示，意味着具有两个或更多个脉冲的脉冲组内的各 单个脉冲以更大的频率被施加。这些脉冲组中的每一个可被配置为生成一个冲击波或多个 冲击波。
[0102] 由通过本系统和装置传输的多个串或组204和208启动的一系列的事件（火花） 可包括较高的脉冲速率（PR)，与可能需要在许多分钟上施加的较低的PR相比，该较高的脉 冲速率可减少治疗时间。例如，纹身可包含宽的区域并因此在治疗时是耗时的，除非实现快 速的细胞破坏（例如，在本公开的较高的PR内）。与上述的现有技术的系统相对，本实施例 可被配置为以10~5000或更多脉冲每秒（例如，大于以下中的任一个或者处于以下中的 任意两个之间：IOHz、30Hz、50Hz、1000Hz、10000Hz、100000Hz、500000Hz 和 / 或 5000000)的 相对较高的PR 216传输冲击波。
[0103] 图4示出可通过任意的探针38或38a发射到组织体积内的波形，并且，该波形具 有可用于消除纹身的形式。脉冲300具有在相对高电压脉冲下由本火花头生成的脉冲 的典型形状。例如，脉冲300具有迅速的上升时间、短的持续期和下降周期。当在示波器被 显示时，纵轴火的单位是任意的。至少由于累积能量传输如上面讨论的那样可能是有效的， 实际的声学脉冲振幅在各种本实施例中可以低到50 μ Pa、高到几 MPa。由于其鲜锐性和短 的上升和下降时间，单个时间周期304可以分别为100纳秒，这与在本领域中被称为"冲击 波"脉冲的短脉冲长度对应。例如，对于本公开，〈30纳秒的上升时间被视为冲击波，迅速对 于跨着组织（例如，真皮）中的小的细胞级结构生成相对大压力时间压力梯度是特别有效 的。包含实际上是微粒色素的纹身"墨水"的真皮结构的迅速的压缩和解压缩导致含有色 素的细胞随时间疲劳和破坏，并且被视为上述的本方法的一种根本机制。例如，当在相对短 时间周期内以高脉冲速率被施加时，用这种冲击波搅动组织被示为有效，并且在足够的能 量水平下生成破裂的色素细胞，从而解放捕获的微粒并且随后将色素粒子散布于身体内， 由此减少纹身的显现。可以认为，必须具有短脉冲波形300,该短脉冲波形300可被多次并 且优选几百到几百万次地被施加到被治疗区域，以生成纹身"墨水"去除所需要的疲劳。
[0104] 图5示出用于本系统的一些实施例中或者与其一起使用的脉冲生成系统的一个 实施例400的示意图。在所示的实施例中，电路400包括分别具有磁存储或感应型线圈 404a、404b、404c (例如，与在自动点火系统中使用的那些类似）的多个电荷存储/放电电 路。如图所示，与自动点火系统的某些方面类似，线圈404a、404b、404c中的每一个可通过 电阻器408a、408b、408c接地，以限制允许流过各线圈的电流。电阻器408a、408b、408c可分 别包含专用电阻器，或者线圈自身的长度和性能可被选择，以提供希望的电阻水平。与定制 部件相比，使用在自动点火系统中使用的类型的部件可降低成本并提高完全性。在所示的 实施例中，除了火花头22b包含三个火花间隙412a、412b、412c而不是两个、并且三个火花 间隙中的每一个由单独的一对电极而不是与多个周边电极协作的共用电极（例如，IOOa) 限定以外，电路400包括与火花头22a类似的火花头22b。应当理解，如图2A所示，本电路 可与火花头22a的周边电极100b、IOOc耦合，以跨着用共用电极22a限定的火花间隙生成 火花。在所示的实施例中，各电路被配置为类似地起作用。例如，线圈404a被配置为在短 时间内收集和存储电流，使得，当电路在开关420a处断开时，线圈的磁场消失并且生成所 谓的电动势或EMF，这导致电容器424a跨着火花间隙412a迅速放电。
[0105] 线圈404a的RL或电阻器-电感时间常数一可能受诸如线圈的尺寸和感抗、线圈 绕组的电阻和其它因素的因素影响一一般与克服线圈的导线的电阻所花费的时间和构建 线圈的磁场并克服电路的电阻的时间对应，在该构建之后是放电，该放电又由磁场消失并 释放能量所花费的时间控制。该RL时间常数一般确定线圈的最大充电放电循环率。如果充 电放电循环率太快，那么线圈中的可用电流可能太低，并且，得到的火花脉冲弱。使用多个 线圈可通过对各脉冲组（例如，在图3A中示出的204、208)在迅速的相继中射击多个线圈 来克服该限制。例如，两个线圈可通过加倍（合成）电流和得到的火花脉冲将实际的放电率 加倍，并且，三（如图所示）可有效地使有效的充电放电循环率增加到三倍。当使用多个火 花间隙时，定时对适当地生成火花脉冲和得到的液体蒸发和冲击波可能是非常重要的。因 而，控制器（例如，微控制器、处理器和/或FPGA等）可与控制点428a、428b、428c中的每 一个耦合，以控制开关420a、420b、420c的打开的定时和得到的电容器424a、424b、424c的 放电和冲击波的生成。
[0106] 图6示出射频（RF)功率声学冲击波生成系统的实施例500的框图。在所示的实 施例中，系统500包括提供从换能器508到目标组织512的声学路径的非线性介质504 (例 如，如在上述的声学延迟室腔58或非线性部件中那样），以生成实际的谐波或声学能量（例 如，冲击波）。在所示的实施例中，换能器508通过带通滤波器和调谐器516、RF功率放大 器520和控制开关524被供电和控制。系统被配置为使得开关524的致动激活脉冲生成器 528,从而以预定的方式生成驱动放大器520的定时RF脉冲。典型的驱动波形例如可包含 正弦波串（例如，迅速连续的多个正弦波）。例如，在一些实施例中，典型的串可具有10毫 秒的串长度，并且，包含具有〇. I (100MHz的频率）到大于2微秒（50kHz的频率）的周期的 正弦波。
[0107] 本方法的实施例包括：将本装置（例如，10、38、38a、500)的实施例定位于患者的 包含目标细胞（例如，组织74)的区域附近；和激活火花生成（例如，电容/感应线圈）系 统（例如，26、400)，以向目标细胞传播冲击波。在一些实施例中，在定位装置的同时和/或 在生成并向区域传输冲击波的同时，通过窗口（例如，82、82a)观看区域。一些实施例还包 括在激活脉冲生成系统之前耦合可去除的火花头或模块（例如，22a、22b)与装置的外壳。
[0108] 实验结果
[0109] 在从死亡的灵长类动物获得的纹身的皮肤标本上进行实验，以观察生成的冲 击波对纹身皮肤的影响。图7A-7B和图8示出两种不同的原型火花室腔外壳。图7A-7B的 实施例示出在描述的实施例中使用的火花室腔外壳的第一实施例600。外壳600在一些方 面与限定探针38a的头46a的外壳14a的部分类似。例如，外壳600包括允许液体通过火 花室腔612循环液体的配件604、608。在所示的实施例中，外壳600包含可插入电极624 的电极支撑616和620,以限定火花间隙628(例如，在以下描述的实验中，为0. 127毫米或 0. 005英寸）。然而，外壳600具有被整形为将首先向后行进的冲击波从火花间隙反射到墙 壁中的椭圆形内表面。这样做具有这样一种优点，即，对在火花间隙上生成的各冲击波，生 成从火花间隙向出口 640传播的第一或一次冲击波，在第一或一次冲击波之后是首先向椭 圆内壁传播并然后反射回到出口 640的二次冲击波。
[0110] 在本实施例中，支撑616和620不与配件604、608对准（相对于其围绕室腔612 旋转约30度）。在所示的实施例中，外壳600具有半球形状，并且，电极624被定位，使得通 过冲击波出口 640的中心的中心轴636和室腔612的周边644之间的角度632为约57度。 其它实施例可被配置为限制该角度扫描，并由此通过较小的出口引导声波和/或冲击波。 例如，图8示出火花室腔外壳的第二实施例600a的截面图。除了配件604a、608a相对于支 撑616a、620a旋转90度以外，外壳600a与外壳600类似。外壳600a的不同还在于，室腔 612a包含半球后部或近端部分和截头圆锥的向前或末端部分。在本实施例中，电极624a被 定位，使得通过冲击波出口 640a的中心的中心轴636a和室腔612a的周边644a之间的角 度632a为约19度。
[0111] 图9示出在本实验过程中与图7A~7B的火花室腔外壳一起使用的原型脉冲生成 系统的电路的示意图。示意图包括在本领域中已知的符号，并且，被配置为实现与上述类似 的脉冲生成功能。示出的电路能够与本冲击波头的实施例（例如，46、46a等）一起在松弛放 电模式中动作。如图所示，电路包含IlOV交流（AC)电源、通断开关、定时器（"控制块"）、 具有3kV或3000V二次电压的升压变压器。二次AC电压在全波配置中通过一对高电压整 流器被整流。这些整流器将分别通过并联的一对电阻器（IOOkQ和25kQ)保护的一对相 对极性的25mF电容器充电，所有这些一起暂时存储高电压能量。当冲击波室腔的阻抗低且 电压电荷高时，借助于离子化开关的放电开始，这些离子化开关是当实现阈值电压时导通 的大火花间隙。正和负电压流向电极中的每一个，因此，电极之间的电势可上升到约6kV或 6000V。得到的电极之间的火花导致液体的一部分蒸发成迅速膨胀的气泡，这生成冲击波。 在火花中，电容器放电并且变得准备好通过变压器和整流器再充电。在以下描述的实验中， 放电为约30Hz，它仅通过放电和放电的自然速率被调节一由此称为"松弛振荡"。在其它的 实施例中，放电速率可更高（例如，高达100Hz，诸如对于图5的多间隙配置）。
[0112] 总共获得纹身6个切除的纹身的灵长类动物皮肤标本，标本被分离、固定在基板 上并放置在水浴中。共有4个纹身标本和4个非纹身标本被分离，使得与纹身标本和非纹 身标本中的每一个作为对照组。冲击室腔外壳600被放置在每一个切除标本上，并且，以各 种持续期按全功率向电极624施加电压脉冲。在约5~6kV和约IOmA的电压下生成冲击 波，该电压导致每个脉冲约50W的功率水平，并且，冲击波以约IOHz的速率被传输。对于描 述的实验，使用曝光的多个周期，并且，在曝光的累积周期（例如，10~20分钟的累积总时 间）之后观察的结果用作长曝光周期和/或大脉冲速率下的曝光周期的指示。在水浴中观 察的直接结果表明在标本的边缘周围形成凝结物，这被认为表示重复的冲击波导致剩余的 血液流动。所有标本均进行组织病理学检查。组织病理学家报告观察到细胞膜破坏并且包 含纹身色素的巨噬细胞的纹身粒子分散到治疗的组织中。未观察到相邻组织的变化一诸如 热损伤、基底细胞的破裂或空泡形成。表现出可很容易地通过未受训练的眼睛看到的最明 显的破坏的标本在组中具有最高的冲击波曝光时间持续期。这强烈暗示阈值效应，可在功 率和/或时间增加时进一步说明该阈值效应。
[0113] 随后通过使用与在图11~13C所示的本冲击波生成系统和装置的一些实施例 一起使用的本（例如，手持）探针的另一实施例38b，执行附加的体外猴子和体内猴子和猪 实验。探针38b在一些方面与探针38和38a类似，因此在这里主要描述不同。在本实施例 中，探针38b包括：限定室腔18b和冲击波出口 20b的外壳14b ;设置在室腔18b中的液体 (54);被配置为被设置在室腔中以限定一个或更多个火花间隙的多个电极（例如，在火花 头或模块22d中）；并且被配置为与脉冲生成系统26耦合，该脉冲生成系统26以IOHz~ 5MHz的速率向电极施加电压脉冲。
[0114] 在所示的实施例中，火花头22d包含侧壁和本体120d和限定火花间隙的多个电 极100g。在本实施例中，如图所示，探针38b被配置为允许通过液体连接器或端口 112b和 116b通过室腔18b循环液体，液体连接器或端口 112b和116b中的一个与火花头22d耦合， 并且，其中的另一个与外壳14b耦合。在本实施例中，外壳14b被配置为如图所示的那样接 收火花头22d，使得外壳14b和外壳120d协作以限定室腔18b (例如，使得火花头22d和外 壳14b包含协作以限定室腔的互补抛物线表面）。在本实施例中，外壳14b和火花头22d包 含覆盖它们各自的表面的声学反射性衬垫700、704,这些表面协作以限定室腔18b。在本实 施例中，火花头22d的外壳120d包含在液体连接器112b和室腔18b之间延伸并且与电极 100g之间的火花间隙对准的通道188b (例如，沿火花头22d的中心纵轴），使得循环水将在 附近和/或通过火花间隙流动。在所示的实施例中，外壳14b包括在连接116b与室腔18b 之间延伸的通道192b。在本实施例中，外壳120d包含被配置为接收弹性垫圈或0形环140a 的沟槽708,以密封火花头22d与外壳14b之间的接口，并且，外壳14b包含被配置为接收弹 性垫圈或0形环140b的沟槽712,以在帽子部件136b通过环716和护领144a固定于外壳 14b上时密封外壳14b与帽子部件136b之间的接口。
[0115] 在所示的实施例中，如图所示，电极100g分别包含与条部分724电气连通（例如， 与其统一）的平条部分724和垂直圆柱部分728 (例如，为了耐久，包含钨），使得圆柱部分 728可通过火花头22d中的相应的开口延伸到室腔18b中。在一些实施例中，圆柱部分728 的侧边的部分可被电气绝缘和/或弹性材料（例如，热缩塑料包），以诸如例如密封部分 728与外壳120b之间的接口。在本实施例中，外壳120b还包括被配置为接收电极100g的 条部分724的纵向沟槽732。在所示的实施例中，外壳38g还包含被定位为当火花头22d被 设置在外壳38g中时与电极100g的圆柱部分732对准的固定螺杆736,使得固定螺杆736 可被紧固以向内按压圆柱部分736,以调整电极100g的圆柱部分之间的火花间隙。在一些 实施例中，火花头22d被永久附接到外壳38b上；但是，在其它的实施例中，火花头22d可从 外壳38b被去除，以诸如例如允许单独地替换电极100g或者替换为新的或替换火花头22d 的一部分。
[0116] 图14示出原型脉冲生成系统的电路的第二实施例的示意图。图14的电路除了图 14的电路包括触发火花间隙的布置而不是离子化开关以外基本上与图9的电路类似，并且 包含具有与图9的电路中的相应部件不同的性能的某些部件（例如，200kQ电阻器而不是 IOOkQ电阻器）。在图14的电路中，块"1"与一次控制器（例如，处理器）对应，块"2"与 电压定时器控制器（例如，振荡器）对应，两者在一些实施例中可被组合于单个单元中。
[0117] 在附加的体外猴子实验中，图11~13C的探针38b被放在各被检体的纹身上并 且通过图14的电路通电。在猴子实验中，以1分钟到10分钟的不同持续期在不同的频率 (30~60Hz)下向电极100g施加电压脉冲。在最大的功率下，在约0· 5kV的电压（最大约 +0· 4kV与最小约-0· IkV之间）和约2300A的电流（最大约1300A与最小约-1000A之间） 下生成冲击波，这导致每个脉冲约500kW的总功率和每个脉冲约420mJ的传输能量，并且， 以约30Hz的速率传输冲击波。与前面的体外实验同样，组织病理学家报告观察到细胞膜破 坏并且包含纹身色素的巨噬细胞的纹身粒子分散到治疗的组织中。未观察到相邻组织的变 化一诸如热损伤、基底细胞的破裂或空泡形成。表现出最明显的破坏的标本是具有最高的 功率和冲击波曝光时间持续期的那些。这些结果暗示增加功率和增加冲击数（导致总传输 功率增加）导致色素破坏增加，这与早先的体外实验一致。
[0118] 在体内实验中，图11~13C的探针38b被放在各被检体的纹身上并且通过图14的 电路通电。在猴子实验中，以两分钟的持续期在全功率下向电极100g施加电压脉冲，重复6 周，每周一次。在约0. 5kV的电压（最大约+0. 4kV与最小约-0.1 kV之间）和约2300A的电 流（最大约1300A与最小约-1000A之间）下生成冲击波，这导致每个脉冲约500kW的总功 率和每个脉冲约420mJ的传输能量，并且，以约30Hz的速率传输冲击波。除了在每次施加 中施加四分钟的冲击波以外，体内猪实验是类似的。在六次施加冲击波一周以后，从各纹身 取得活检。所有标本均进行组织病理学检查。组织病理学家报告观察到细胞膜破坏并且包 含纹身色素的巨噬细胞的纹身粒子分散到治疗的组织中，使得，与经受2分钟治疗的标本 相比，经受4分钟治疗的标本具有相对较大的分散。未观察到相邻组织的变化一诸如热损 伤、基底细胞的破裂或空泡形成。这些结果与对体外猴子实验观察的结果一致。总体上，这 些研究建议增加功率和增加冲击数（导致总传输功率增加一例如，由于增加治疗持续期）。
[0119] 方法
[0120] 包含团聚在细胞结构中的粒子的疾病和/或状况包括癌、骨骼肌肉系统的结晶微 粒或纹身去除。这些仅仅是可通过破裂或破坏包含颗粒附聚体的细胞治疗或解决的非限制 性示例性状况。在一些实施例中，如上面讨论的那样，可通过伴随高频率冲击波的传播的非 线性过程的特定细胞的二次非热细胞膜劣化，导致包含粒子团聚的细胞的破坏。
[0121] 本方法的一些一般实施例包括：向包含异质性的至少一个区域的至少一个细胞结 构传输多个电液生成（例如，通过本装置中的一个或更多个）的冲击波，直到至少一个细胞 结构破裂。在一些实施例中，冲击波在24小时的时段内被传输不大于30分钟。在一些实 施例中，冲击波在24小时的时段内被传输不大于20分钟。在一些实施例中，在冲击波出口 的多个位置中的每一个处，在30秒与20分钟之间传输200~5000个冲击波。
[0122] A.纹身
[0123] 纹身基本上是吞噬细胞，诸如包含油墨粒子的团块的成纤维细胞和巨噬细胞等。 由于捕获的油墨粒子的密度比细胞的生物结构致密，因此纹身或含有油墨粒子的细胞在其 结构的弹性上有大的差异。当经受冲击波时，含有油墨粒子的细胞与不包含致密粒子的其 它细胞相比经受更大的机械应变。冲击波可被配置为以最佳的频率和振幅被传输，以充分 地加速油墨粒子，从而破坏特定的细胞，同时留下不具有特定的弹性差的成纤维细胞。在后 面进一步讨论纹身和从细胞释放去除的生物处理的细节。
[0124] 纹身油墨和染料的历史来源于自然界中发现的物质，一般包括色素颗粒和其他杂 质的异构悬浮。一个例子是印度油墨，它包括悬浮在诸如水的液体中的碳粒子。一般通过 将纹身油墨施加到真皮内生成纹身，这里，油墨一般基本上永久性保持。这种技术通过伴随 纹身针的上下移动的皮肤弹性导致的交替压力吸作用通过皮肤引入色素悬浮。引入到皮 肤中的色素的水和其它载体通过组织扩散并且被吸收。对于大多数的部分，色素的20%~ 50%传播到身体中。不溶性色素颗粒的残留部分沉积在真皮中并且保持在那里。在纹身皮 肤中，色素粒子一般被细胞吞噬，造成色素在细胞的细胞质（即，在被称为次级溶酶体的膜 边界结构）中团聚。得到的色素团块（"粒子团块"）的范围可以达到几微米的直径。一旦 皮肤愈合，色素粒子就留在细胞内的皮肤组织的间隙空间内。由于细胞内的相对大量的不 溶性色素粒子，因此，纹身油墨一般由于细胞固定而不会消除。纹身会随着时间的流逝而褪 色，但一般会在纹身人的寿命期间得到保持。
[0125] 纹身油墨一般包括铝（色素的87 % )、氧（色素的73 % )、钛（色素的67%)和碳 (色素的67%)。元素对纹身油墨成分的相对分布在不同的化合物之间是高度可变的。至 少一种研究确定表1所示的三种商业纹身油墨的粒子尺寸：
[0126] 表1 :纹身色素粒子尺寸
[0128] B.纹身去除
[0129] 在常规的纹身（装饰、化妆品和重建）中，如上面讨论的那样，一旦色素或者染料 被施加到真皮中以形成纹身，色素或染料就一般永久保持在那里。
[0130] 尽管纹身一般具有永久性，但人们可能