스캐닝 시스템을 포함한다.
본 명세서는 광학 스캐너를 사용하여 복수의 치료 펄스를 방출할 수 있는 능력을 갖는 레이저 수술 장치 및 연약한 인간 생체 조직에 대한 수술에 사용되는 서로 다른 유형의 수술기구에 관한 것이다.
환경적인 힘에 피부가 노출되는 것은, 시간이 지남에 따라, 피부가 처지거나, 주름이 발생하거나, 선이 생기거나, 기타 바람직하지 않은 변형을 야기할 수 있다. 얼굴을 찡그리거나 눈을 가늘게 뜨는 등 얼굴과 목 근육의 정상적인 수축도 시간이 지남에 따라 얼굴과 목 부위에 깊은 주름이나 줄무늬를 형성할 수 있다. 정상적인 노화 과정의 이러한 영향과 기타 영향에 의해 미적으로 보기 좋지 않은 외모가 나타날 수 있다.
따라서, 이러한 피부 변형의 가시적인 효과를 줄이기 위하여 미용 시술에 대한 수요가 잘 알려져 있다. 특히 얼굴과 목의 부위의 처짐과 주름을 제거하기 위해 피부를 “타이트닝(tightening)”하는 것에 대한 수요가 여전히 많다.
치료하려는 부위에 레이저 빔을 조사하여 치료를 수행하는 레이저 수술 장치는 공지되어 있다. 예를 들면, 적외선 파장을 갖는 이산화탄소 레이저 빔을 방출하는 레이저 치료 장치가 환자들의 주름, 모반(birthmarks) 등을 제거하기 위해 성형외과 치료에서 사용되어 왔다.
빛 기반의 조직 치료는 제모, 피부 재생, 주름 치료, 여드름 치료, 혈관 레전(vascular lesion) 치료(예를 들면, 거미 정맥, 미만성 발적(diffuse redness) 등), 셀룰라이트 치료, 색소 군단(pigmented legion) 치료(예를 들면, 검버섯, 흑자, 점 등), 문신 제거 및 기타 다양한 치료와 같은 다양한 용도에 사용된다. 이러한 치료는 일반적으로 피부 또는 내부 조직과 같은 사람의 신체 조직 영역에 빛 또는 레이저 방사선을 전달하여 광화학적, 광생물학적, 열적 또는 기타의 방식으로 조직을 치료하는 것을 포함하며, 특정 용도에 따라 다른 특성들 중에서 절제적(ablative) 또는 비절제적(non-ablative)일 수 있다.
빛 기반의 치료장치에는 레이저, LED, 플래시램프 등 다양한 유형의 방사선 소스가 포함된다. 예를 들면, 레이저 다이오드는 특정 빛 기반의 치료 및 이러한 치료를 제공하기 위한 장치에 특히 적합하다. 레이저 다이오드는 일반적으로 그것이 전원 이외에 다른 광 생성에 필요한 주요 구성요소가 포함된 하나의 칩에 내장되어 있기에 크기가 작다. 또한, 레이저 다이오드는 일반적으로 최대 50% 또는 이보다 높은 효율을 제공하므로, 다른 레이저에 비해 낮은 전력으로 구동될 수 있다.
레이저 다이오드는 작은 전류로 직접적인 여기(excitation)가 가능하므로, 기존의 트랜지스터 기판의 회로들이 레이저에 전원을 공급하기 위해 사용될 수 있다.
레이저 다이오드는 높은 온도 감도/온도 조정성 및 다른 레이저들에 비해 매우 높은 발산성의 다른 일반적인 특성을 갖는다. 레이저 다이오드는 일반적으로 레이저의 광학적 축을 가로지르는 평면에서 축에 비대칭한 프로파일을 갖는 빔을 방출한다. 특히, 상기 방출된 빛은 제1 축(“빠른 축”이라 함)에서 직교하는 제2 축(“느린 축”이라 함)보다 훨씬 더 빠르게 발산된다. 이와 대조적으로, 파이버 레이저와 같은 다른 유형의 레이저들은 일반적으로 가로지르는 평면에서 축에 대칭한 프로파일을 갖는 빔을 방출한다.
레이저 기반의 치료 장치는 일반적으로 레이저 소스의 다운스트림에 광학 장치를 포함하여 원하는 대로 표적 영역에 레이저 방사선이 스캔되게, 형성되게, 조절되게, 지휘되게, 및/또는 영향이 미치게 할 수 있다. 이러한 광학 장치에는 빔의 광학 파라미터, 예를 들면, 빔의 방향, 전파 특성, 모양(예를 들면, 수렴, 발산, 시준), 스팟 크기, 각도 분포, 시간적 그리고 공간적 일관성 및/또는 강도 프로파일을 제어하기 위해 렌즈, 거울 및 반사적 및/또는 투과적 요소들이 포함될 수 있다. 일부 장치에는 조직 내에 방사 영역(예를 들면, 반점, 선 또는 기타 모양)의 패턴을 생성하기 위해 레이저 빔을 스캔하는 시스템이 포함되어 있다. 조직의 표적 영역에 대한 완전한 커버리지 제공을 위하여 일부 응용 분야에서는 상기 방사 영역의 스캔 패턴이 서로 겹치거나, 실질적으로 접해있거나, 연속적이다. 특정 주름 치료, 혈관 치료, 색소 침착 치료, 항염증 치료 및 기타 피부 재생 치료와 같은 다른 용도의 경우, 스캔된 방사 영역은 치료 중에 조직의 전체 표적 영역 중에 일부만 방사되도록 비조사 영역에 의해 서로 간격을 두고 배치될 수 있다. 따라서, 이러한 응용분야에 있어서, 일반적으로는 치료하려는 조직 영역 사이에 치료되지 않는 조직 영역이 존재한다. 이런 유형의 치료는 치료 중에 표적 영역의 일부에만 조사되기 때문에, “프락셔널(fractional)” 치료(또는, 더 구체적으로 경우에 따라서는 프락셔널 광선열융해(fractional photothermolysis))로 알려져 있다.
일부 공지된 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 이동시키는 대신, 방사선 빔을 방사 영역의 패턴에 스캔하기 위해 하나 이상의 움직이는 광학 소자(예를 들면, 거울 및/또는 렌즈)를 사용한다.
Liu 등의 US 9.414,888 B2는 레이저 기반의 피부과 치료를 제공하기 위한 휴대용 장치로서 장치 본체에 지지되는 레이저 빔 소스, 자동 스캐닝 시스템 및 제어 전자장치를 포함한다. 피부에 치료 스팟 형성을 위해 장치 어플리케이션 일단부를 통해 피부에 일련의 출력 빔을 제공할 목적으로 자동 스캐닝 시스템은 레이저 빔에서 생성된 입력 빔을 입력 받고 입력 빔을 스캔하도록 구성된다.
Chan 등의 US 2011/0098.691 A1은 프락셔널 치료 시스템을 제공하며, 치료의 깊이(treatment depth) 및/또는 결과적인 레전(lesion)의 특성에 영향을 미치기 위해 빔 모양, 빔의 개구수(numerical aperture), 빔의 초점 깊이 및/또는 빔의 크기를 조절하며 이를 조절하기 위해 조절 가능한 메커니즘이 사용될 수 있다. 이러한 매개변수를 조정하면 치료의 효율성과 효과를 개선할 수 있다.
다른 방법은 레이저나 화학 물질을 사용하여 피부의 외층(200㎛ 내지 600㎛)을 절제하여 안면 피부를 재표면화(resurface)한다. 시간이 지나면, 새로운 피부 표면이 형성된다. 피부를 재표면화 하기 위해 사용되는 레이저와 화학물질은 진피에 존재하는 콜라겐 조직을 자극하거나 여기에 열을 가하기도 한다. 정해진 방식으로 자극을 받거나 열을 받으면 콜라겐 조직이 부분적으로 해리되어 수축한다. 콜라겐의 수축은 또한 바람직한 "타이트한(tightened)" 모양으로 이어진다. 하지만 레이저 또는 화학적 재포장은 피부가 장기간 붉어지고 감염 위험이 있으며 색소 침착(pigmentation)이 증가하거나 감소하고 흉터가 생길 수 있다.
Connors 등의 US 6,193,711 B1에 따른 고속 펄스 어븀 야그(Erbium YAG, Er:YAG)는 인체 조직에 사용하기 위해 펄스 플래시램프에 의해 펄스-펌핑되는 어븀 야그 막대를 포함하는 공진 캐비티를 갖는 새로운 어븀 야그 시스템에 대해 설명한다. 생체 조직의 주요 구성 성분인 물(water)의 흡수 피크와 더 밀접하게 일치하는 적외선 파장을 사용하면 조직 절제 효과를 높일 수 있다는 사실은 이미 오래 전부터 알려져 왔다.
피부에 레이저 방사선을 많이 사용하는 경우, 염증 후 색소 침착(Post Inflammatory Hyperpigmentation, PIH)으로 알려진 원하지 않는 부작용이 발생할 수 있다. 이는 레이저 방사선 치료로 인한 열 손상에 대해 피부가 반응하는 것이다. 어두운 피부의 70%는 기존 레이저 치료에 심각한 염증 후 색소 침착으로 반응하기 때문에, 아시아인이나 라틴계 환자들과 같이 어두운 피부를 갖는 환자에게는 치료가 훨씬 더 어렵다.
기대한 결과를 얻고 환자의 피부가 염증 후 색소 침착(PIH)에 걸릴 위험을 줄이거나 제거하기 위해, 레이저 기반이 아닌 대체 치료법이 연구되고 있다. 염증 후 색소 침착(PIH) 합병증은 레이저 시스템이 피부 재생을 목적으로 인간 피부를 치료하는 데에 있어서 매우 중요한 장애물이다. 염증 후 색소 침착(PIH) 없이 모든 피부 유형을 치료할 수 있는 레이저 시스템을 도입하는 것이 매우 바람직하다.
이러한 다양한 접근 방법들 중 하나로서, Lax 등의 US 5,458,596에는 콜라겐 조직을 수축시키기 위해 무선주파수(Radio Frequency, RF) 에너지를 사용하는 방법이 자세히 설명되어 있다. 이러한 미용적으로 유용한 효과는 피부 외층을 수술적으로 제거하지 않고도 신체의 얼굴 및 목 부위에 최소한의 침습적인 방법으로 달성될 수 있으며, 앞서 나열한 문제들이 수반된다. 상기 시스템과 같은 RF 시스템의 사용은 염증 후 색소 침착(PIH)을 유발하지 않고 더 어두운 피부 유형들을 치료하는 것을 목적으로 한다.
Utely 등의 US 6,277,116도 미용적으로 유익한 목적을 위해 전극 어레이 구성을 사용함으로써 콜라겐을 수축시키는 시스템에 대해 설명한다.
그러나, 이전에 알려진 시스템들에는 개선해야 할 부분이 남아 있다. 한 가지 예로서, 전극 어레이 제작은 인접한 전극 사이에서 원치 않는 교차 전류 경로가 형성되어 조직에 가해지는 에너지의 양이 증가할 수 있다.
또 다른 예로서, 어레이를 조직에 적용할 때, 의료진은 “못의 침대(bed-of-nails)”를 경험한다. 다른 말로 표현하면, 어레이에 있어서 전극의 수와 그들의 구성이 전극 어레이의 전체 표면적을 효과적으로 증가시킨다. 유효 표면적이 증가하면 의료진은 조직을 관통하기 위해 전극 어레이에 더 큰 힘을 가해야 한다. 이러한 결점은 하나 이상의 전극이 피부 내에서 너무 멀리 위치할 수도 있어서 부수적인 손상을 야기할 수도 있다. 또한, 의료진이 조직 내에 어레이를 삽입하기 위해 가하는 힘을 증가시키면 환자는 과도한 힘을 경험할 수 있다.
캘리포니아 헤이워드(Hayward Calif.)에 위치한 써마지(Thermage, Inc.)는 전극의 정전식 결합을 통해 제어된 양의 무선주파수(Radio Frequency, RF) 에너지를 전달하는 시스템에 대한 특허를 보유하고 이 시스템에 대한 장치를 판매하고 있다. 이러한 제어된 무선주파수 에너지 전달은 피부에 “저항 가열”을 생성하는 전기장을 생성하여 미용 효과를 내는 동시에 표피를 냉각시켜 표피의 외부 화상을 방지한다.
비침습적인(non-invasive) 방식으로 치료하는 이러한 시스템에서는 진피에서 결과물을 생성하기 위해 에너지를 생성하면 원치 않는 에너지가 표피로 전달되는 결과를 초래한다. 따라서, 과도한 에너지 생성은 피부에 원치 않는 부수적인 손상을 일으킬 위험이 있다.
아시아 사람들에게 매우 인기 있는 또 다른 기기는 마이크로 니들 롤러(micro-needle roller)이다. 이 장치는 환자가 얼굴 피부에 바늘을 굴려 표피에 작은 상처를 많이 낸 후 피부를 통해 약물을 전달하는 방법(경피)를 사용하는데, 약물이 각질층을 거의 통과하지 못하기 때문에 약물 흡수율이 매우 낮다. 이러한 문제점 개선을 위하여, 마이크로 니들을 이용한 기술이 제안되었다. 이 기술에 따르면, 마이크로 니들에 의해 표피층의 일부 또는 전체를 통과하는 채널을 형성한 후, 이 채널을 통해 표피층 또는 그 하부층으로 약물이 전달된다.
JP 2009533197A-“마이크로 니들 롤러 어셈블리”가 제공하는, 본 발명에 따른 마이크로 니들 롤러 어셈블리는 그 표면에 복수의 마이크로 니들이 장착된 원통형 외부재, 및 외부재의 내부에 배치되며 지지부로 외부재에 의해 지지되는 내부재를 포함한다. 롤러 헤드, 및 내부 부재에 결합되어 롤러 헤드의 내부 부재를 회전시키는 손잡이부를 포함하며, 마이크로 니들, 원통형 외부 부재, 및 내부 부재는 모두 고분자 수지로 만들어진다.
위와 같은 점을 고려할 때, 개선된 에너지 전달 시스템은 여전히 필요하다. 이러한 시스템은 조직의 미용 치료를 위한 개선된 전극 어레이 전달 시스템을 만드는 데 적용될 수 있다. 특히, 이러한 전극 어레이는 표피 아래의 조직에 에너지를 가하여 깊고 균일한 가열을 제공할 수 있으며 피부의 깊은 구조가 즉시 조여지게 할 수 있다. 시간이 지남에 따라, 새로운 그리고 개조된 콜라겐이 피부를 더욱 조여주어 피부 표면에서 바람직한 시각적 외관을 만들어낼 수 있다.
본 개시는 방사선 기반의 피부과 치료 장치 및 방법, 예를 들어 프락셔널(fractional) 치료를 제공하기 위한 레이저 기반 장치에 관한 것이다.
따라서, 전술한 바와 같이, 본 발명은 모든 피부색에 대해 염증 후 색소 침착(Post Inflammatory Hyperpigmentation, PIH)의 위험을 감소시키는 안전한 레이저 수술 치료법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 아시아와 라틴계에서 태어난 피부 유형 3 및 4는 염증 후 색소 침착(PIH)이 발생하여 기존 치료에 가장 일반적으로 반응한다. C.A. Nanni & T S Alster의 최근 연구 “이산화탄소 레이저 재포장술의 합병증, 500명의 환자를 대상으로 한 평가”는 골든 스탠다드 이산화탄소 프락셔네이티드 레이저 장치(Golden Standard CO2 fractionated laser device)로 치료받은 후 합병증이 발생한 대규모 환자 집단을 분석했다. 같은 보고서에 따르면, 일반적으로 아시아 및 라틴계 환자의 어두운 피부의 70%가 프락셔네이티드 이산화탄소 레이저로 치료받은 후 염증 후 색소 침착(PIH)이 발생한다고 한다. 이 통계는 시장에서 인정되는 수치이다. 기존의 프락셔널 레이저 치료 후의 염증 후 색소 침착(PIH)의 위험성은 업계의 진입 장벽으로 알려져 있다. 중국이나 한국과 같은 아시아 국가에서는 기존 프락셔널 레이저 기기는 환자가 염증 후 색소 침착(PIH)에 걸릴 확률이 높기 때문에, 어두운 아시아 피부 유형 3-4에 사용하기에 적합하지 않다.
기존 프락셔네이티드(fractionated) 레이저 치료에 대한 반응으로 염증 후 색소 침착(PIH)이 발생하는 것은 의사와 환자 모두로부터 어두운 피부를 재생시키도록 이러한 장비들을 사용하는 것을 막는 산업적인 장애물이다. 그러나, 이와 동시에, 아시아 인구는 계속 증가하고 있으며, 오늘날 아시아 인구는 전 세계 인구의 약 60%를 차지하고 있다. 중국, 한국 등 아시아 국가들은 인구가 크게 증가하고 경제적으로도 크게 성장하여 노화 방지용 미용 치료를 받을 수 있는 경제적 여유를 가진 부유한 중산층이 형성되고 있다. 이러한 추세는 기존 치료와 관련된 위험에도 불구하고 계속되고 있으며, 이는 오늘날 아시아 국가에 존재하는 충족되지 않은 수요를 의미한다.
또한, 아시아 문화권에서 외모는 사회적 수용과 취업 기회에 매우 중요한 요소이다. 면접을 앞두고 미용 시술을 받기 위해 클리닉에 줄을 서기도 한다. 셀카 한 장, 게시물 한 장에 최고의 모습을 담으려는 아시아 인들의 잦은 소셜 미디어 사용으로 인해 외모의 중요성은 더욱 커지고 있다.
어두운 피부 유형 3-4의 인구 비율이 높은 중남미 국가에서도 상황은 비슷하다.
아시아 지역에서는 노화 방지를 위한 대체 해결책으로 표피에 미세한 구멍을 뚫어 일반적으로 피부를 통해서는 효과가 없는 피부 노화 방지 약물을 빠르고 효과적으로 전달할 수 있는 마이크로 니들 롤러와 같은 것이 제공된다. 마이크로 니들 롤러를 사용하면 잠재적인 건강 위험과 오염 가능성이 높기 때문에, 감염 및 기타 위험을 제거하고, 피부에 작은 구멍을 통해 노화 방지 약물을 효과적으로 전달할 수 있는 기계적인 작은 구멍을 생성할 수 있는 장치를 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
본 발명의 또다른 목적은 모든 피부 타입, 특히 프락셔네이티드 레이저 장치와 함께 노화의 징후에 싸우면서 염증 후 색소 침착에 대한 위험을 최소화하는 피부 유형 3-4의 아시아인, 이를 다뤄서 어두운 피부 유형을 가진 개인들에게 기회를 인식하고 프락셔네이티드 재생 치료를 받을 수 있는 가능성을 열어주는 것이다. 인간의 피부에 레이저 에너지를 적용하는 본 발명의 또다른 목적은 상기 레이저 빔을 사용하여 표피에 작은 구멍을 만들어서 미세 바늘을 사용해 피부에 구멍을 뚫을 필요 없이, 피부에 침구 가능한 약물을 적용할 수 있도록 하는 것이다. 본 발명의 목적은 피부에 천공을 만들되, 접촉이 없어 오염으로 인한 추가 합병증을 없애고 염증 후 색소 침착(PIH) 반응을 일으킬 수 있는 열 손상을 최소화하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 표피 및 진피의 작은 구멍을 절제하고 기계적 손상과 더불어 열적 손상을 일으키기 위해 상기 레이저 빔을 다른 작동 방식에서 사용함으로써 피부 치료를 가능하게 하여, 자연 치유 과정이 노화의 징후를 반전시키기 위해 젊고 더 좋아 보이는 인간 피부를 생성하는 방식으로, 동시에 상기 레이저 치료 후 인간 피부에 대한 임의의 형태의 합병증을 피하기 위해 염증 후 색소 침착(PIH)을 포함하나 이에 한정되지 않는 방식으로 열 손상에 대해 높은 수준의 제어에 의해 피부를 치료할 수 있도록 하는 것이다. 본 발명의 구체적인 목적은 냉 손상으로 인간 피부를 효과적으로 절제하고 치유 결과를 향상시키면서 염증 후 색소 침착 (PIH)과 같은 과도한 열 손상으로 인한 위험을 추가하지 않는 제어된 열 손상을 추가하는 복합 펄스 체계를 만드는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 모든 피부 유형에 안전하고 효과적이며 특히 부작용의 위험을 최소화하는 프락셔네이티드 레이저 기반 피부 재생 장치에 최적화된 해결책을 제공하는 것이며, 특히 염증 후 색소 침착(PIH)의 위험을 최소화하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 일반 수술에 사용될 수 있는 레이저 수술용 메스를 위한 안전하고 효과적인 장치를 제공하는 것으로, 상기 레이저를 사용하여 절단된 조직을 효율적으로 냉각시키고, 상기 절단 부위에서 출혈을 막기 위해 상기 절단 조직을 응고시키는데 필요한 제어된 열적 손상을 추가하는 펄스를 혼합하는 것과 동일한 방식으로 상기 레이저를 사용하여 환자의 치유 전망에 상당한 이점을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 매우 작은 직경의 도구를 사용하여 인간의 눈 내부 또는 인간의 성대 조직 치료와 같이 도달하기 매우 어려운 영역에서 인체 조직을 절제하고 응고시키는 것이다. 이 또 다른 목적에서는 의사가 작은 구멍에 도달할 수 있는 매우 작은 광섬유 장치를 사용하여 레이저를 치료 조직에 전달하고, 동시에 필요한 조직을 절제하고 제어된 응고를 생성하여 불필요한 출혈을 제거 할 수 있는 혼합 펄스와 함께 상기 레이저를 사용하지만, 특히 인간의 눈 조직이나 인간의 성대와 같은 섬세하고 중요한 인간 조직을 치료할 때 부작용을 유발할 수 있는 원치 않는 과도한 열 부상을 입을 위험이 없는 레이저를 사용한다.
따라서, 본 발명의 목적은 노화 징후를 역전시키는 것과 같은 긍정적인 결과를 창출하는 동시에 원치 않는 열 손상을 최소화함으로써 종래 기술의 단점을 극복할 수 있는 방식으로 인체 조직을 치료하는 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
이제, 본 발명은 본 발명의 방법에 따라 작동하는 장치의 개략적인 예시도인 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 레이저 시스템의 바람직한 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1b는 적외선 범위의 광학 파장에서 물의 흡수 계수를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 스캐너 어플리케이터 부착 장치의 바람직한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a-d는 본 발명에 따라, 원하는 치료 조직에 배치되는 프락셔네이티드 레이저 치료 패턴의 바람직한 실시예의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 레이저 펄스 시퀀스를 개략적으로 설명하는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 인체 조직 절단 및 응고용 수술기구를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따라 응고된 인체 조직을 절단하기 위해 광섬유를 사용하는 다른 수술 기구를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 개시의 일부 실시예는 부분적으로 다음의 설명 및 첨부된 도면을 참조함으로써 이해될 수 있으며, 여기서 참조 번호는 동일하거나 유사한 부분을 지칭한다.
도 1은 방사선 기반의 치료 장치(24)의 바람직한 일 실시예의 다양한 구성요소를 도시한 도면이다. 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 것이고, 다른 실시예에서 방사선 기반 장치는 파이버 레이저 장치(fiber laser device)일 수 있다. 상기 방사선 기반 장치는 의류용 전원 공급 장치(20)에 의해 생성되는 직류(DC)로 전원이 공급된다. 전원 공급 장치(20)는 미국 110V 및 60HZ 또는 240V 및 50HZ를 사용하는 독일과 같이 다른 국가에서 일반적으로 사용되는 광범위한 교류 전원을 수용하도록 구성된다. 상기 전원 공급 장치(20)는 교류를 직류로 변환할 것이며, 일 바람직한 실시예에서, 전원 공급 장치(20)에 의해 생성되는 작동 직류 전압은 24볼트일 것이다. 전체 방사선 기반 장치(24)를 제어하는 데 필요한 전기 에너지는 인쇄 회로 장치(21)에서 만들어진 직류 배전 전원 장치에 의해 조절된다. 상기 직류 배전 전력 인쇄 회로 장치(21)는 상기 바람직한 실시예 장치 내의 모든 구성 요소에 전력을 공급한다. 방사선 기반 장치(18)는 DC 배전 전원(21)에 의해 제공되는 전기 에너지로 구동되며, 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 장치 작업자(25)가 방사선 기반 장치 에너지 설정과 같은 원하는 명령을 입력하는 데 사용하는 터치 패널을 구비한다. 작업자(25)가 원하는 방사선 기반 원하는 장치 설정을 입력하면 GUI 컴퓨터(23)는 원하는 프로그램을 실시간 CPU(22)에 통신하여 작업자(25)가 원하는 에너지 설정을 방사선 기반 장치에 공급한다. 방사선 기반 장치는 원하는 레이저 에너지를 생성한다. 작동 중에 방사선 기반 장치(18)는 장치를 냉각하기 위해 주변으로 방출되는 액세스 열을 생성한다. 바람직한 실시예 중 하나에서, 방사선 기반 장치(18)는 또 다른 바람직한 실시예에서 2,940nm에서 작동하는 중적외선 파이버 레이저이다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 방사선 장치(18)는 2,940nm에서 작동하는 어븀야그(Erbium YAG, Er:YAG) 레이저일 수 있고, 또 다른 바람직한 실시예에서, 방사선 장치(18)는 2,780nm에서 작동하는 어븀YSGG(Erbium YSGG, ER: YSGG) 레이저일 수 있다. 상기 바람직한 실시예에서, 레이저 냉각 장치(12)는 방사선 장치, 상기 중적외선 파이버 레이저로부터 접근 열을 추출하여 냉각 팬을 사용하여 주변으로 방출시킨다. 상기 바람직한 실시예에서, 중적외선 파이버 레이저 방출은 레이저 광학 모듈(17)로 방사될 것이다. 바람직한 실시예에서, 레이저 광학 모듈(17)은 레이저 빔을 직경 약 7 mm로 시준하고 650nm 부근에서 작동하는 가시 적색 레이저를 결합하여 작업자(25)가 중적외선 빔의 위치 및 포인팅을 보이지 않는 상태로 볼 수 있게 한다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 레이저 광학 모듈(17)은 에너지 보정 장치(13)에 연결될 것이다. 바람직한 실시예에서, 에너지 보정 장치는 바람직한 실시예에서 상기 2,940nm 범위에서 레이저 방사선을 측정하도록 최적화된 인듐비소안티모니드(InAsSb) 광전지 검출기이다. 상기 검출기는 펄스당 에너지를 제어하기 위해 실시간으로 메인 레이저 빔의 샘플을 판독하도록 설계되어, 작업자(25)에 의해 설정된 에너지가 전달되고 에너지 보정 검출기(13)에 의해 측정되면, 전달된 설정 에너지가 달성될 때 레이저 펄스 에너지를 절단하도록 실시간 CPU 제어기(22)로 명령이 전송된다. 상기 바람직한 실시예에서, 상기 에너지 보정 검출기(13)는 상기 전달된 에너지가 작업자(25)에 의해 설정된 에너지와 동일하도록 보장하기 위한 실시간 서보(servo) 컨트롤러이다. 상기 검출기는 레이저 에너지의 샘플을 측정하고, 작업자(25)에 의해 선택된 에너지 설정을 클로즈 루프에서 모니터링한다. 바람직한 실시예에서, 방사선 기반 장치(24)는 X 및 Y 스캐너 모터를 구동하는 데 사용되는 스캐너 서보(servo) 컨트롤러(27)를 포함하며, 스캐너 서보 컨트롤러는 전원 공급 장치(20)에 의해 교류 전압으로부터 변환된 직류 전압을 조절하는 DC 배전 전원(21)에 의해 전원이 공급된다. X 및 Y 스캐너 모터를 이동하는 명령은 작업자(25)가 선택하며, GUI 컴퓨터(23)에 연결된 터치 패널(10)을 사용하여 명령을 입력한다. 작업자(25)의 명령은 실시간 CPU 제어기(22)로 전송되어 스캐너 서보 컨트롤러(23)로 명령 신호를 보내 어플리케이터(16)의 스캐너를 움직인다.
방사선 에너지는 빔 전달부(14)로 향하게 된다. 바람직한 일 실시예에서, 빔 전달부(14)는 방출을 전송할 수 있는 광섬유 장치일 것이다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 빔 전달부는 7개의 회전 거울 관절 암(articulated arm)일 수 있다. 레이저 에너지는 최종 에너지 조절 장치인 레이저 출력 광학 장치(15)로 향하게 된다. 바람직한 실시예 중 하나에서, 레이저 출력 광학장치(15)는 레이저 빔을 7.0mm로 시준하기 위한 또 다른 시준 광학장치일 수 있고, 또 다른 바람직한 실시예에서, 레이저 출력 광학장치(15)는 먼지 및 오염이 방사선 기반 장치(18)의 작동 신뢰성에 영향을 미치는 것을 방지하기 위한 방어적인 및 교체 가능한 창일 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 레이저 출력 광학장치(15)는 나중에 개시되는 바와 같이, 작업자가 사용 중인 레이저 어플리케이터(16)를 다른 임상 효과를 달성하기 위해 교체할 수 있도록 하는 퀵 디스커넥트 연결부(100)를 포함한다. 방사선 기반 레이저 에너지를 작동하기 위해, 작업자(25)는 풋스위치(footswitch) 장치(26)를 사용하여 작업자(25)가 결정하고 여기서의 터치 패널(10)을 사용하여 GUI 컴퓨터(23)에 입력한 설정으로 에너지 방출이 전달되도록 명령할 것이다. 작업자(25)가 방사선 기반 장치 방출을 중지하고자 하는 경우, 풋스위치(26)를 눌러 레이저 작동을 중지한다. 비상 시 작업자(25)는 비상 스위치(11)를 눌러 장치(24)의 작동을 중지할 수 있다.
도 1b는 적외선 방사 파장에서 물의 흡수 계수를 보여준다. 인체 조직은 약 70%의 수분을 함유하고 있어 수분 흡수는 인체 조직을 치료하는 데 매우 효과적인 도구라는 점에 유의하는 것이 중요하다. 방사선 기반 장치의 기본 작용 메커니즘은 선택적 광 열분해로, 방사선 장치 파장을 광 흡수 발색단과 일치시켜 선택된 효과를 생성한다. 바람직한 실시예 중 하나에서 선택된 파장은 2,940nm일 수 있다. 도 1b에서 볼 수 있듯이, 104는 적외선 스펙트럼에서 가장 높은 수분 흡수율인 2,940nm 파장에서 11,700 cm-1의 피크 수분 흡수 지점이다. 인체 조직 치료에 일반적으로 사용되는 다른 방사선 기반 장치와 수분 흡수량을 비교하기 위해 101은 10,600 nm의 이산화탄소(CO2) 레이저 장치의 850 cm-1의 흡수 계수이다. 이산화탄소(CO2) 레이저에 의한 수분 흡수 값을 2,940nm에서 작동하는 바람직한 실시예의 중적외선 파이버 레이저와 비교하면, 2,940nm에서 작동하는 상기 중적외선 파이버 레이저에 의한 물의 절제 효과가 13.7배 더 우수하며, 이는 상기 파이버 레이저와 이산화탄소 레이저의 흡수 계수 비율 와 동일하다는 결론이다. 상기 바람직한 실시예 장치는 2,940 nm에서 작동하여 인체 조직의 수분을 13.7배 더 효율적으로 제거하고, 13.7배 더 적은 광학 에너지를 필요로 하며, 따라서 치료된 조직에 대한 잠재적인 열 손상을 13.7배 더 적게 발생시킬 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 103은 인체 조직을 치료하는 데 일반적으로 사용되는 또 다른 파이버 레이저인 1,927nm에 대한 수분 흡수로서, 2,940nm에서 작동하는 바람직한 실시예 중 하나보다 약 100배 적은 114 cm-1의 흡수 계수를 가진다. 알 수 있듯이, 이 방사선 기반 장치는 여전히 물을 표적으로 하여 인체 조직을 적응시킬 수 있는 절제 장치로 특성화되어 있지만, 절제 효율이 매우 낮고 원치 않는 열 손상이 클 수 있다. 또 다른 비교로서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 102는 1,550nm에서 10cm-1의 값을 갖는 수분 흡수이며, 1,550nm에서 작동하는 이 방사선 기반 장치는 수분 흡수 계수가 바람직한 실시예 중 하나의 피크 수분 흡수 특성에 비해 너무 낮기 때문에 이미 비절제(non-ablative) 장치로 분류된다.
도 2는 안면 재생을 위해 인간의 피부를 치료하는 데 사용되는 스캐너 어플리케이터의 바람직한 일 실시예를 도시한다. 이 어플리케이션은 도 1a에 도시된 방사선 기반 치료 장치(24)에 연결될 수 있으며, 퀵 디스커넥트(100)를 사용하여 어플리케이터(16)를 연결할 수 있다.
도 2는 치료할 인체 피부의 위치를 나타낸다(208). 치료 영역은 스캐닝 동작 방향을 나타내는 X축과 Y축으로 정의된다. 어플리케이터 팁은 어플리케이터 핸드피스(207)의 일부로서, 작업자가 핸드피스 팁의 개구부(209)를 통해 치료 영역을 명확하게 볼 수 있게 해준다. 상기 바람직한 실시예에서, 이 핸드피스는 여러 번 사용할 수 있도록 금속 디자인으로 만들어지며, 하우징(206)에 나사산 마운트를 사용하여 탈착할 수 있다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 핸드피스는 매 치료 후 재활용되는 의료용 플라스틱으로 만들어진 1회 일회용(one-time disposable use)이다. 핸드피스(207)는 레이저 초점 렌즈를 포함하는 렌즈 하우징(206)에 장착된다. 바람직한 실시예에서, 사용 중인 초점 렌즈의 초점 거리는 150mm이고, 레이저 초점 스팟 크기는 120 ㎛이다. 렌즈 하우징(206)은 핸드피스(207) 나사산(thread)을 장착하기 위해 한쪽 끝에 장착 나사산이 장착되어 있고, 다른 쪽 끝에 렌즈 하우징(206)이 스캐너 하우징(202)에 영구적으로 장착되어 있습니다. 이 바람직한 실시예에서, 스캐너 하우징(202)은 퀵 디스커넥트(100)를 사용하여 도 1a의 방사선 기반 장치(24)에 어플리케이터를 연결하는 데 사용되는 퀵 디스커넥트인 마운팅 샤프트(201)에 영구적으로 연결된다. 마운팅 샤프트(201)는 속이 비어 있으며, 레이저 빔이 구멍(200)을 통해 스캐너 어플리케이터로 전파될 수 있도록 한다. 상기 바람직한 실시예에서, 구멍(200) 을 통해 스캐너 어플리케이터로 들어오는 입력 레이저 빔은 7mm로 시준되고 출력 집속 빔이 208 에서 치료 인체 피부 표적을 향해 전파되는 것과 동일한 방향으로 전파된다. 상기 바람직한 실시예에서, 구멍(200)으로 들어오는 입력 레이저 빔은 영구적으로 장착된 반사 미러(205)에 의해 도 2에 도시된 Y축 방향으로 수직으로 90° 반사된다. 상기 레이저 빔은 스캐너 하우징(202)에 영구적으로 장착된 Y축 스캐너 모터(203)에 장착된 미러(209)에 의해 수평 -X 방향으로 다시 반사된다. 상기 미러(209)는 전자 신호에 의해 미러(209)가 움직일 때마다 반사된 빔이 Y 방향으로 움직일 수 있도록 스캐너 모터에 전원을 공급하여 작은 각도로 회전시킬 수 있다. 스캐너 모터(203)에 연결된 미러(209)에서 -X 방향으로 전파되는 레이저 빔은 X축 모터(204)에 장착된 미러에 의해 동일하게 반사되므로, 전자 명령에 의해 스캐너 모터(204)의 미러가 회전할 때마다 X 방향으로 이동될 수 있다. 상기 바람직한 실시예에서, 스캐너 모터(203)는 레이저 빔을 반사하는 거울을 구동하여 레이저 빔 모션을 생성하는 208의 ±Y 방향으로, 스캐너 모터(204)는 레이저 빔을 반사하는 거울을 구동하여 레이저 빔 모션을 생성하는 ±X 방향으로 레이저 빔을 구동한다. 전자 신호는 스캐너 모터(203)와 스캐너 모터(204)를 동시에 구동하여 도 1a에 도시된 방사선 기반 장치(24)를 사용하도록 작업자가 선택함에 따라 치료하는 인체 피부 표적(208)에서 2차원 복합 레이저 빔 동작을 형성할 수 있다.
도 3a는 본 발명에 따라, 원하는 치료 조직에 배치되는 프락셔네이티드(fractionated) 레이저 치료 패턴의 일 바람직한 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 상기 프락셔네이티드 패턴은 치료된 영역들 사이에 건강한 조직의 가교(bridge)를 남김으로써 인간의 신체 회복 과정을 돕기 위해 상기 레이저 펄스 에너지에 의해 치료될 조직의 미리 결정된 복수의 영역과, 건강하게 유지되는 치료된 영역과 치료되지 않은 조직 사이의 또다른 복수의 영역들을 포함한다. 도 3a는 도 2, 208의 좌표와 일치하는 X 및 Y 좌표를 도시한 도면이다. 상기 바람직한 실시예에서, 작업자(25)(도 1a)는 미리 결정된 복수의 패턴 및 크기 중에서 15mm 육각 패턴(300)을 사용하도록 선택한다. 적색 조준 빔은 선택된 육각형 치료 영역 경계(300)의 윤곽을 표시할 것이다. 작업자(25)가 풋 스위치(26)(도 1a)를 누르면, 방사선 기반 장치는 스캐너 모터(203, 204)(도 2)의 움직임을 각 위치(301)로 동기화하여 미리 설정된 특정 속성의 레이저 펄스를 윤곽 경계(300) 내의 미리 결정된 복수의 위치의 각 위치에 배치한다. 바람직한 일 실시예에서, 펄스 배치 위치는 패턴(302)의 가장 오른쪽 하단 모서리로부터 시작되며, 스캐너 모터(203, 204)가 302에서 위치를 유지하는 동안 CPU 제어기(22)는 시스템에 작업자(25)가 선택한 하나의 사전 설정된 에너지 펄스를 펄스하도록 명령할 것이다. 펄스 지속 시간이 끝나면, 시스템 CPU 제어기(22)는 스캐너 모터(203, 204)에 초점 빔을 302 위치에서 303 위치로 X 축 방향의 이동과 일치하는 방향(305)으로 이동하도록 명령하고, 스캐너 모터(203, 204)는 303 위치에서 아무런 움직임 없이 위치를 유지하고, CPU 제어기(22)(도 1a)는 레이저에 터치 패널(10)을 사용하여 작업자(25)가 설정한 미리 결정된 속성으로 한 펄스를 펄스하도록 명령할 것이다. 위치 303에서의 펄스 지속 시간이 끝나면, 시스템 CPU 제어기(22)는 스캐너 모터(203, 204)에 집속 빔을 위치 303에서 위치 304로 X축 방향으로 이동하는 것과 일치하는 방향(305)으로 다시 이동시키도록 명령하고, 스캐너 모터는 위치 304에서 아무런 움직임 없이 위치를 유지할 것이고, CPU 제어기(22)(도 1a)는 레이저에 터치 패널 10을 사용하여 작업자(25)가 설정한 미리 정해진 속성으로 한 펄스를 펄스하도록 명령할 것이다. 레이저 펄스 지속 시간이 끝에 도달하면, 시스템은 위에서 설명한 대로 305 방향을 따라 다음 위치로 자동 전진하여 스캐너 모터를 스텝핑하여 초점 레이저 빔을 새로운 위치로 이동시키고, 새로운 위치에서 위치를 유지하는 동일한 과정을 반복하는 한편, CPU 제어기(22)는 레이저에 미리 프로그래밍된 하나의 펄스 에너지를 전달하도록 명령하여 위치 306 펄스 지속 시간이 끝에 도달할 때까지 이 과정을 반복한다. 위치 306에서 펄스가 끝나면, 시스템은 스캐너 모터(203, 204)에 집속 레이저 빔을 Y 방향으로 한 줄 위로 이동하는 방향(307)으로 이동하도록 명령하여, 시스템이 하나의 사전 설정된 펄스를 전달하는 동안 스캐너 모터(203, 204)가 위치를 유지할 위치(308)로 이동시킨다. 위치(308)에서의 펄스 지속 시간이 끝나면, CPU 제어기(22)는 레이저가 사전 설정된 에너지 펄스를 전달하는 동안 위치를 유지하는 동일한 과정을 반복하면서 위치(308)에서 위치(309)로의 음의 x 방향(310)을 따라 집속 레이저 빔을 이동시키도록 하며, 위에서 자세히 설명한 대로 다음 인접 위치로 전진하도록 스캐너 모터(203, 204)에 명령할 것이다. 패턴 경계 내에 미리 결정된 복수의 전체 위치에는 동일한 단계, 위치 유지 및 반복 프로세스를 사용하여 동일한 사전 설정된 레이저 펄스 에너지가 전달된다. 패턴 경계 내에 미리 결정된 복수의 위치가 미리 설정된 레이저 펄스를 전달하면, CPU 제어기는 모든 미리 설정된 펄스의 배치가 완료되었음을 작업자(25)에게 알리기 위해 빨간색 조준 빔 윤곽선(300)의 표시를 재개한다. 그러면 작업자(25)는 핸드피스(207)를 인체 조직에서 치료해야 하는 다음 영역으로 이동하여 동일한 과정을 반복할 수 있다.
도 3b는 본 발명에 따라, 원하는 치료 조직에 배치되는 프락셔네이티드 레이저 치료 패턴의 또 다른 바람직한 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 실시예에서, 레이저 펄스를 사전에 프로그램된 복수의 미리 결정된 위치로 전달하기 위해 사용되는 스텝, 위치 유지 및 반복 프로세스는 위에서 설명한 바와 같이 X 및 Y 축을 따라 직교 이동 대신 무작위 이동을 사용하여 달성될 수 있다. 상기 바람직한 실시예에서, 제1 펄스 위치는 311이고, 스캐너 모터(203, 204)는 311에서 위치를 유지하는 동안 시스템이 작업자(25)에 의해 선택된 하나의 사전 설정된 에너지 펄스를 펄스화할 것이다. 펄스 지속 시간이 끝에 도달하면, 시스템 CPU 제어기(22)는 스캐너 모터(203, 204)에 위치 311에서 위치 313으로 방향(312)을 따라 X축 및 Y축을 따라 초점 빔을 동기화된 움직임으로 이동하도록 명령하고, 스캐너 모터(203, 204)는 위치 313에서 아무런 움직임 없이 위치를 유지하며, 시스템은 작업자(25)가 선택한 하나의 사전 설정 에너지 펄스를 펄스한다. 펄스 지속 시간이 끝에 도달하면, 시스템 CPU 제어기(22)는 스캐너 모터(203, 204)에 위치 313에서 위치 315로 방향(314)을 따라 동기화된 움직임으로 집속 빔을 이동하도록 명령하고, 스캐너 모터(203, 204)는 위치 315에서 아무런 움직임 없이 위치를 유지하며, 시스템은 작업자(25)가 선택한 하나의 사전 설정 에너지 펄스를 펄스한다. 펄스 지속 시간이 끝나면, 시스템 CPU 컨트롤러(22)는 스캐너 모터(203, 204)에 위치 315에서 위치 317로 방향(316)을 따라 동기화된 움직임으로 집속 빔을 이동하도록 명령하고, 스캐너 모터(203, 204)는 위치 317에서 아무런 움직임 없이 위치를 유지하며, 시스템은 작업자(25)가 선택한 하나의 사전 설정 에너지 펄스를 펄스한다.
펄스 지속 시간이 끝에 도달하면, 시스템 CPU 제어기(22)는 단계를 계속하고, 위치를 유지하고, 레이저를 펄싱하고, 위에서 설명한 바와 같이 패턴 경계 내에 미리 결정된 복수의 모든 분획 위치에 미리 설정된 에너지 펄스를 배치하는 것을 반복한다.
사용될 무작위 이동 알고리즘은 원치 않는 열 손상의 축적 가능성을 줄이고 다른 목적으로 환자의 불편함을 줄이기 위해 인접한 펄스 사이에 최대 물리적 거리를 유지하는 알고리즘의 일종이다.
도 3c는 상기 바람직한 실시예를 예시적으로 도시하는데, 여기서 작업자(25)는 패턴(320) 또는 패턴(321) 중 하나로부터 사용 가능한 펄스의 분획 충전 밀도의 미리 결정된 선택들 중에서 선택할 수 있다. 상기 바람직한 실시예에서, 패턴(320) 및 패턴(321)은 동일한 패턴 유형 및 크기를 가진다. 상기 패턴(320)과 패턴(321)의 차이점은, 패턴(320)의 밀도가 더 높고, 패턴(320)에 미리 결정된 펄스 위치의 수가 더 많으며, 미리 결정된 펄스 위치의 수가 더 적은 패턴(321)에 비해, 패턴(321)이 더 낮은 밀도를 갖는다는 것이다.
도 3d는 상기 바람직한 실시예를 도시한 것으로, 작업자(25)는 동일한 펄스 밀도를 갖는 사용 가능한 복수의 분할된 패턴 크기 중 미리 결정된 선택 중에서 선택할 수 있다. 작업자(25)는 동일한 펄스 밀도를 포함하는 패턴 크기(330) 또는 더 작은 크기(332)를 선택할 수 있다. 선택은 사전 프로그래밍된 사용 가능한 크기 및 사용 가능한 펄스 밀도의 목록에서 터치 패널(10)을 사용하여 작업자(25)에 의해 수행된다.
상기 바람직한 실시예에서, 패턴 크기 및 펄스 밀도를 쉽게 변경할 수 있는 능력은 작업자가 특정 레이저 펄스 선택을 처리된 조직 유형 및 신체 내 조직 위치에 맞출 수 있는 유연성을 가능하게 한다. 예를 들어, 작업자(25)가 상기 바람직한 실시예에 따른 방사선 기반 장치를 사용하여 사람의 눈 주위의 안면 피부를 치료할 때, 더 작은 패턴을 선택하면, 긍정적인 임상 결과를 생성하고 원치 않는 부작용, 특히 염증 후 색소 침착의 위험을 줄이는 데 있어서 장치의 유용성을 증가시킬 수 있다.
도 4a는 본 발명에 따른 복수의 레이저 펄스 시퀀스를 개략적으로 예시하는 그래프이다. 상기 그래프에서, X축 분모는 403에 도시된 바와 같이 시간 척도를 나타내고, Y축 분모는 401에 도시된 바와 같이 플루언스를 나타낸다. 대시 라인은 400으로 표시된 인체 조직 절제에 대한 플루언스 임계값을 나타낸다. 플루언스 임계값(e)는 인체 조직에 전달되는 펄스 플루언스가 "e"(400)보다 높으면 인체 조직을 절제하는 반면, 플루언스가 "e"(400) 미만인 펄스는 조직을 절제하지 않고 오히려 에너지가 인체 조직에 흡수되어 상기 인체 조직에서 열로 전환되어 열 손상을 유발할 수 있음을 의미한다. 인체 조직에 대한 절제 임계값은 많은 과학 논문인 J.T Walsh "어븀야그 레이저의 조직 절제: 절제율 측정(Er:YAG Laser Ablation of Tissue: Measurement of Ablation Rates)"에서는 절제 임계 플루언스를 2 J/cm2로 측정했다. 이 논문에서는 이 방정식을 따르기 위해 절제 깊이와 플루언스(에너지 밀도)의 관계를 확립했다:
Fl- 레이저 플루언스, J/cm2
Z- 레이저 절제 깊이, ㎛(절제 깊이가 100㎛보다 큰 경우)
펄스당 에너지를 정의하려면 다음 방정식을 사용해야 한다:
E- 펄스 에너지, 밀리줄(milli-Joules)
Sz- 레이저 스폿 크기, ㎛
바람직한 실시예에서, 레이저는 직경이 120㎛ 인 집속 레이저 빔으로 2,940nm에서 작동하는 중적외선 파이버 레이저이다. 상기 바람직한 실시예의 레이저에서, 절제 임계값은 0.23 밀리줄(milli-joule)이 될 것이다. 펄스(402)는 터치 패널(10)을 사용하여 펄스당 레이저 에너지를 프로그래밍하는 작업자(25)에 의해 선택 가능한 깊이로 인체 조직을 절제하도록 사전 설정된다. 복수의 사전 설정된 레이저 펄스(402) 각각은 펄스 위치(302)로부터 시작하여 전술한 바와 같이 선택된 패턴(300)의 각기 다른 위치(도 3a)에서 다음 위치로 전달될 것이다. 각 펄스의 펄스 지속 시간은 레이저 장치를 제어하는 장치 CPU 제어기(22)에 의해 사전 설정되어 작업자(25)에 의해 사전 프로그래밍된 정확한 양의 에너지를 인체 조직에 전달한다. 인접한 펄스들 사이의 시간 지속(404)은, 다음 펄스 에너지가 다음 위치로 전달되기 전에 스캐너 모터(203, 204)가 상기 레이저 빔을 반사하는 미러를 위치에서 다음 위치로 이동시킬 수 있는 충분한 시간을 남겨두기 위해 CPU 제어기(22)에 의해 제어되는 또 다른 사전 설정된 시간 지속이다. 상기 바람직한 실시예에서, 복수의 펄스 에너지는 원하는 절제 깊이에 기초하여 작업자(25)에 의해 미리 설정된다. 상기 바람직한 실시예에서, 400 ㎛의 절제 깊이에 대해, 작업자(25)는 상기 설정된 계산 공식에 기초하여 복수의 레이저 펄스 에너지를 개별 펄스(402) 당 9 밀리줄(milli-joules)로 미리 설정할 것이다. 상기 바람직한 실시예에서, 중적외선 파이버 레이저 최대 레이저 출력은 10와트(watts)이고, 펄스당 9밀리줄(milli-joule)의 펄스 에너지를 생성하기 위해, 레이저 펄스 지속 시간은 다음 방정식에 의해 계산된 0.9밀리초(milli-seconds)로 CPU 제어기(22)에 의해 설정될 것이다:
P- 레이저 출력, 와트(watts)
E- 레이저 펄스 에너지, 밀리줄(milli-joules)
τ- 레이저 펄서 지속 시간, 밀리초(milli-seconds)
재생을 위해 인간의 얼굴 피부에 패턴을 배치하는 또 다른 바람직한 실시예에서, 펄스당 설정된 에너지는 특히 작업자(25)가 절제 깊이를 1mm 또는 그 이상으로 설정하는 경우 펄스 지속 시간으로 인해 환자의 불편을 야기할 수 있다.
도 4b는 본 발명에 따른 복수의 레이저 펄스 시퀀스를 개략적으로 예시하는 그래프이다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 위치(302)로부터 시작되는 단계 및 반복 공정에서 패턴(300) 상에 배치될 펄스(402)(도 4a)는 펄스 버스트(410)에 배열된 복수의 서브 펄스로 분할되며, 서브 펄스의 각 버스트 사이의 사전 설정된 시간 지속(413)은 시스템이 패턴 경계 내에서 미리 결정된 복수의 위치 각각에서 복수의 솔리드 펄스(solid pulse, 402)를 사용할 때 위에서 설명한 시간 지속 지연 404(도 4a)와 동일하도록 미리 설정될 수 있다. 복수의 서브 펄스들이 펄스 버스트(410)로 배열되는 것의 한 가지 장점은, 펄스당 에너지가 더 긴 시간 동안 분산되고 원치 않는 열 손상의 축적을 낮추기 때문에 환자의 불편함을 낮추는 것이다. 상기 바람직한 실시예에서, 펄스 버스트(410)는 CPU 제어기(22)에 의해 설정된 펄스(411) 사이에 미리 설정된 시간 지속(413)을 갖는 4개의 서브 펄스(411)를 포함할 것이다. 상기 바람직한 실시예에 있어 레이저 선택 패턴(300)에서 302로부터 시작되는 각 위치에서, 시스템은 상기 개시된 공식으로부터 계산될 수 있는 원하는 절제 깊이의 작업자(25)의 선택에 대응하는 펄스 버스트(411) 당 동일한 총 에너지를 위해 각각의 인접한 서브 펄스(411) 사이에 시간 지연(412)을 갖는 4개의 서브 펄스(410)의 버스트를 전달할 것이다. 상기 바람직한 실시예는 4개의 서브 펄스를 갖는 펄스 버스트를 예로서 사용하며, 서브 펄스의 수는 특정 수로 제한되지 않으며, 펄스 버스트는 임상적으로 원하는 결과에 따라 2 내지 "n"개의 서브 펄스를 포함할 수 있다. 본 출원에서 언급된 바와 같이, 상기 바람직한 실시예에서 레이저는 피크 수분 흡수인 2,940nm에서 작동하며, 인체 조직은 70% 이상의 수분을 함유하고 있기 때문에 인체 조직의 절제는 매우 효율적이다. 또한, 상기 작동 조건에서 인체 조직을 절제할 때 주변 조직에 열 손상을 거의 또는 전혀 남기지 않으므로 레이저가 작은 혈관을 절제할 때 절제 부위에 국소 출혈이 발생할 것으로 예상된다고 많은 임상 논문에서 언급하고 있다. 이는 원하는 손상이 순수한 기계적 성격을 띠는 일부 임상 상황에서 예를 들어 미세 바늘 사용을 대체하기 위해, 특히 기계적 절제 손상을 사용하여 조직에 약물을 효율적으로 전달하기 위해 약물을 후속적으로 사용할 수 있는 경우 바람직한 효과가 될 수 있다.
도 4c는 본 발명에 따른 복수의 레이저 펄스 시퀀스를 개략적으로 예시하는 그래프이다. 이 또 다른 바람직한 실시예에서, 302로부터 시작되는 단계 및 반복 공정에서 패턴(300) 상에 배치될 방사선 기반 장치 펄스(402)(도 4a)는, 본 출원에서 앞서 설명한 복수의 서브 펄스 버스트(410)와는 다른 펄스 버스트(420)로 배열된 복수의 서브 펄스로 분할될 수 있다. 상기 바람직한 실시예에서, 펄스 버스트(420)는 예시적으로 8개의 서브 펄스로 분할될 것이며, 이는 CPU 제어기(22)에 의해 절제 임계값 " e" 400 이상으로 사전 설정된 제1 펄스(421)와, 펄스(421)와 다음 펄스(422) 사이의 시간 지연(423)을 포함하는 것으로 구성된다. 펄스(422) 플루언스는 펄스당 더 낮은 레이저 출력으로 작동하는 방사선 기반 장치(18)에 의해 전달되는 절제 임계값(e)(400) 이하로 CPU 제어기(22)에 의해 사전 설정되어 절제 임계값(e)(400) 이하의 플루언스를 생성함으로써 인체 조직을 절제하지 않고 오히려 주변 조직을 가열하여 응고 효과를 생성하고 제어된 국소적 열 손상을 형성함으로써 에너지를 축적한다. 펄스(422) 다음에, CPU 제어기(22)는 시간 지연(423)에 이어서 동일한 사전 설정 플루언스를 갖는 다음 서브 펄스(421)의 전달에 이어서 또 다른 사전 프로그래밍 된 시간 지연(424)과 임계값 "e", 400 아래에 동일한 사전 설정 플루언스를 갖는 또 다른 펄스(422)를 추가한다. 상기 바람직한 실시예에서, 펄스 버스트(420)는 예를 들어, 절제 임계값 " e", 400보다 높은 사전 설정 플루언스를 갖는 4개의 절제 서브 펄스(421) 및 절제 임계값 " e", 400보다 낮은 사전 설정 플루언스를 갖는 4개의 응고 서브 펄스(422)를 포함하며, 펄스 421과 펄스 422 사이 시간 지연(423, 424)를 갖는 펄스 버스트가 패턴(300)에서 302를 시작하는 한 위치에 대한 펄스 버스트를 완료한다. 다음 동일한 펄스 버스트(420)는 스캐너 모터(203, 204)가 동기화된 동작을 완료하여 집속 레이저 에너지를 패턴(300)의 다음 위치로 향하게 하는 데 충분한 시간을 허용하도록 CPU 제어기(22)에 의해 설정되는 사전 프로그래밍된 지연(425)을 통해 패턴의 다음 위치로 전달될 것이다. 펄스 버스트(420)는, 버스트 내의 펄스 수에 제한 없이 유사한 조합의 임의의 복수의 펄스를 포함하도록 본 발명의 가르침에 따라 구성될 수 있다는 점을 지적하는 것이 중요하다. 펄스 버스트는 본 발명의 목적에 따라 임의의 다른 순서로 배열된 절제 펄스 수 및 응고 펄스 수 "N"을 포함할 수 있다. 상기 바람직한 실시예에 따른 펄스 버스트에서 절제 펄스 에너지와 응고 펄스 에너지를 혼합하는 것은 인체 조직의 의료 치료에 있어서 중요한 이점을 가져다주는 것으로서, 첫 번째 장점은 본 장치가 인체 조직을 절단하는 데 사용될 때, 응고 펄스를 절제-절단 펄스와 혼합함으로써 절단된 혈관을 응고시켜 출혈을 방지하고 오염을 방지하며 절단 부위의 빠른 치유를 도울 수 있다는 것이다. 혼합 펄스의 또 다른 장점은 이 기기를 사람의 피부, 특히 얼굴에 사용할 때 진피 깊숙이 절제 펄스를 전달하고 사전 프로그래밍된 제어된 양의 열 손상을 혼합하여 출혈을 줄이고 치료 후 자연 치유 과정을 극대화하여 원치 않는 열 손상으로 인한 염증 후 색소 침착 또는 기타 합병증의 위험 없이 효과적인 피부 재생을 유도할 수 있다는 것이다. 진피의 제어된 프락셔네이티드 열 손상은 새로운 콜라겐, 새로운 천연 히알루론산의 형성을 자극하여 많은 환자에서 새로운 엘라스틴을 생성하여 더 젊어 보이는 피부를 만드는 안면 재생의 필수 요소이다.
도 5는 본 발명에 따른 인체 조직 절단 및 응고를 위한 수술 기구의 개략도이다. 이 또 다른 바람직한 실시예에서, 장치는 X-Y 스캐너를 사용하지 않고, 대신 작업자(25)에 의해 인체 조직(54) 위로 이동될 절단 및 응고 핸드피스를 사용한다. 장착 샤프트(50)는 상기 핸드피스를 스캐너 어플리케이터(16)로 교체함으로써 어셈블리를 어플리케이터 마운트 퀵 디스커넥트(100)에 연결한다(도 1a). 레이저 빔은 조리개(56)로 들어와 초점 렌즈(51)를 통해 전파된다. 핸드피스 샤프트(52)는 작업자(25)가 장치를 고정하는 데 사용되며, 팁 포인터(55)를 환자 조직(54)에 접촉시켜 집속된 레이저 에너지(53)를 치료할 인체 조직으로 향하게 한다. 상기 바람직한 실시예에서, 작업자(25)는 핸드피스를 수동으로 이동하면서 인체 조직을 절단 및 절제하기 위해 사전 프로그래밍된 3개의 상이한 펄스 유형 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 상기 바람직한 실시예의 장점은, 원치 않는 열 손상에 의해 쉽게 손상될 수 있는 민감한 인체 장기를 치료하기 위해 열 손상 없이 인체 조직을 매우 효율적으로 절단할 수 있다는 것이다. 이러한 장기는 인간의 뇌 조직, 인간의 성대, 인간의 안구 조직 및 기타를 포함한다. 덜 민감한 다른 인체 조직을 치료할 때 작업자 (25)는 이 응용 분야에서 설명한 대로 임상적으로 원하는 결과를 얻기 위해 응고 및 절제 펄스를 혼합하여 장치를 프로그래밍할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따라 인체 조직을 절단하고 응고시키기 위해 광섬유를 사용하는 다른 수술 기구로 구성된 또 다른 바람직한 실시예의 개략도이다. 이 바람직한 실시예에서, 광섬유를 사용하면 사람의 귀, 코, 인후 또는 안구 조직과 같이 물리적 접근이 제한된 인체 부위 또는 공동의 인체 조직에 레이저 에너지를 전달할 수 있다. 상기 광섬유 장치는 퀵 디스커넥트(100)와 연결하기 위해 샤프트(61)를 사용하여 장착될 것이다. 레이저 빔(60)은 광섬유(78)의 면에 레이저 에너지가 집속된 상태에서 또 다른 집속 광학 장치(67)를 통해 전파된다. 광섬유 커넥터(63)는 광섬유 중심선을 레이저 집속 빔(68)과 동심원이 되도록 정렬할 수 있는 하우징(62)에 장착된다. 상기 광섬유는 스테인리스강 금속 튜브(64) 내부에 장착되어, 인체 조직을 치료하는 인체 공동 내부에서 작업자(25)가 사용하는 동안 광섬유가 파손되지 않도록 보호한다. 바람직한 실시예에서, 광섬유는 인체 조직을 집속된 스캐너 빔으로 처리하기 위해 유사한 스팟 크기를 갖는 코어 직경 140㎛의 사파이어로 만들어진다. 상기 바람직한 실시예에서 이점은 좁은 위치의 인체 조직에 접근하여 레이저 에너지를 전달할 수 있다는 것이다. 혼합 펄스를 사용하면 원치 않는 열 손상을 입히지 않고 접근이 좁은 부위에서 절제 조직 치료의 효과를 높일 수 있으며, 혼합 펄스의 다른 사전 설정에서 장치는 사전 프로그래밍된 양의 응고 및 열 손상을 전달하여 물리적 접근이 매우 어려운 장소에서도 원하는 임상 결과를 얻을 수 있다.

Claims (20)

  1. 가변 펄스 레이저 빔을 치료할 부위에 조사하여 치료를 수행하는 레이저 수술 장치에 있어서,
    a. 레이저 파장에서 광학 에너지를 방출하는 레이저 소스, - 물(water)에서의 상기 레이저 파장의 흡수는 최대 흡수이고 상기 레이저 파장은 2,700 nm 내지 3,500 nm 범위임 -;
    b. 상기 레이저 소스로부터 방출된 광학 집속 빔을 인간 생체 조직의 표적 영역으로 전달하는 프락셔널(fractional) 광학 치료 시스템, - 상기 프락셔널(fractional) 광학 치료 시스템은 인간 조직 표면에서의 광학 빔의 크기, 치료 밀도 조정 및 인간 피부 표면에서의 그룹 형상으로 이루어진 그룹에서 선택된 상기 광학 빔의 하나 이상의 파라미터를 조정하는 조정 메커니즘을 포함함 -;
    c. 상기 레이저 소스로부터 방출된 광학 집속 빔을 인간 생체 조직의 표적 영역으로 전달하는 프락셔네이티드(fractionated) 광학 치료 시스템, 상기 프락셔네이티드(fractionated) 광학 치료 시스템은 상기 광학 집속 빔을 무작위 순서로 인간 조직의 표적 영역에 배치하는 조정 메커니즘을 포함함 -; 및
    d. 상기 레이저 소스로부터 방출된 광학 빔을 인간 생체 조직의 표적 영역으로 전달하는 프락셔네이티드(fractionated) 광학 치료 시스템, - 상기 프락셔네이티드(fractionated) 광학 치료 시스템은 치료된 인간 조직의 동일한 위치에서 각 펄스가 펄스 마다 다른 사전에 프로그래밍된 플루언스 값을 갖는 복수의 사전 프로그래밍된 펄스를 그들 사이에 설정된 시간 간격을 두고 전달하도록 하기 위한 상기 레이저 빔에 대한 조정 메커니즘을 포함함 -;을 포함하는, 레이저 수술 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 조정 메커니즘에 의해 조정되는 상기 파라미터는 인간 조직 표면에서의 광학 빔의 크기인, 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 조정 메커니즘에 의해 조정되는 상기 파라미터는 인간 조직 표면에서의 광학 빔의 형상인, 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 조정 메커니즘에 의해 조정되는 상기 파라미터는 인간 조직 표면에서의 광학 빔의 밀도인, 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 조정 메커니즘에 의해 조정되는 상기 파라미터는 상기 광학 집속 빔을 카르테시안(cartesian) 좌표 순서로 인간 조직의 표적 영역에 배치하는 것인, 장치
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 조정 메커니즘에 의해 조정되는 상기 파라미터는 펄스당 0.5 내지 100 J/cm2의 각 펄스 플루언스를 갖는 그들 사이에 설정된 시간 간격을 갖는 사전 프로그래밍된 복수의 펄스에 대한 것인, 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 조정 메커니즘에 의해 조정되는 상기 파라미터는 50 내지 5,000 마이크로초의 그들 사이에 설정된 시간 간격을 갖는 사전 프로그래밍된 복수의 펄스에 대한 것인, 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 조정 메커니즘에 의해 조정되는 상기 파라미터는 복수의 펄스에 대해 각각의 교대 펄스가 펄스당 2 내지 100 J/cm2의 첫번째 플루언스를 갖고 그 다음 교대 펄스는 0.1 내지 2.0 J/cm2의 플루언스를 갖는 등으로 그들 사이에 설정된 시간 간격을 갖는 사전 프로그래밍된 복수의 펄스에 대한 것인, 장치
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저 소스로부터 방출되는 상기 광학 집속 빔은 중적외선 파이버 레이저이고 상기 파이버 레이저 파장 범위는 2,800 nm 내지 2950 nm인, 장치.
  10. 가변 펄스 레이저 빔을 치료할 부위에 조사하여 치료를 수행하는 레이저 수술 장치에 있어서,
    a. 레이저 파장에서 광학 에너지를 방출하는 레이저 소스, - 물에서의 상기 레이저 파장의 흡수는 최대 흡수이고 상기 레이저 파장은 2,700 nm 내지 3,500 nm 범위임 -;
    b. 상기 레이저 소스로부터 방출된 광학 빔을 인간 생체 조직의 표적 영역으로 전달하는 광학 치료 시스템, - 상기 광학 치료 시스템은 광섬유를 포함함 -; 및
    c. 상기 레이저 소스로부터 방출된 광학 빔을 인간 조직의 표적 영역으로 전달하는 광학 치료 시스템, - 상기 광학 치료 시스템은 치료된 피부의 위치에서 각 펄스가 펄스 마다 다른 사전에 프로그래밍된 플루언스 값을 갖는 복수의 사전 프로그래밍된 펄스를 그들 사이에 설정된 시간 간격을 두고 전달하도록 하기 위한 상기 레이저 빔에 대한 조정 메커니즘을 포함함 -;을 포함하는, 레이저 수술 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 조정 메커니즘에 의해 조정되는 상기 파라미터는 펄스당 0.5 내지 100 J/cm2의 각 펄스 플루언스를 갖는 그들 사이에 설정된 시간 간격을 두고 사전 프로그래밍된 복수의 펄스에 대한 것인, 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 조정 메커니즘에 의해 조정되는 상기 파라미터는 50 내지 5,000 마이크로초의 그들 사이에 설정된 시간 간격을 갖는 사전 프로그래밍된 복수의 펄스에 대한 것인, 장치.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 조정 메커니즘에 의해 조정되는 상기 파라미터는 복수의 펄스에 대해 각각의 교대 펄스가 펄스당 2 내지 100 J/cm2의 첫번째 플루언스를 갖고 그 다음 교대 펄스는 0.1 내지 2.0 J/cm2의 플루언스를 갖는 등으로 그들 사이에 설정된 시간 간격을 갖는 사전 프로그래밍된 복수의 펄스에 대한 것인, 장치
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 레이저 소스로부터 방출되는 상기 광학 집속 빔은 중적외선 파이버 레이저이고 상기 파이버 레이저 파장 범위는 2,800 nm 내지 2950 nm인, 장치.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 레이저 소스로부터 방출된 광학 빔을 인간 생체 조직의 표적 영역으로 전달하는 광학 치료 시스템에 있어, 상기 광학 치료 시스템은 사파이어(Sapphire)로 만들어진 광섬유를 포함하는, 장치.
  16. 제10 항에 있어서,
    사파이어 섬유 직경은 100 ㎛ 내지 250 ㎛의 범위에 있는, 장치.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 레이저 소스로부터 방출된 광학 빔을 인간 생체 조직의 표적 영역으로 전달하는 광학 치료 시스템에 있어, 상기 광학 치료 시스템은 포커스된 핸드 피스(focused handpiece)를 포함하는, 장치.
  18. 가변 펄스 레이저 빔을 치료할 부위에 조사하여 치료를 수행하는 레이저 수술 방법에 있어서,
    a. 레이저 파장에서 광학 에너지를 방출하는 레이저 소스, - 물(water)에서의 상기 레이저 파장의 흡수는 최대 흡수이고 상기 레이저 파장은 2,700 nm 내지 3,500 nm 범위임 -;
    b. 상기 레이저 소스로부터 방출된 광학 집속 빔을 인간 생체 조직의 표적 영역으로 전달하는 프락셔널 광학 치료 시스템, - 상기 프락셔널 광학 치료 시스템은 인간 조직 표면에서의 광학 빔의 크기, 치료 밀도 조정 및 인간 피부 표면에서의 그룹 형상으로 이루어진 그룹에서 선택된 상기 광학 빔의 하나 이상의 파라미터를 조정하는 조정 메커니즘을 포함함 -;
    c. 상기 레이저 소스로부터 방출된 광학 집속 빔을 인간 생체 조직의 표적 영역으로 전달하는 프락셔네이티드 광학 치료 시스템, - 상기 프락셔네이티드 광학 치료 시스템은 상기 광학 집속 빔을 무작위 순서로 인간 조직의 표적 영역에 배치하는 조정 메커니즘을 포함함 -; 및
    d. 상기 레이저 소스로부터 방출된 광학 빔을 인간 생체 조직의 표적 영역으로 전달하는 프락셔네이티드 광학 치료 시스템, - 치료된 인간 조직의 동일한 위치에서 각 펄스 마다 다른 사전에 프로그래밍된 에너지 값을 갖는 복수의 사전 프로그래밍된 펄스를 그들 사이에 설정된 시간 간격을 두고 전달하도록 하기 위한 상기 레이저 빔에 대한 조정 메커니즘을 포함함 -;을 포함하는, 레이저 수술 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 조정 메커니즘에 의해 조정되는 상기 파라미터는 펄스당 0.5 내지 100 J/cm2의 각 펄스 플루언스를 갖는 그들 사이에 설정된 시간 간격을 갖는 사전 프로그래밍된 복수의 펄스에 대한 것인, 방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 조정 메커니즘에 의해 조정되는 상기 파라미터는 복수의 펄스에 대해 각각의 교대 펄스가 펄스당 2 내지 100 J/cm2의 첫번째 플루언스를 갖고 그 다음 교대 펄스는 0.1 내지 2.0 J/cm2의 플루언스를 갖는 등으로 그들 사이에 설정된 시간 간격을 갖는 사전 프로그래밍된 복수의 펄스에 대한 것인, 방법.
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