用于治疗皮下富脂细胞的具有中断/恢复能力的系统和方法

专利名称：用于治疗皮下富脂细胞的具有中断/恢复能力的系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及用于冷却皮下富脂细胞的具有中断/恢复能力的治疗系统和方法。背景在身体的各个部位，包括例如大腿、臀部、腹部、膝盖、背部、脸部、手臂、下巴和其它区域，可存在过量体脂或脂肪组织。此外，在皮下脂肪伸入真皮且产生其中皮肤附连至下层结构纤维束的小窝时所产生的脂肪团的讨厌外观，会被过量脂肪组织放大。脂肪团和过量的脂肪组织常常被视为是不吸引人的。此外，重大健康风险可与大量的过量体脂相关联。已经使用了各种方法来治疗具有过量体脂的人，在许多实例中，过量皮下脂肪组织的非侵入性去除能消除不必要的恢复时间以及与诸如吸脂术的侵入性手术相关联的不适感。用于去除过量体脂的常规非侵入性治疗通常包括局部药剂、减肥药物、定期锻炼、节食、或这些治疗的组合。这些治疗的一个缺点是它们的疗效并不好，甚至在特定情形中都不可能有疗效。例如，当人受伤或生病时，就不可能选择定期锻炼。同样，当减肥药物或局部药剂引起过敏或不良反应时，就不可能选择它们。此外，使用一般或系统的减肥方法，常常不能实现人体选择性区域的减肥。其它设计成减少皮下脂肪组织的方法包括激光辅助的吸脂术和中胚层疗法 (mesotherapy)。更新的非侵入性方法包括经由例如射频和/或光能(诸如美国专利申请公开No. 2006/0036300和美国专利No. 5，143，063中所述)、或经由例如高强度聚焦超声 (HIFU)辐射(诸如美国专利No. 7，258，674和7，347，855所述)将辐射能施加至皮下富脂细胞。其它通过冷却来非侵入性地减少皮下脂肪组织的方法和设备在以下文献中揭示例如Manstein等人在激光外科医学(Lasers Surg. Med.) 40 :S20第104页(2008)发表的“A Novel Cryotherapy Method of Non-invasive, Selective Lipolysis，，(非侵入性的选择性脂解的新颖冷冻疗法)、Manstein 等人在激光外科医学(Lasers Surg. Med. )40 :595-604(2008)发表的 "Selective Cryolysis :A Novel Method of Non-Invasive Fat Removal” ( 个生7令}^ 溶解新颖的非侵入性去脂方法)、授予Anderson等人的题为“METHODS AND DEVICES FOR SELECTIVE DISRUPTION OF FATTY TISSUE BY CONTROLLED COOLING”(用于通过受控冷却来选择性地分裂脂肪组织的方法和设备)的美国专利No. 7，367，341、Anderson等人提交的题为"METHODS AND DEVICES FOR DETECTION AND CONTROL OF SELECTIVE DISRUPTION OF FATTY TISSUE BY CONTROLLED COOLING”(用于对通过受控冷却来选择性地分裂脂肪组织进行检测和控制的方法和设备)的美国专利申请公开No. 2005/0251120、Ting等人提交的题为 “COOLING DEVICE FOR REMOVING HEAT FROM SUBCUTANEOUS LIPID-RICH CELLS”(用于从皮下富脂细胞散热的冷却设备)的美国专利申请公开No. 2007/0198071、 Levinson 等人提交的题为 “CRY0PR0TECTANT FOR USE WITH A TREATMENT DEVICE FOR IMPROVED COOLING FOR SUBCUTANEOUS LIPID-RICH CELLS”(用于与改善对皮下富脂细胞的冷却的治疗设备一起使用的防冻剂)的美国专利申请公开No. 2007/0255362、Levinson 等人提交的题为“COOLING DEVICE WITH FLEXIBLE SENSORS”(用灵活传感器来冷却设备)的美国专利申请公开No. 2008/0077201、Levinson等人提交的题为“COOLING DEVICE HAVING A PLURALITY OF CONTROLLABLE COOLING ELEMENTS TO PROVIDE A PREDETERMINED COOLING PROFILE”(具有用来提供预定冷却方案的多个可控冷却元件的冷却设备)的美国专利申请公开No. 2008/0077211、Rosen等人于2007年5月18曰提交的题为"METHOD OF ENHANCED REMOVAL OF HEAT FROM SUBCUTANEOUS LIPID-RICH CELLS AND TREATMENT APPARATUS HAVING AN ACTUATOR"(从皮下富脂细胞增强式散热的方法和具有致动器的治疗装置)的美国专利申请公开No. 2008/0287839 ;LeVinson等人于2007年7月13日提交的题为〃 SYSTEM FOR TREATING LIPID-RICH REGIONS"(用于治疗富脂区域的系统)的美国专利申请No. 11/777，992，这些文献的全部公开内容通过引用结合于此。尽管在这些公开文献和申请中揭示的方法和设备是颇有前景的，但还是需要用于增强这些方法和设备的实现的若干改进。


在附图中，相同的附图标记标识相同的元件或动作。附图中元件的大小和相对位置不一定是按比例绘制的。比方说，多个元件的形状和角度没有按比例绘制，而且这些元件的一部分被任意地放大和定位以提高绘图清晰性。而且，如所绘制的各元件的特定形状不一定旨在传递任意有关特定元件真实形状的信息，而仅仅是为了在附图中方便识别而作出的选择。图1是根据本发明实施例的用于治疗对象(患者)的皮下富脂区域的系统的立体图。图2是示出适用于根据本发明实施例的图1系统的治疗设备的部分截面图。图3是示出根据本发明实施例的用于从皮下富脂细胞散热的计算系统软件模块的框图。图4是示出适于在图3的计算系统中使用的过程模块的框图。图5是示出根据本发明实施例的用于治疗对象的皮下富脂区域的方法的流程图。图6是示出根据本发明实施例的用于执行恢复过程的方法的流程图。图7是在冷却脂肪组织期间组织温度与时间的关系曲线的一个示例。图8是在重新加温脂肪组织期间组织温度与时间的关系曲线的一个示例。
具体实施例方式MM本文献描述用于冷却皮下脂肪组织的装置、系统和方法。术语“皮下组织”一般指位于真皮下面的组织，包括主要由富脂细胞或脂肪细胞构成的皮下脂肪或脂肪组织。提供在下文中阐述的若干细节是为了以足以使本领域技术人员能够实践、制造和使用的方式来描述以下实施例和方法。然而，以下所述的若干细节和优点并非是实践本发明特定实施例和方法所必需的。此外，本发明可包括在权利要求范围内但并未详细描述的其它实施例和方法。
贯穿本说明书，对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇中的多个位置中短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定全部指的是同一实施例。 而且，特定特征、结构、或特性可按照任何合适的方式在一个或多个实施例中组合。标题仅仅是为了方便而提供，而不是限制或解释所要求保护的发明的范围或意义。适宜的治疗系统图1和以下讨论提供对可实现本发明各个方面的适宜治疗系统100的简要一般性描述。本领域技术人员将理解，可用其它治疗系统和治疗方案来实践本发明，包括侵入性、 最少侵入性、其它非侵入性医疗系统、和/或以上用于治疗患者的一个或多个的组合。一般而言，如在本文中使用的术语“治疗系统”指以上医疗系统类别的任一种，以及任一种疗法、 或医疗设备用法。治疗系统100适于诸如通过冷却来治疗对象的皮下脂肪组织。术语“皮下组织”指位于真皮下面的组织，且包括主要由富脂细胞或脂肪细胞构成的皮下脂肪或脂肪组织。当将皮下组织冷却到低于37°C的温度时，可选择性地影响或减少皮下富脂细胞。一般而言，与形成脂肪组织的下层富脂细胞相比，患者101的表皮和真皮缺乏富脂细胞。因为非富脂细胞通常可比富脂细胞更佳地耐受低温，所以能选择性地减少或影响皮下富脂细胞，而不影响真皮、表皮和其它周围组织中的非富脂细胞。在一些实施例中，治疗系统100可向患者皮肤施加在从约-20°C至约20°C的范围内的冷却温度。在其它实施例中，冷却温度的范围可以为从约_20°C至约10°C、从约0°C至约20°C、从约-15°C至约5°C、从约_5°C至约15°C、或者从约-10°C至约0°C。不受理论约束地，相信对富脂细胞冷却的选择性效果会导致例如隔膜断裂、收缩、 丧失功能、破坏、去除、杀死，或者是另一种富脂细胞变更方法。这种变更相信是一种或多种机制单独或组合作用的中间和/或最终结果。这种机制被视为触发了凋亡级联(apoptotic cascade)，而凋亡级联被认为是由非侵入性冷却引起的富脂细胞死亡的主要形式。也称为“程序性细胞死亡”的细胞凋亡是一种遗传引发死亡机制，通过该机制细胞在不引起对周围组织的伤害的情况下自毁。有序序列的生物化学事件引发细胞在形态上改变。这些改变包括细胞起泡、细胞膜非对称性和附连的丢失、细胞收缩、染色质凝聚、 以及染色体DNA裂解。经由诸如受冷的外部刺激的伤害是一种能引发细胞中的细胞凋亡的机制。参见 Nagle, W. A.，Soloff, B. L.，Moss, A. J. Jr.，Henle，K. J.在低温生物学 27， 439-451(1990)上发表的(经培养中国仓鼠细胞在受冷但在非冻结温度后发生细胞凋亡)。细胞凋亡的一方面是与细胞坏死(引起局部炎症的创伤型细胞死亡)相反，凋亡细胞在细胞膜表面上表达并显示吞噬细胞标记，由此因通过例如巨噬细胞的吞噬作用而标记细胞。结果，吞噬细胞能吞食和去除濒死细胞(例如富脂细胞)而不会引起免疫响应。引起富脂细胞中的这些细胞凋亡事件的温度暴露可对皮下脂肪组织的长久和/或永久减少和重塑作出贡献。不受理论约束地，相信一种经冷却的凋亡富脂细胞死亡机制涉及在不引发非富脂细胞中结晶的温度下脂质在脂肪细胞内的结晶。结晶脂质可选择性地伤害这些细胞，从而引发细胞凋亡(并且在结晶脂质损伤或断裂脂肪细胞的双层脂质膜的情况下还可引发坏死)。另一伤害机制涉及这些脂质在细胞的双层脂质膜内的脂质相变，这导致膜的破裂，由此引发细胞凋亡。该机制对于许多细胞类型是得到文献的良好证明的，并且当脂肪细胞或富脂细胞被冷却时可有效。Mazur, P.在科学杂志(Science),68 :939-949(1970)中发表的“Cryobiology :the Freezing of Biological Systems”(低温生物学生物学体系的冰冻)；Quinn, P. J.在低温生物学杂志(Cryobiology)，22 :128-147(1985)中发表的“A Lipid Phase Separation Model of Low Temperature Damage to Biological Membranes" ( 生物膜的低温伤害的脂质相分离模型)；Rubinsky，B.在心力衰竭期刊(Heart Failure Reviews), 8, 277-284 (2003)上发表的“低温保藏原理”。基于富脂细胞与非富脂细胞相比对冷却的相对敏感度，可存在其它尚待理解的细胞凋亡机制。除了富脂细胞死亡中涉及的细胞凋亡机制，局部受冷可能会引发富脂细胞的脂解 (即脂肪代谢)。例如，已表明冷应力使脂解速率比正常状况下所观察到的速率有所提升， 这用于进一步增进皮下富脂细胞的体积减少。Vallerand, A. L.、Zamecnik. J.，Jones和 P. J. H. , Jacobs, I.在航空与环境医学(Aviation, Space and Environmental Medicine) 杂志 70,42-50(1999)中发表的 “Cold Stress Increases Lipolysis. FFA Ra and TG/FFA Cycling in Humans” (冷应力增进人体中的脂解、FFA Ra和TG/FFA循环)。在各个实施例中，系统100包括控制器、计算设备、数据采集设备、治疗电源、以及一个或多个敷贴器。该系统可在各个实施例中采用这些组件来接收对治疗概要(treatment profile)的选择，并使用敷贴器来施加所选治疗。图1是示意性地示出根据本发明一实施例的用于非侵入性地从患者101的皮下富脂区域散热的治疗系统100的立体图。系统100可包括治疗设备104，该治疗设备包括贴合对象101的目标区域的敷贴器105。治疗设备104可置于例如对象101的腹部区域102或另一适当区域，以供冷却对象101的皮下富脂细胞或从中散热。可以理解，可提供具有适于不同身体区域和身体部分的各种配置、形状和大小的治疗设备104和敷贴器105，从而可在任何适当区域实现从对象101的皮下富脂区域散热。诸如敷贴器105的敷贴器是系统100的冷却对象101(诸如人或动物，即“患者”)的一个区域的组件。在治疗期间可施加各种类型的敷贴器，诸如真空敷贴器、带式敷贴器等等(任一个均可结合按摩或振动功能使用)。每个敷贴器可被设计成治疗患者身体的被标识部分，诸如下巴、脸颊、手臂、胸部、大腿、小腿肚、臀部、腹部、“游泳圈(love handles) ”、背部等等。例如，真空敷贴器可被施加在背部区域，而带式敷贴器可围绕大腿区域施加，可带有或不带有按摩或振动。示例性敷贴器在例如共同受让的美国专利申请公开 No. 2007/0198071,2008/0077201,2008/0077211 和 2008/0287839 中描述。在其它实施例中，系统100还可包括结合在敷贴器中或配置成与敷贴器一起使用的患者保护设备(未示出)，其防止敷贴器直接接触患者的皮肤，由此减少患者之间交叉感染的可能性，从而最小化对敷贴器的清洁要求。患者保护设备还可包括或结合各种存储、计算和通信设备，诸如允许例如监视和/或计量用法的射频标识(RFID)组件，如在以下文献中所述美国专利申请S/N. 11/777，992、Levinson等人在2007年7月13日提交的题为〃 LIMITING USE OF DISPOSABLE SYSTEM PATIENT PROTECTION DEVICES"(用后即弃的系统患者保护设备的限制使用)的美国专利申请S/N. 11/777,995、Levinson等人在 2007 年 7 月 13 日提交的题为〃 MANAGING SYSTEM TEMPERATURE TO REMOVE HEAT FROM LIPID-RICH REGIONS"(管理系统温度以从富脂区域散热)的美国专利申请S/N. 11/777，999、Levinson 等人在 2007 年 7 月 13 日提交的题为〃 USER INTERFACES FOR A SYSTEM THAT REMOVES HEAT FROM LIPID-RICH REGIONS"(用于从富脂区域散热的系统的用户接口)的美国专利申请S/N. 11/778，001、以及Levinson等人于2007年7月13日提交的题为〃 SECURE SYSTEMS FOR REMOVING HEAT FROM LIPID-RICH REGIONS"(用于从富脂区域散热的安全系统)的美国专利申请No. 11/778，003，这些文献的全部公开内容通过引用结合于此。示例性患者保护设备在共同受让的美国专利申请公开No. 2008/0077201中描述。在本示例中，系统100可进一步包括治疗单元106，以及在治疗设备104和治疗单元106之间的供应和返回液体线路108a-b。治疗单元106是基于可变功率输入能在所连接的治疗设备104处上升或下降温度的设备，所连接的治疗设备104又可附连至或结合到敷贴器105。治疗单元106可将热量从循环冷却剂排到散热片，并经由液体线路108a-b向治疗设备104提供已冷的冷却剂。或者，在加温时段期间治疗单元106可将温热的冷却剂循环至治疗设备104。循环冷却剂的示例包括水、乙二醇、合成热传导液体、油、制冷剂和/或任何其它适当的导热液体。液体线路108a-b可以是由聚乙烯、聚氯乙烯、聚安酯和/或其它材料构成的能容纳特定循环冷却剂的软管或其它管道。治疗单元106可以是制冷单元、 冷却塔、热电冷却器、或能够从冷却剂散热的任何其它设备。替代地，可使用城市供水(例如自来水)来替代治疗单元106。本领域技术人员将理解存在多种其它的冷却技术，使用这些冷却技术可使治疗单元或冷却器不需要受限于本文中所述的那些。在本示例中，治疗设备104包括至少一个敷贴器105和至少一个治疗单元106。 敷贴器105可提供机械能以产生振动、按摩和/或搏动效果。敷贴器105可包括用于向治疗部位提供振动能量的一个或多个致动器，诸如具有偏心锤的马达，或诸如液压马达、电马达、风动马达、螺线管、其它机械马达、压电振动器等的其它振动马达。进一步的示例包括多个致动器，以供以任何期望组合结合单个治疗设备104和/或敷贴器105使用。例如，偏心锤致动器可与一个治疗设备104或敷贴器105相关联，而风动马达可与同一治疗设备或敷贴器的另一部分相关联。这例如将给予治疗系统100的操作人员有区别地治疗对象101单个区域内的富脂细胞或对象101多个区域中的富脂细胞的选择权。在治疗设备104或敷贴器105的不同组合和配置中使用一个或多个致动器和致动器类型敷贴器是可能的。治疗设备104可包括一个或多个热交换单元。热交换单元可以是珀耳帖 (Peltier)型热电元件，并且治疗设备104可具有多个单独控制的热交换单元(例如1到 50个之间、10到45个之间、15到21个之间、约为100个等等)，用于创建自定义空间冷却方案和/或时变冷却方案。每个自定义治疗曲线可包括一个或多个片段，并且每个片段可包括一指定的持续时间，目标热通量或温度，以及针对诸如振动、按摩、真空和其它治疗方式的特征的控制参数。具有多个单独控制的热交换单元的治疗设备在共同受让的美国专利申请公开No. 2008/0077211中描述。以下将参照图2描述可与治疗系统100—起使用的治疗设备104的各个实施例。系统100可进一步包括电源110，以及可操作地耦合至治疗设备104和敷贴器105 的控制器114。在一实施例中，电源110可向用以从对象101散热的热电治疗设备104和 /或敷贴器105提供直流电压。控制器114可经由通过控制线路116放置在治疗设备104 附近的传感器(未示出)来监视过程参数，从而尤其用于基于过程参数调节散热速率等等。控制器114可进一步监视过程参数以基于治疗参数调节敷贴器105，治疗参数诸如在自定义治疗曲线或患者专用治疗计划中所定义的治疗参数。控制器114可经由电线112或替代地经由无线或光学通信链路与敷贴器105交换数据。注意，控制线116和电线112在图1中示为无任何支撑结构。或者，控制线116和电线112(以及包括但不限于液体线路108a-b的其它线路)可被捆扎到或以其它方式装入到管道等中以保护这些线路、提高人类工程舒适度、最小化不必要的运动(和由此所致的从对象101散热可能低效)、以及提供系统100的美观外观。这种管道的示例包括柔性聚合物、织物、或组合护套、可调节臂等。这种管道(未示出)可被设计成(经由可调节接头等) 将管道“设置”到位以治疗对象101。控制器114可包括任何处理器、可编程逻辑控制器、分布式控制系统、安全处理器等等。安全处理器可被实现为一集成电路，具有访问受控制的物理接口、防干扰安全壳、检测物理干扰并对其作出响应的装置、安全存储、以及屏蔽执行的计算机可执行指令。某些安全处理器还提供密码加速器电路系统。安全存储还可被实现为安全闪存、安全串行EEPR0M、 安全现场可编程门阵列、或安全专用集成电路。在另一方面中，控制器114可从输入设备118(示为触摸屏)接收数据、向输出设备120传送数据、和/或与控制面板(未示出)交换数据。输入设备118可包括键盘、鼠标、触笔、触摸屏、按钮、开关、电位计、扫描仪、或适于接受用户输入的任何其它设备。输出设备120可包括显示器或触摸屏、打印机、介质读取器、音频设备、其任意组合、以及适于提供用户反馈的任何其它设备。在图1的实施例中，输出设备120是用作输入设备118和输出设备120两者的触摸屏。控制面板可包括视觉指示器件或控件(例如指示灯、数字显示等)和/或音频指示器件或控件。控制面板可以是与输入设备118和/或输出设备120分开的组件、可集成至一个或多个设备、可部分地集成至一个或多个器件、可处于另一位置、 等等。在替代示例中，控制面板、输入设备118、输出设备120或其部件(本文中所描述的) 可被包含于、附连至、或集成至医疗设备104和/或敷贴器105。在此示例中，出于可便携的考虑，控制器114、电源110、控制面板、治疗单元106、输入设备118和输出设备120由带有轮子126的支架IM承载。在替代实施例中，控制器114可被包含于、附连至、或集成至医疗设备104和/或敷贴器105和/或以上所述的患者保护设备。在其它实施例中，各个组件可被固定安装在治疗部位。关于治疗设备104、治疗单元106、敷贴器105和其它组件的组件和/或操作的进一步细节可在例如共同受让的美国专利申请公开No. 2008/0287839和 2008/0077201 中找到。在操作中，以及在接收到输入以开始治疗方案之后，控制器114可使得敷贴器105 循环通过指定治疗计划的每个片段。在这样做时，敷贴器105向诸如热电冷却器(例如 TEC “区”)的一个或多个治疗设备104施加功率，以开始冷却或加热循环并且例如激活诸如振动、按摩、真空等特征或模式。通过在接近一个或多个治疗设备104、患者皮肤、患者保护设备或其它位置或其组合使用传感器(未示出)，控制器114确定是否已经达到足够接近目标温度或热通量的温度或热通量。可以理解，尽管身体区域(例如脂肪组织)已被冷却或加热至目标温度或者已按目标热通量冷却或加热，但是实际上该身体区域可接近但不会等于目标温度，例如由于身体本身的冷热变化。因而，尽管系统可尝试加热或冷却至目标温度或按目标热通量加热或冷却，但传感器可测量足够接近的温度。如果尚未达到目标温度，则可增减功率以按需改变热通量以维持目标温度。当预定片段持续时间期满时，控制器 114可应用下一治疗曲线片段中所指示的治疗参数(例如热通量或持续时间)。在一些实施例中，可使用不同于功率的变量，或除功率外还使用附加变量，来控制热通量或温度。在治疗期间，该治疗过程可中断。如在本文中使用地，术语“中断” 一般指处于治疗过程不能安全地和/或有效地进行的状态。例如，治疗过程可在敷贴器105从患者身上分离时中断。在另一示例中，当传感器(未示出)指示脂肪组织发生冷冻时或者治疗质量不满意时，治疗过程可中断。在又一示例中，操作人员或患者可使用例如输入设备118暂停治疗过程。在其它示例中，治疗过程可基于其它适当条件中断。中断治疗可引起操作上的困难和/或对患者安全的担心。例如，如果操作人员从治疗计划的初始阶段起重新开始治疗过程，则附加的冷却或加热可能过量以致伤害患者的脂肪组织。如果操作人员简单地继续治疗过程，则患者的脂肪组织可能因为治疗中断期间患者的血液循环和/或其他生理活动而未被充分地冷却或加热。结果，治疗过程可能无法实现预期效果。如以下参照图4-8更详细描述地，治疗系统100的若干实施例至少能通过监视中断并执行用于补偿中断的恢复过程来减少该中断的影响。尽管在本文中例示和讨论了非侵入性敷贴器，还可结合非侵入性敷贴器采用侵入性最小的敷贴器。在这种情形中，可集成敷贴器和患者保护设备。作为示例，可直接插入皮下脂肪组织以冷却或冷冻组织的冷冻探针是这种侵入性最小的敷贴器的一个示例。例如由美国加利福尼亚州欧文的Endocare Inc.制造的冷冻探针适用于这种应用。本专利申请通过引用结合了 题为〃 DEVICE FOR BIOPSY AND TREATMENT OF BREAST TUMORS"(活组织检查设备和乳腺肿瘤的治疗)的美国专利No. 6，494，844、题为〃 DEVICE FOR BIOPSY OF TUMORS"(用于肿瘤的活组织检查的设备)的美国专利No. 6，551，255、题为“ROTATIONALCORE BIOPSY DEVICE WITH LIQUID CRY0GEN ADHESION PROBE"(带有制冷剂粘附探针的旋转磁芯活组织检查设备)的美国专利申请公开 No. 2007/0055173、题为〃 METHOD AND SYSTEM FOR CRY0ABLATING FIBROADENOMAS"(用于冷融纤维性瘤的方法和系统)的美国专利No. 6，789，545、题为"CRYOTHERAPY PROBE"(冷疗探针)的美国专利申请公开No. 2004/0215^4、题为〃 CRYOTHERAPY SYSTEM 〃(冷疗系统)的美国专利 No. 7，083，612、题为“METHODS AND SYSTEMS FOR CRYOGENIC COOLING"(用于低温冷却的方法和系统)的美国专利申请公开No. 2005/0261753,以及 Ebbers 等人在 2007 年 10 月 31 日提交的题为〃 METHOD AND APPARATUS FOR COOLING SUBCUTANEOUS LIPID-RICH CELLS OR TISSUE"(用于冷却皮下富脂细胞或组织的方法和装置)的美国专利申请S/N. 11/933,066。图2是示出根据一实施例的用于从皮下富脂细胞散热的治疗设备104的示意图。 该治疗设备104可包括诸如热交换板210的热交换单元和界面层220。界面层220可以是板、膜、覆盖层或本文中所述的其它适当材料，且可用作本文中所述的患者保护设备。经由治疗设备104将界面层220定位于热交换板210与对象(未示出)皮肤230(诸如正在接受治疗的患者的皮肤)之间。热交换板210可包含与控制器114通信以提供如本文中所述的第一传感器读数M2的通信组件215、以及测量例如热交换板210的温度，或测量热交换板210的一表面或其内部一平面上的热通量的传感器217。界面层220也可包含与控制器114通信以提供第二传感器读数244的相似通信组件225、以及测量例如界面层220的温度或界面层220的一表面或其内部一平面上的热通量的传感器227。例如，通信组件215、 225中的一个或两个可与控制器114收发信息，诸如由传感器217、227的一个或两个确定的温度和/或热通量信息。治疗设备104还可包含功率组件以及相关于图1和相关申请描述的其它组件。在特定实施例中，治疗设备104的界面层220可包括用于接触患者皮肤230的套管。该套管可包括第一套管部分(未示出)和从第一套管部分延伸的第二套管部分。第一套管部分可接触患者皮肤230、和/或便于治疗设备104与患者皮肤230的接触。第二套管部分可以是从第一套管部分延伸的隔离层。第二套筒部分可由胶乳、橡胶、尼龙、凯夫拉尔 (Kevlar )、或其它基本上不可渗透或半渗透材料。第二套筒部分可防止患者皮肤230与热交换板等之间的接触。关于适当套筒的进一步细节可在美国专利No. 2008/0077201中找到。在其它实施例中，治疗设备104可包括有助于形成治疗设备104(诸如经由界面层 220)和患者皮肤230之间的接触的带子。例如，治疗设备104可包括耦合至框的固持设备 (未示出)。固持设备通过多种耦合元件可旋转地连接至框，这些耦合元件可以是例如锁销、球窝接头、轴承、或其它类型的可旋转接头。或者，固持设备可刚性地粘附到热交换元件外壳的端部。关于适当带设备的进一步细节可在美国专利No. 2008/0077201中找到。在其它实施例中，治疗设备104可包括有助于形成治疗设备104(诸如经由界面层 220)和患者皮肤230之间的接触的真空装置(未示出)。例如，治疗设备104可向治疗区域提供机械能。在治疗期间通过例如重复向对象组织施加和释放真空来将机械振动能给予患者组织，可产生按摩动作。关于真空类设备的进一步细节可在美国专利No. 2008/0287839 中找到。计算系统软件樽块图3是示出适用于图1的控制器114的软件模块300的功能图。每个组件可以是用诸如C，C+, C++, c#等的常规编程语言编写为源代码的计算机程序、过程或进程，并且可呈现以供控制器114的CPU执行。源代码和对象字节代码的各种实现可被储存在计算机可读存储介质中。控制器114的模块可包括彼此互连的输入模块302、数据库模块304、处理模块306、输出模块308以及可任选的显示模块310。在操作中，输入模块302接受诸如工艺设定点(例如目标热通量或温度)和控制选择(例如恢复/终止选择)的操作人员输入319，并将所接受的信息或选择传达给其它组件以供进一步处理。数据库模块304组织包括治疗概要312、查寻表314和警报316在内的记录，并便于将这些记录储存至数据库301并从数据库301取回这些记录。治疗概要 312可包括用于治疗对象101 (图1)的不同区域的各种疗法。例如，治疗概要312可包括针对一治疗过程的预先冷却持续时间、稳定状态持续时间、终止持续时间、和/或其它适当参数。查寻表314可包括脂肪组织的温度值和对应的冷却或升温时间。可利用任何类型的数据库组织，包括由诸如美国加利福尼亚州Redwood Shores的Oracle公司的数据库供应商提供的平面文件系统、分层结构数据库、关系数据库、或分布式数据库。处理模块306基于来自传感器(例如图2的温度测量组件217和227)和/或其它数据源的传感器读数318生成控制变量，并且输出模块308基于控制变量生成输出信号 320。可任选地控制器114可包括显示模块310，用于经由诸如输出设备120(图1)的设备显示、打印、或下载传感器读数318、输出信号320、和/或其它信息。适当的显示模块310 可包括使控制器114能在输出设备120上显示传感器读数318或治疗恢复的其它状态的视频驱动器。图4是示出图3的处理模块306的一个实施例的框图。处理模块306还可包括彼此互连的感测模块330、分析模块332、控制模块334和计算模块336。每个模块可以是用常规编程语言编写为源代码的计算机程序、过程或例程，或者一个或多个模块可以是硬件模块。感测模块330被配置成接收传感器读数318，并将其转换成期望单位的参数。例如，感测模块330可接收传感器读数318作为电信号(例如电压或电流)，并将这些电信号转换成以摄氏度为单位的瞬时温度。在另一示例中，感测模块330可将电信号转换成治疗区域中的缺氧水平，以此作为低氧或缺血的指示。感测模块330可具有包括例如线性内插法、对数内插法、数据映射的例程或其它例程以将传感器读数318关联至期望单位的参数。计算模块336可包括配置成执行各种类型的计算以便于操作其它模块的例程。例如，计算模块336可包括用于获得已耗费的治疗时间(t)、自中断时起已耗费的时间(τ)、 和/或与中断相关联的其它参数。此外，计算模块336可包括配置成基于温度参数、热通量参数和/或其它适当参数计算治疗期间不同时间的组织温度的例程。在特定实施例中，计算模块336还可包括计算例程，用于根据以下公式基于来自传感器217和227的至少之一的测量温度获得脂肪组织的中断温度(Ttffi)T 中断=T。e_kt(方程 I)其中T。是脂肪组织的初始温度(例如37°C )，而k是与冷却脂肪组织相关联的时间常数。通过在组织温度与时间的曲线(例如图7所示曲线)上执行指数曲线拟合和/或其它适当的技术，针对冷却板210(图2)与对象101的皮肤230(图2)之间的特定界面温度(例如0°C )，可经验地获得冷却时间常数k。也可使用方程I来获得脂肪组织在冷却期间的瞬时温度。在其它实施例中，计算模块336还可包括另一计算例程，用于根据以下公式获得脂肪组织在中断后的回暖温度(ΤΘβ)T 回暖(方程 II)其中m是与回暖脂肪组织相关联的时间常数。通过在组织温度与时间的曲线(例如图8所示曲线)上执行指数曲线拟合和/或其它适当的技术，针对特定环境温度(例如 25°C )，可经验地获得回暖时间常数k。在另外的实施例中，计算模块336可包括查寻例程，用于基于储存在数据库301中的查寻表314或基于用于冷却和/或回暖脂肪组织的温度与时间关系曲线获得脂肪组织的中断温度(Ttffi)和/或回暖温度(T_)。这种用于冷却和/或回暖的温度与时间关系曲线的示例分别在图7和图8中示出。在其它实施例中，不同组织和/或敷贴器几何结构的热建模可导致用于获得公式 I(Ttw)的中断温度和/或公式ΙΙ(ΤΘβ)的回暖温度的不同方程。此外，即使前面的描述涉及用于冷却脂肪组织的过程，在其它实施例中，计算模块336也可包括其它适当的计算例程，用于计算中断温度和/或在加热、或脂肪组织加热和冷却的组合过程期间脂肪组织的其它参数。
在另外的实施例中，计算模块336还可被配置成根据以下公式获得界面温度的变化速率(方程 In) dt At其中Tw是温度记录编号i+1，Ti是前一温度记录，且Δ t是两个温度记录之间的时间差。计算模块336可被配置成以类似方式获得脂肪组织的温度的变化速率。计算模块336还可被配置成响应于中断获得恢复过程的概要。例如，计算模块336 可包括一计算例程，用于如下计算必须从脂肪组织散出以使脂肪组织回复到中断时温度的热量(Q)Q= PVCp (T 回暖-T 中断)(方程 IV)其中ρ是脂肪组织的密度(例如约9Wkg/m3) ；V是大致与冷却板210的横截面积和脂肪组织的厚度相对应的脂肪组织体积；而Cp是脂肪组织的具体热容量(例如约3. 5kj/ kg°C )。脂肪组织的密度和具体热容量可经验地来确定。在特定实施例中，操作人员可调节脂肪组织的厚度、从可用选项列表中选择一值、或者输入通过包括例如超声波、测径器、 电导率等的直接测量确定的值。在其它实施例中，脂肪组织的厚度可基于特定治疗区域 (例如大腿、臀部等)来自动地设定。计算模块336还可包括另一计算例程，用于如下获得恢复过程的期望冷却速率
权利要求
1.一种用于治疗对象的皮下富脂区域的系统，包括具有冷却板的治疗设备，所述冷却板被配置成在治疗过程期间从对象的皮下富脂区域散热；以及与治疗设备电气通信的控制器，所述控制器具有包含用于执行以下过程的指令的计算机可读介质用指令设备执行皮下富脂区域的治疗过程；检测治疗过程期间的中断；响应于检测到的中断执行恢复过程；将对象的皮下富脂区域恢复到基本上与检测到中断时的状况相似的状况；以及在执行恢复过程之后继续治疗过程。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，用于执行恢复过程的指令进一步包括用于执行包括以下步骤的过程的指令确定治疗过程的耗费时间；基于治疗过程的耗费时间获得皮下富脂区域的中断温度(Ttffi)； 确定中断的耗费时间；基于中断的耗费时间获得皮下富脂区域的回暖温度(ΤΘβ)； 如下计算恢复过程的冷却速率
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，用于执行恢复过程的指令进一步包括用于执行包括以下步骤的过程的指令确定治疗过程中断时皮下富脂区域的中断温度(Ttffi)； 基于自中断起的耗费时间确定皮下富脂区域的回暖温度(τΘβ)； 如下计算恢复过程的冷却速率(0):
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，用于执行恢复过程的指令进一步包括用于执行包括以下步骤的过程的指令确定治疗过程是否是可恢复的；如果治疗过程是可恢复的，则响应于检测到的中断执行恢复过程；以及如果治疗过程是不可恢复的，则发起一新的治疗过程。
5.一种可用于治疗对象的皮下富脂区域的控制器，所述控制器具有包含用于执行包括以下步骤的指令的计算机可读介质激活冷却板以在治疗过程期间从皮下富脂区域散热；以及当治疗过程中断时，确定恢复过程的概要以补偿中断期间对象的皮下富脂区域的回暖。
6.如权利要求5所述的控制器，其特征在于，所述恢复过程的概要包括平均冷却速率、 恢复持续时间、以及对象与冷却板之间界面处温度的期望变化速率的至少其中一项。
7.如权利要求5所述的控制器，其特征在于，所述恢复过程的概要包括彼此如下相关的平均冷却速率(0)和恢复持续时间(n)
8.如权利要求5所述的控制器，其特征在于，所述恢复过程的概要包括如下计算的对象与冷却板之间界面处温度的期望变化速率
9.如权利要求5所述的控制器，其特征在于，所述过程还包括 检测治疗过程中的中断；确定治疗过程是否是可恢复的；以及如果治疗过程是可恢复的，则根据所确定的概要执行恢复过程，并随后继续治疗过程。
10.如权利要求5所述的控制器，其特征在于，所述恢复过程的概要包括对象与冷却板之间界面上温度的期望变化速率，且其中所述过程进一步包括检测治疗过程中的中断； 确定治疗过程是否是可恢复的； 如果治疗过程是是可恢复的，则根据所确定的概要执行恢复过程； 监视变化速率；以及如果所监视的变化速率偏离期望变化速率达预选量，则调节恢复过程的概要。
11.如权利要求5所述的控制器，其特征在于，所述恢复过程的概要包括平均冷却速率、恢复持续时间、以及对象与冷却板之间界面上温度的期望变化速率的至少其中一项，且其中所述过程进一步包括检测治疗过程中的中断；确定治疗过程是否是可恢复的；以及如果治疗过程是是可恢复的，则根据所确定概要执行恢复过程；监视对象与冷却板之间界面处温度的变化速率；以及如果所监视的变化速率偏离期望变化速率达预选量，则执行增大热交换设备的功率电平和延长恢复持续时间的至少之一。
12.如权利要求5所述的控制器，其特征在于，所述过程进一步包括分别基于治疗过程耗费时间和中断耗费时间，确定中断时皮下富脂区域的中断温度以及中断后皮下富脂区域的回暖温度。
13.如权利要求5所述的控制器，其特征在于，所述过程进一步包括包含具有皮下富脂区域温度、以及相对应的冷却和/或回暖持续时间的查寻表的数据库，并且其中所述过程进一步包括分别基于数据库中的查寻表以及治疗过程耗费时间和中断耗费时间，确定中断时皮下富脂区域的中断温度和中断后皮下富脂区域的回暖温度。
14.一种用于治疗具有皮肤的对象的皮下富脂区域的方法，包括根据治疗过程的概要加热或冷却对象的皮下富脂区域，所述概要具有总持续时间； 在第一持续时间之后检测治疗过程中的中断，所述中断具有第二持续时间； 补偿(1)当第一持续时间期间皮下富脂区域被冷却时对象的皮下富脂区域在第二持续时间期间的回暖；以及O)当在第一持续时间期间皮下富脂区域被加热时该皮下富脂区域中的温度下降；以及然后根据概要持续治疗过程达第三持续时间，第三持续时间等于总持续时间与第一持续时间之差。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括分别基于第一和第二持续时间确定第一持续时间之后皮下富脂区域的中断温度(I^ffi)以及第二持续时间之后皮下富脂区域的回暖温度(T_)。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括分别基于第一和第二持续时间确定第一持续时间之后皮下富脂区域的中断温度(I^ffi)以及第二持续时间之后皮下富脂区域的回暖温度(τΘβ)，其中所述概要是第一概要，并且其中所述方法进一步包括确定具有如下计算的冷却速率的第二概要
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括分别基于第一和第二持续时间确定第一持续时间之后皮下富脂区域的中断温度(I^ffi)以及第二持续时间之后皮下富脂区域的回暖温度(ΤΘβ)，其中所述概要是第一概要，并且其中所述方法进一步包括确定具有如下的对象皮肤上温度的期望变化速率的第二概要
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，补偿回暖包括 监视对象皮肤温度的变化速率；以及如果所监视的变化速率偏离期望变化速率达预选量，则调节恢复过程的第二概要。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，补偿回暖包括 监视对象皮肤温度的变化速率；以及如果所监视的变化速率偏离期望变化速率达预选百分比，则调节恢复过程的第二概要。
20.一种包括用于执行如权利要求14所述的方法的指令的计算机可读介质。
21.一种用于治疗具有皮肤的对象的皮下富脂区域的计算机设备，包括 用于确定治疗过程中的中断的分析模块；计算模块，用于计算 在确定中断时治疗过程的耗费时间， 中断持续时间，基于治疗过程耗费时间和中断持续时间的冷却速率；以及用于用计算出的冷却速率来控制热交换设备的控制模块。
22.如权利要求21所述的计算设备，其特征在于，所述计算模块包括用于基于治疗过程耗费时间计算皮下富脂区域的中断温度，并且基于中断持续时间计算皮下富脂区域的回暖温度的指令。
23.如权利要求21所述的计算设备，其特征在于，还包括 用于获得对象皮肤温度的感测模块；其中所述计算模块进一步包括用于计算所获得皮肤温度的变化速率的指令；以及其中所述控制模块进一步包括用于基于计算出的变化速率调节计算出的冷却速率的指令。
24.如权利要求21所述的计算设备，其特征在于，还包括 用于获得对象皮肤温度的感测模块；其中所述计算模块进一步包括用于计算所获得皮肤温度的变化速率的指令；以及其中所述控制模块进一步包括用于在计算出的变化速率低于阈值时增大计算出的冷却速率的指令。
25.如权利要求21所述的计算设备，其特征在于，还包括 用于获得对象皮肤温度的感测模块；其中所述计算模块进一步包括指令，用于基于治疗过程的耗费时间计算皮下富脂区域的中断温度； 基于中断耗费时间计算皮下富脂区域的回暖温度； 计算所获得的皮肤温度的变化速率；以及基于中断温度和回暖温度计算期望变化速率；以及其中所述控制模块进一步包括用于在计算出的变化速率低于期望变化速率时增大计算出的冷却速率的指令。
全文摘要
本文中描述了用于从对象的皮下富脂区域(诸如组织、器官、细胞等)散热的系统。在各个实施例中，系统包括治疗设备和用于控制治疗过程的控制器。该控制器配置成检测和补偿治疗过程中的中断。
文档编号A61B18/02GK102333493SQ200980156809
公开日2012年1月25日 申请日期2009年12月15日 优先权日2008年12月17日
发明者J·W·阿利森 申请人:斯尔替克美学股份有限公司