BR112019017891A2 - PROCESS FOR THERMAL TREATMENT OF BIOLOGICAL TISSUE - Google Patents
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Abstract
um processo para tratamento térmico de tecido biológico inclui aplicar repetidamente uma energia pulsada a um tecido alvo ao longo de um período de tempo de modo a elevar de modo controlável uma temperatura do tecido alvo para criar um efeito terapêutico no tecido alvo sem destruir ou danificar permanentemente o tecido alvo. depois que o primeiro tratamento é concluído, a aplicação da energia pulsada ao tecido alvo é interrompida por um intervalo de tempo. em uma única sessão de tratamento, um segundo tratamento é realizado no tecido alvo depois do intervalo reaplicando repetidamente a energia pulsada no tecido alvo de modo a elevar de forma controlada a temperatura do tecido alvo para tratar terapeuticamente o tecido alvo sem destruir ou danificar permanentemente o tecido alvoa process for thermal treatment of biological tissue includes repeatedly applying pulsed energy to a target tissue over a period of time in order to controllably raise a temperature of the target tissue to create a therapeutic effect on the target tissue without destroying or permanently damaging the target tissue. after the first treatment is completed, the application of pulsed energy to the target tissue is interrupted for a period of time. in a single treatment session, a second treatment is performed on the target tissue after the interval by repeatedly reapplying pulsed energy in the target tissue in order to raise the target tissue temperature in a controlled manner to therapeutically treat the target tissue without permanently destroying or damaging the target tissue
Description
PROCESSO PARA TRATAMENTOTREATMENT PROCESS
TÉRMICO DE TECIDO BIOLÓGICOBIOLOGICAL TISSUE THERMAL
DESCRIÇÃODESCRIPTION
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
[0001] A presente invenção geralmente se refere a sistemas e processos para tratamento de tecido biológico, tal como tecido biológico doente. Mais particularmente, a presente invenção se refere a um processo para tratamento térmico de tecido biológico utilizando energia pulsada que cria um efeito terapêutico para um tecido alvo sem destruir ou danificar permanentemente o tecido alvo.[0001] The present invention generally relates to systems and processes for treating biological tissue, such as diseased biological tissue. More particularly, the present invention relates to a process for thermal treatment of biological tissue using pulsed energy that creates a therapeutic effect for a target tissue without destroying or permanently damaging the target tissue.
[0002] Os inventores descobriram que existe um efeito terapêutico no tecido biológico e, particularmente, no tecido biológico danificado ou doente, elevando de um modo controlável a temperatura do tecido até uma faixa de temperatura predeterminada, mantendo o aumento médio da temperatura do tecido durante vários minutos em um nivel predeterminado ou abaixo dele para não danificar permanentemente o tecido alvo. Mais particularmente, os inventores descobriram que a radiação eletromagnética, tal como na forma de vários comprimentos de onda de luz laser, pode ser aplicada ao tecido da retina de uma maneira que não destrua ou danifique o tecido da retina enquanto alcança efeitos benéficos em doenças oculares. Os inventores descobriram que um feixe de luz laser pode ser gerado e aplicado às células do tecido da retina de modo a ser terapêutico, mas subletal às células do tecido da retina e evitando assim a fotocoagulação prejudicial no tecido da retina que provê tratamento preventivo e protetor do tecido da retina do olho. O tratamento tipicamente envolve a aplicação[0002] The inventors have discovered that there is a therapeutic effect on biological tissue and, particularly, on damaged or diseased biological tissue, controllably raising the temperature of the tissue to a predetermined temperature range, maintaining the average rise in tissue temperature during several minutes at a predetermined level or below it so as not to permanently damage the target tissue. More particularly, the inventors have found that electromagnetic radiation, such as in the form of several wavelengths of laser light, can be applied to retinal tissue in a way that does not destroy or damage retinal tissue while achieving beneficial effects in eye diseases . The inventors found that a beam of laser light can be generated and applied to cells of the retinal tissue in order to be therapeutic, but sublethal to the cells of the retinal tissue and thus preventing harmful photocoagulation in the retinal tissue that provides preventive and protective treatment. retinal tissue of the eye. Treatment typically involves application
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 15/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 15/162
2/98 de uma frequência de micropulsos de laser para irradiar uma porção de uma retina doente por uma duração total de menos de um segundo. Cada micropulso é da ordem de dezenas a centenas de microssegundos de comprimento, com os microssegundos separados por um a vários milissegundos, o que eleva a temperatura do tecido de maneira controlada.2/98 of a laser micropulse frequency to irradiate a portion of a diseased retina for a total duration of less than a second. Each micropulse is in the order of tens to hundreds of microseconds in length, with the microseconds separated by one to several milliseconds, which raises the temperature of the tissue in a controlled manner.
[0003] Acredita-se que o aumento da temperatura do tecido de maneira tão controlada estimule seletivamente a ativação da proteína de choque térmico e/ou a produção e a facilitação do reparo de proteína, que serve como um mecanismo para tratar terapeuticamente o tecido. Acredita-se que esta frequência de micropulsos ativa termicamente as proteínas de choque térmico(HSPs) no tecido alvo. No caso do tecido da retina, o processo ativa termicamente as HSPs na camada do epitélio pigmentar da retina(RPE) imediatamente atrás da camada da retina contendo os cones e bastonetes visualmente sensíveis e que essas HSPs ativadas restauram a retina doente para sua condição saudável removendo e reparando as proteínas danificadas. Isto resulta em função de RPE melhorada, melhora da função da retina e autorregulação, inflamação aguda restaurativa, inflamação crônica reduzida e imunodulação sistemática. Estes efeitos desencadeados por laser retardam, param ou invertem a doença da retina, melhoram a função visual e reduzem o risco de perda visual. Acredita-se que o aumento da temperatura do tecido de uma maneira controlada para estimular seletivamente a ativação da proteína de choque térmico também tem benefícios em outros tecidos.[0003] It is believed that increasing the temperature of the tissue in such a controlled manner selectively stimulates the activation of the heat shock protein and / or the production and facilitation of protein repair, which serves as a mechanism to treat the tissue therapeutically. It is believed that this micropulse frequency thermally activates heat shock proteins (HSPs) in the target tissue. In the case of retinal tissue, the process thermally activates HSPs in the retinal pigment epithelium (RPE) layer immediately behind the retinal layer containing visually sensitive cones and rods and that these activated HSPs restore the sick retina to its healthy condition by removing and repairing the damaged proteins. This results in improved RPE function, improved retinal function and self-regulation, acute restorative inflammation, reduced chronic inflammation and systematic immunodulation. These laser-triggered effects slow, stop or reverse retinal disease, improve visual function and reduce the risk of visual loss. It is believed that increasing tissue temperature in a controlled manner to selectively stimulate heat shock protein activation also has benefits in other tissues.
[0004] HSPs são uma família de proteínas que são produzidas pelas células em resposta à exposição a condições estressantes. A produção de altos níveis de proteínas de[0004] HSPs are a family of proteins that are produced by cells in response to exposure to stressful conditions. The production of high levels of protein from
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 16/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 16/162
3/98 choque térmico pode ser desencadeada pela exposição a diferentes tipos de condições de estresse ambiental, como infecção, inflamação, exercício, exposição da célula a toxinas, oxidantes, metais pesados, fome, hipóxia, privação de água e trauma do tecido.3/98 thermal shock can be triggered by exposure to different types of environmental stress conditions, such as infection, inflammation, exercise, cell exposure to toxins, oxidants, heavy metals, hunger, hypoxia, water deprivation and tissue trauma.
[0005] Sabe-se que as proteínas de choque térmico desempenham um papel na resposta a um grande número de condições anormais nos tecidos do corpo, incluindo infecção viral, inflamação, transformações malignas, exposição a agentes oxidantes, citotoxinas e anoxia. Várias proteínas de choque térmico funcionam como guias intracelulares para outras proteínas e os membros da família HSP são expressos ou ativados em níveis baixos a moderados devido ao seu papel essencial na manutenção da proteína e simplesmente monitorando as proteínas da célula mesmo sob condições não estressantes. Essas atividades fazem parte do sistema de reparo da própria célula, chamado de resposta ao tensão celular ou resposta ao choque térmico.[0005] Heat shock proteins are known to play a role in responding to a large number of abnormal conditions in the body's tissues, including viral infection, inflammation, malignant transformations, exposure to oxidizing agents, cytotoxins and anoxia. Several heat shock proteins function as intracellular guides for other proteins and members of the HSP family are expressed or activated at low to moderate levels due to their essential role in maintaining the protein and simply monitoring the cell's proteins even under non-stressful conditions. These activities are part of the cell's own repair system, called the cell voltage response or thermal shock response.
[0006] As proteínas de choque térmico são encontradas em quase todas as células e tipos de organismos multicelulares, bem como em tecidos explantados e em células cultivadas. As HSPs tipicamente compreendem 3% a 10% das proteínas de uma célula, embora quando sob estresse a porcentagem possa subir para 15%. Verificou-se que a densidade de proteínas de células de mamíferos está na faixa de (2-4) x 1018CM~3. Assim, as porcentagens mencionadas anteriormente significam que a densidade de HSPs e normalmente (1-4) x 10 CM , enquanto que sob tensão a densidade pode subir para(3-6) x 10 CM .[0006] Heat shock proteins are found in almost all cells and types of multicellular organisms, as well as in explanted tissues and cultured cells. HSPs typically comprise 3% to 10% of a cell's proteins, although under stress the percentage can rise to 15%. The protein density of mammalian cells was found to be in the range of (2-4) x 10 18 CM ~ 3 . Thus, the percentages mentioned above mean that the density of HSPs is normally (1-4) x 10 CM, while under tension the density can rise to (3-6) x 10 CM.
[0007] Proteínas de choque térmico são tipicamente nomeadas de acordo com seu peso molecular e agem de maneiras[0007] Heat shock proteins are typically named according to their molecular weight and act in ways
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 17/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 17/162
4/98 diferentes. Uma proteína de choque térmico especialmente onipresente é a Hsp70, uma proteína com um peso molecular de 70 quilodaltons. Ela desempenha um papel particularmente significativo na proteção de proteínas que estão sendo formadas e no resgate de proteínas danificadas. Ela contém uma ranhura com uma afinidade por resíduos de aminoácidos neutros e hidrofóbicos que podem interagir com peptídeos com um máximo de 7 resíduos. A Hsp70 tem domínios de ligação a peptídeos e ATPase que estabilizam estruturas proteicas em estados desdobrados e competentes em termos de montagem. As HSPs desempenham um papel na prevenção da agregação de proteínas dobradas anormalmente, muitas das quais têm porções hidrofóbicas expostas e facilitam o redobramento de proteínas em suas conformações apropriadas. A Hsp70 consegue isso primeiro ligando-se à proteína dobrada anormalmente ou fragmentada, uma ligação que é energeticamente possível por um sítio que liga o ATP e o hidrolisa em ADP.4/98 different. An especially ubiquitous heat shock protein is Hsp70, a protein with a molecular weight of 70 kilodaltons. It plays a particularly significant role in protecting proteins that are being formed and in rescuing damaged proteins. It contains a groove with an affinity for neutral and hydrophobic amino acid residues that can interact with peptides with a maximum of 7 residues. Hsp70 has peptide and ATPase binding domains that stabilize protein structures in unfolded and assembly-competent states. HSPs play a role in preventing the aggregation of abnormally folded proteins, many of which have exposed hydrophobic portions and facilitate the refolding of proteins into their appropriate conformations. Hsp70 does this by first binding to the abnormally folded or fragmented protein, a bond that is energetically possible by a site that binds ATP and hydrolyzes it into ADP.
[0008] As proteínas de choque térmico Hsp70 são um membro de proteínas de choque térmico extracelular e ligadas a membranas que estão envolvidas na ligação de antígenos e apresentando-os ao sistema imune. Foi descoberto que a Hsp70 inibe a atividade da ribonucleoproteína do vírus influenza A e bloqueia a replicação do vírus. As proteínas de choque térmico derivadas de tumores provocam imunidade protetora específica. Observações experimentais e clínicas mostraram que as proteínas de choque térmico estão envolvidas na regulação da artrite autoimune, diabetes mellitus tipo 1, esclerose arterial, esclerose múltipla e outras reações autoimunes.[0008] Hsp70 heat shock proteins are a member of membrane-bound extracellular heat shock proteins that are involved in binding antigens and presenting them to the immune system. Hsp70 has been found to inhibit the activity of the influenza A virus ribonucleoprotein and blocks the replication of the virus. Tumor-derived heat shock proteins elicit specific protective immunity. Experimental and clinical observations have shown that heat shock proteins are involved in the regulation of autoimmune arthritis, type 1 diabetes mellitus, arterial sclerosis, multiple sclerosis and other autoimmune reactions.
[0009] Desta forma, acredita-se que é vantajoso poder aumentar seletiva e controladamente uma temperatura do tecido[0009] Thus, it is believed that it is advantageous to be able to selectively and controlled increase a tissue temperature
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 18/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 18/162
5/98 alvo até uma faixa de temperatura predeterminada durante um curto periodo de tempo, mantendo ao mesmo tempo o aumento médio da temperatura do tecido a uma temperatura predeterminada durante um periodo de tempo mais longo. Acredita-se que isto induz a resposta ao choque térmico a fim de aumentar o número ou a atividade de proteínas de choque térmico no tecido do corpo em resposta a infecções ou outras anormalidades. No entanto, isso deve ser feito de maneira controlada, a fim de não danificar ou destruir o tecido ou a área do corpo a ser tratado. Também seria desejável maximizar a quantidade de ativação da proteína de choque térmico dentro das células de um tecido alvo durante uma única sessão de tratamento. A presente invenção atende estas necessidades e fornece outras vantagens relacionadas.5/98 target to a predetermined temperature range over a short period of time, while maintaining the average rise in tissue temperature at a predetermined temperature over a longer period of time. This is believed to induce a response to heat shock in order to increase the number or activity of heat shock proteins in the body's tissue in response to infections or other abnormalities. However, this must be done in a controlled manner, in order not to damage or destroy the tissue or area of the body to be treated. It would also be desirable to maximize the amount of heat shock protein activation within the cells of a target tissue during a single treatment session. The present invention addresses these needs and provides other related advantages.
SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION
[00010] A presente invenção se refere a um processo para o tratamento térmico de tecidos biológicos através da aplicação de energia pulsada a um tecido alvo para tratar terapeuticamente o tecido alvo. Um primeiro tratamento para o tecido alvo é realizado gerando uma energia pulsada e repetidamente aplicando a energia pulsada ao tecido alvo durante um período de tempo de modo a elevar de forma controlada a temperatura do tecido alvo para tratar terapeuticamente o tecido alvo sem destruir ou permanentemente danificar o tecido alvo. O tecido alvo pode compreender tecido da retina.[00010] The present invention relates to a process for the thermal treatment of biological tissues by applying pulsed energy to a target tissue to therapeutically treat the target tissue. A first treatment for the target tissue is performed by generating pulsed energy and repeatedly applying the pulsed energy to the target tissue over a period of time in order to raise the temperature of the target tissue in a controlled manner to therapeutically treat the target tissue without destroying or permanently damaging the target tissue. The target tissue may comprise retinal tissue.
[00011] A energia pulsada tem parâmetros de energia, incluindo comprimento de onda ou frequência, ciclo de serviço e duração da frequência de pulsos. Os parâmetros de energia são selecionados de modo a elevar uma temperatura de tecido[00011] Pulsed energy has energy parameters, including wavelength or frequency, duty cycle and pulse frequency duration. Energy parameters are selected to raise tissue temperature
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 19/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 19/162
6/98 alvo até 11°C para conseguir um efeito terapêutico, em que o aumento médio da temperatura do tecido ao longo de vários minutos mantido em um nivel predeterminado ou abaixo deste de modo a não danificar permanentemente o tecido alvo. Os parâmetros de energia pulsada podem ser selecionados de modo a que a temperatura do tecido alvo seja aumentada entre aproximadamente 6°C a 11 °C pelo menos durante a aplicação da energia pulsada ao tecido alvo. 0 aumento médio da temperatura do tecido alvo ao longo de vários minutos é mantido a 6°C ou menos, tal como a aproximadamente 1°C ou menos ao longo de vários minutos.6/98 target up to 11 ° C to achieve a therapeutic effect, in which the average rise in tissue temperature over several minutes is maintained at or below a predetermined level so as not to permanently damage the target tissue. The pulsed energy parameters can be selected so that the temperature of the target tissue is increased by approximately 6 ° C to 11 ° C at least during the application of the pulsed energy to the target tissue. The average rise in temperature of the target tissue over several minutes is maintained at 6 ° C or less, as well as at approximately 1 ° C or less over several minutes.
[00012] A energia pulsada pode compreender um feixe de luz, um micro-ondas, uma radiofrequência ou um ultrassom. Um dispositivo pode ser inserido em uma cavidade do corpo para aplicar a energia pulsada ao tecido. A energia pulsada pode ser plicada a uma área externa de um corpo que é adjacente ao tecido alvo ou tem um abastecimento de sangue próximo da superfície da área externa do corpo.[00012] Pulsed energy can comprise a beam of light, a microwave, a radio frequency or an ultrasound. A device can be inserted into a body cavity to apply pulsed energy to the tissue. Pulsed energy can be applied to an external area of a body that is adjacent to the target tissue or has a blood supply close to the surface of the external area of the body.
[00013] A energia pulsada pode compreender uma radiofrequência entre aproximadamente 3 a 6 megahertz(MHz). Ele pode ter um ciclo de trabalho entre aproximadamente 2,5% a 5%. Ele pode ter uma duração de frequência pulsadas entre aproximadamente 0,2 e 0,4 segundo. A radiofrequência pode ser gerada com um dispositivo com raios de bobina entre aproximadamente 2 e 6 mm e aproximadamente entre 13 e 57 amperes.[00013] The pulsed energy can comprise a radio frequency between approximately 3 to 6 megahertz (MHz). It can have a duty cycle of approximately 2.5% to 5%. It can have a pulsed frequency duration between approximately 0.2 and 0.4 seconds. The radio frequency can be generated with a device with coil radii between approximately 2 and 6 mm and approximately between 13 and 57 amps.
[00014] A energia pulsada pode compreender uma frequência de micro-ondas entre 10 e 20 gigahertz(GHz) . As micro-ondas podem ter uma duração da frequência de pulsos aproximadamente entre 0,2 e 0,6 segundos. As micro-ondas podem ter um ciclo de[00014] Pulsed energy can comprise a microwave frequency between 10 and 20 gigahertz (GHz). Microwaves can have a pulse rate of approximately 0.2 to 0.6 seconds. Microwaves can have a cycle of
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 20/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 20/162
7/98 trabalho entre aproximadamente 2% e 5%. As micro-ondas podem ter uma potência média entre aproximadamente 8 e 52 watts.7/98 work between approximately 2% and 5%. Microwaves can have an average power between approximately 8 and 52 watts.
[00015] A energia pulsada pode compreender um feixe de luz pulsada, tal como um ou mais feixes de luz laser. O feixe de luz pode ter um comprimento de onda entre aproximadamente 530 nm e 1.300 nm e mais preferivelmente entre 800 nm e 1.000 nm. O feixe de luz pulsada pode ter uma potência entre aproximadamente 0,5 e 74 watts. O feixe de luz pulsada tem um ciclo de trabalho inferior a 10% e, preferivelmente, entre 2,5% e 5%. O feixe de luz pulsada pode ter uma duração da frequência de pulsos de aproximadamente 0,1 e 0,6 segundos.[00015] Pulsed energy may comprise a beam of pulsed light, such as one or more beams of laser light. The light beam can have a wavelength between approximately 530 nm and 1,300 nm and more preferably between 800 nm and 1,000 nm. The pulsed light beam can have a power between approximately 0.5 and 74 watts. The pulsed light beam has a duty cycle of less than 10% and, preferably, between 2.5% and 5%. The pulsed light beam can have a pulse frequency duration of approximately 0.1 and 0.6 seconds.
[00016] A energia pulsada pode compreender um ultrassom pulsado, com uma frequência entre aproximadamente 1 e 5 MHz. O ultrassom tem uma duração de frequência de aproximadamente 0,1 e 05 segundos. O ultrassom pode ter um ciclo de trabalho entre aproximadamente 2% e 10%. O ultrassom tem uma potência entre aproximadamente 0,46 e 28,6 watts.[00016] The pulsed energy can comprise a pulsed ultrasound, with a frequency between approximately 1 and 5 MHz. The ultrasound has a frequency duration of approximately 0.1 and 05 seconds. Ultrasound can have a duty cycle between approximately 2% and 10%. The ultrasound has a power between approximately 0.46 and 28.6 watts.
[00017] O primeiro tratamento compreende a aplicação da energia pulsada ao tecido alvo durante um período inferior a dez segundos e, mais tipicamente, inferior a um segundo. O primeiro tratamento cria um nível de ativação da proteína de choque térmico no tecido alvo.[00017] The first treatment comprises the application of pulsed energy to the target tissue for a period of less than ten seconds and, more typically, less than a second. The first treatment creates a level of activation of the heat shock protein in the target tissue.
[00018] A aplicação da energia pulsada ao tecido alvo é interrompida durante um intervalo de tempo que preferivelmente excede o período de tempo do primeiro tratamento. O intervalo de tempo pode compreender vários segundos a vários minutos, tais como três segundos a três minutos ou preferivelmente entre dez segundos e noventa segundos.[00018] The application of pulsed energy to the target tissue is interrupted for a period of time that preferably exceeds the time period of the first treatment. The time interval can comprise several seconds to several minutes, such as three seconds to three minutes or preferably between ten seconds and ninety seconds.
[00019] Após o intervalo de tempo e dentro de uma única sessão de tratamento, um segundo tratamento é realizado no[00019] After the time interval and within a single treatment session, a second treatment is performed at
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 21/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 21/162
8/98 tecido alvo, reaplicando repetidamente a energia pulsada no tecido alvo de modo a elevar de forma controlada a temperatura do tecido alvo para tratar terapeuticamente o tecido alvo sem destruir ou danificar permanentemente o tecido alvo. 0 segundo tratamento aumenta o nivel de ativação da proteína de choque térmico no tecido alvo, de tal modo que se encontra em um nível que é superior ao nível após o primeiro tratamento.8/98 target tissue, repeatedly reapplying pulsed energy in the target tissue in order to raise the temperature of the target tissue in a controlled manner to therapeutically treat the target tissue without destroying or permanently damaging the target tissue. The second treatment increases the level of heat shock protein activation in the target tissue, such that it is at a level that is higher than the level after the first treatment.
[00020] Outras características e vantagens da presente invenção ficarão evidentes na seguinte descrição mais detalhada, tomada em conjunto com os desenhos anexos que ilustram, a título de exemplo, os princípios da invenção.[00020] Other features and advantages of the present invention will be evident in the following more detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings that illustrate, by way of example, the principles of the invention.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[00021] Os desenhos anexos ilustram a invenção. Em tais desenhos:[00021] The accompanying drawings illustrate the invention. In such drawings:
As FIGURAS IA e 1B são gráficos que ilustram a potência média de uma fonte de laser em comparação com um raio de fonte e duração da frequência de pulsos do laser;FIGURES IA and 1B are graphs that illustrate the average power of a laser source compared to a source radius and duration of the laser pulse frequency;
As FIGURAS 2A e 2B são gráficos que ilustram o tempo para a temperatura decair, dependendo do raio da fonte do laser e do comprimento de onda;FIGURES 2A and 2B are graphs that illustrate the time for the temperature to drop, depending on the radius of the laser source and the wavelength;
As FIGURAS 3 a 6 são gráficos que ilustram as espiras de amperes de pico para várias radiofrequências, ciclos de trabalho e raios de bobina;FIGURES 3 to 6 are graphs illustrating the peak ampere turns for various radiofrequencies, duty cycles and coil radii;
A FIGURA 7 é um gráfico que representa o tempo para o aumento da temperatura decair em comparação ao raio da bobina de radiofrequência;FIGURE 7 is a graph representing the time for the temperature rise to fall compared to the radius of the radio frequency coil;
As FIGURAS 8 e 9 são gráficos que representam a potência média de micro-ondas em comparação com a frequência de micro-ondas e durações de frequência de pulsos;FIGURES 8 and 9 are graphs that represent the average microwave power compared to the microwave frequency and pulse frequency durations;
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 22/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 22/162
9/989/98
A FIGURA 10 é um gráfico que representa o tempo para a temperatura decair para várias frequências de micro-ondas;FIGURE 10 is a graph representing the time for the temperature to drop for various microwave frequencies;
A FIGURA 11 é um gráfico que representa a potência da fonte de ultrassons média em comparação com a frequência e a duração da frequência dos pulsos;FIGURE 11 is a graph that represents the power of the average ultrasound source compared to the frequency and duration of the pulse frequency;
As FIGURAS 12 e 13 são gráficos que representam o tempo para o queda da temperatura para várias frequências de ultrassons;FIGURES 12 and 13 are graphs that represent the time for the temperature drop for various ultrasound frequencies;
A FIGURA 14 é um gráfico que representa o volume da região aquecida focal em comparação com a frequência de ultrassons;FIGURE 14 is a graph that represents the volume of the focal heated region compared to the frequency of ultrasound;
A FIGURA 15 é um gráfico que compara as equações de temperatura ao longo das durações dos pulsos para uma fonte de energia de ultrassons;FIGURE 15 is a graph that compares temperature equations over pulse durations for an ultrasound energy source;
As FIGURAS 16 e 17 são gráficos que ilustram a magnitude do logaritmo do dano e as integrais de Arrhenius de ativação de HSP como uma função da temperatura e da duração do pulso;FIGURES 16 and 17 are graphs that illustrate the magnitude of the damage logarithm and the Arrhenius integrals of HSP activation as a function of temperature and pulse duration;
A FIGURA 18 é uma vista esquemática de uma unidade geradora de luz que produz séries temporais de pulsos, tendo um tubo de luz se prolonga dela, de acordo com a presente invenção;FIGURE 18 is a schematic view of a light generating unit that produces time series of pulses, having a light tube extending from it, according to the present invention;
A FIGURA 19 é uma vista em corte transversal de um dispositivo de fornecimento de fotoestimulação que fornece energia eletromagnética ao tecido alvo, de acordo com a presente invenção;FIGURE 19 is a cross-sectional view of a photostimulation delivery device that delivers electromagnetic energy to the target tissue, in accordance with the present invention;
A FIGURA 20 é uma vista esquemática que ilustra um sistema usado para gerar um feixe de luz laser, de acordo com a presente invenção;FIGURE 20 is a schematic view illustrating a system used to generate a beam of laser light, in accordance with the present invention;
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 23/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 23/162
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A FIGURA 21 é uma vista esquemática da óptica usada para gerar um padrão geométrico de luz laser, de acordo com a presente invenção;FIGURE 21 is a schematic view of the optics used to generate a geometric pattern of laser light, in accordance with the present invention;
A FIGURA 22 é uma vista plana superior de um mecanismo óptico de varredura, utilizado de acordo com a presente invenção;FIGURE 22 is a top plan view of an optical scanner used in accordance with the present invention;
A FIGURA 23 é uma vista parcialmente explodida do mecanismo óptico de varredura da FIG. 22, que ilustra as várias partes dos componentes do mesmo;FIGURE 23 is a partially exploded view of the optical scanner of FIG. 22, which illustrates the various parts of the components thereof;
A FIGURA 24 ilustra o desvio controlado da exposição de uma grade de padrão geométrico exemplar de pontos de laser para tratar um tecido alvo, de acordo com uma modalidade da presente invenção;FIGURE 24 illustrates the controlled deviation of the exposure of an exemplary geometric pattern grid of laser points to treat a target tissue, according to an embodiment of the present invention;
A FIGURA 25 é uma vista esquemática que ilustra a utilização de um objeto geométrico sob a forma de uma linha digitalizada de modo controlável para tratar uma área do tecido alvo;FIGURE 25 is a schematic view illustrating the use of a geometric object in the form of a controllably digitized line to treat an area of the target tissue;
A figura 26 é uma vista esquemática semelhante à da FIG. 25, mas que ilustra a linha geométrica ou barra girado para tratar o tecido alvo;Figure 26 is a schematic view similar to that of FIG. 25, but illustrating the geometric line or bar rotated to treat the target tissue;
A FIGURA 27 é uma vista esquemática que ilustra uma modalidade alternativa do sistema usada para gerar feixes de luz laser para tratar tecido, de acordo com a presente invenção;FIGURE 27 is a schematic view illustrating an alternative embodiment of the system used to generate beams of laser light to treat tissue in accordance with the present invention;
A FIGURA 28 é uma vista esquemática que ilustra ainda outra modalidade de um sistema utilizado para gerar feixes de luz laser para tratar tecido de acordo com a presente invenção;FIGURE 28 is a schematic view illustrating yet another embodiment of a system used to generate laser light beams for treating tissue in accordance with the present invention;
A FIGURA 29 é uma vista em corte transversal e esquemática de uma extremidade de um endoscópio inserido naFIGURE 29 is a schematic cross-sectional view of one end of an endoscope inserted into the
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 24/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 24/162
11/98 cavidade nasal e que trata o tecido dela, de acordo com a presente invenção;11/98 nasal cavity and that treats its tissue, according to the present invention;
A FIGURA 30 é uma vista esquemática e parcialmente transversal de um broncoscópio que se prolonga através da traqueia e para dentro do brônquio de um pulmão e que fornece tratamento a ele, de acordo com a presente invenção;FIGURE 30 is a schematic and partially cross-sectional view of a bronchoscope that extends through the trachea and into the bronchus of a lung and provides treatment for it in accordance with the present invention;
A FIGURA 31 é uma vista esquemática de um colonoscópio que fornece fotoestimulação a uma área intestinal ou do cólon do corpo, de acordo com a presente invenção;FIGURE 31 is a schematic view of a colonoscope that provides photostimulation to an intestinal or colon area of the body, in accordance with the present invention;
A FIGURA 32 é uma vista esquemática de um endoscópio inserido em um estômago e que fornece tratamento a ele, de acordo com a presente invenção;FIGURE 32 is a schematic view of an endoscope inserted into a stomach and providing treatment to it, in accordance with the present invention;
A FIGURA 33 é uma vista em perspectiva parcialmente seccionada de um endoscópio de cápsula, utilizado de acordo com a presente invenção;FIGURE 33 is a partially sectioned perspective view of a capsule endoscope, used in accordance with the present invention;
A FIGURA 34 é uma vista esquemática de um ultrassom focalizado de alta intensidade pulsado para tratar o tecido interno do corpo, de acordo com a presente invenção;FIGURE 34 is a schematic view of a pulsed high-intensity focused ultrasound to treat the body's internal tissue, in accordance with the present invention;
A FIGURA 35 é uma vista esquemática para administrar terapia à corrente sanguínea de um paciente através de um lóbulo da orelha, de acordo com a presente invenção;FIGURE 35 is a schematic view for delivering therapy to a patient's bloodstream through an earlobe, in accordance with the present invention;
A FIGURA 36 é uma vista transversal de um dispositivo de terapia de estimulação da presente invenção usado no fornecimento de fotoestimulação ao sangue, através de um lóbulo da orelha, de acordo com a presente invenção;FIGURE 36 is a cross-sectional view of a stimulation therapy device of the present invention used to deliver photostimulation to the blood through an ear lobe in accordance with the present invention;
As FIGURAS 37A a 37D são vistas esquemáticas ilustradas na aplicação de energia micropulsada a diferentes áreas de tratamento durante um intervalo de tempo predeterminado, dentro de uma única sessão de tratamento eFIGURES 37A to 37D are schematic views illustrated in the application of micropulsed energy to different treatment areas during a predetermined time interval, within a single treatment session and
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12/98 reaplicando a energia a áreas previamente tratadas, de acordo com a presente invenção;12/98 reapplying energy to previously treated areas, according to the present invention;
As FIGURAS 38 a 40 são gráficos que representam a relação entre a potência de tratamento e o tempo de acordo com as modalidades da presente invenção;FIGURES 38 to 40 are graphs that represent the relationship between treatment power and time according to the modalities of the present invention;
A FIGURA 41 é um gráfico que representa a frente de onda de duas fontes separadas por uma distância;FIGURE 41 is a graph representing the wavefront of two sources separated by a distance;
As FIGURAS 42A e 42B são gráficos que representam o comportamento dos componentes do sistema celular HSP ao longo do tempo, após um aumento súbito de temperatura;FIGURES 42A and 42B are graphs that represent the behavior of the components of the HSP cellular system over time, after a sudden increase in temperature;
As FIGURAS 43A a 43H são gráficos que mostram o comportamento dos componentes do sistema celular HSP no primeiro minuto após um aumento súbito de temperatura;FIGURES 43A to 43H are graphs showing the behavior of the components of the HSP cellular system in the first minute after a sudden increase in temperature;
As FIGURAS 44A e 44B são gráficos que ilustram a variação nas concentrações ativadas de HSP e HSP não ativada no reservatório citoplasmático durante um intervalo de um minuto, de acordo com a presente invenção; eFIGURES 44A and 44B are graphs that illustrate the variation in the activated concentrations of HSP and non-activated HSP in the cytoplasmic reservoir over an interval of one minute, according to the present invention; and
A FIGURA 45 é um gráfico que representa as razões de melhoria em função do intervalo entre os tratamentos, de acordo com a presente invenção.FIGURE 45 is a graph representing the reasons for improvement depending on the interval between treatments, according to the present invention.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDASDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
[00022] Como mostrado nos desenhos anexos, e como aqui mais completamente descrito, a presente invenção se refere a um sistema e método para fornecer uma energia pulsada, tal como ultrassons, radiofrequência ultravioleta, radiofrequência por micro-ondas, um ou mais feixes de luz e semelhantes, com parâmetros de energia selecionados para causar um curso de tempo térmico no tecido para elevar a temperatura do tecido durante um curto período de tempo a um nível suficiente para atingir um efeito terapêutico enquanto mantém uma temperatura[00022] As shown in the accompanying drawings, and as more fully described herein, the present invention relates to a system and method for providing pulsed energy, such as ultrasound, ultraviolet radio frequency, microwave radio frequency, one or more beams of light and the like, with energy parameters selected to cause a thermal time course in the tissue to raise the temperature of the tissue for a short time to a level sufficient to achieve a therapeutic effect while maintaining a temperature
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 26/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 26/162
13/98 média do tecido durante um período prolongado abaixo de um nível predeterminado de maneira a evitar danos permanentes nos tecidos. Acredita-se que a criação do curso do tempo térmico estimula a ativação ou produção da proteína de choque térmico e facilita o reparo da proteína sem causar nenhum dano.13/98 average tissue over an extended period below a predetermined level in order to avoid permanent tissue damage. It is believed that the creation of the thermal time course stimulates the activation or production of the heat shock protein and facilitates the repair of the protein without causing any damage.
[00023] Os inventores descobriram que a radiação eletromagnética pode ser aplicada ao tecido da retina de uma maneira que não destrua ou danifique o tecido da retina, ao mesmo tempo em que atinge efeitos benéficos em doenças oculares. Mais particularmente, pode ser gerado um feixe de luz laser gue é terapêutico, mas subletal às células do tecido da retina e evita assim a fotocoagulação prejudicial no tecido da retina que provê um tratamento preventivo e protetor do tecido da retina do olho. Acredita-se que isto pode ser devido, pelo menos em parte, à estimulação e ativação de proteínas de choque térmico e à facilitação do reparo de proteínas no tecido da retina. Isto é divulgado nos pedidos de patente dos Estados Unidos, números de série 14/607.959, depositado em 28 de janeiro de 2015, 13/798.523, depositado em 13 de março de 2013 e 13/481.124, depositado em 25 de maio de 2012, cujos conteúdos são incorporados por referência como se fossem feitos na íntegra.[00023] The inventors have found that electromagnetic radiation can be applied to retinal tissue in a way that does not destroy or damage retinal tissue, while at the same time achieving beneficial effects in eye diseases. More particularly, a beam of laser light can be generated which is therapeutic but sublethal to the cells of the retinal tissue and thus prevents harmful photocoagulation in the retinal tissue which provides a preventive and protective treatment of the retinal tissue of the eye. This is believed to be due, at least in part, to the stimulation and activation of heat shock proteins and to the facilitation of protein repair in retinal tissue. This is disclosed in the United States patent applications, serial numbers 14 / 607,959, filed on January 28, 2015, 13 / 798,523, filed on March 13, 2013 and 13 / 481,124, filed on May 25, 2012, whose contents are incorporated by reference as if they were done in full.
[00024] Vários parâmetros do feixe de luz devem ser levados em consideração e selecionados de forma que a combinação dos parâmetros selecionados atinja o efeito terapêutico sem danificar permanentemente o tecido. Esses parâmetros incluem comprimento de onda do laser, raio da fonte do laser, potência média do laser, duração total do pulso e ciclo de trabalho do trem de pulso.[00024] Various parameters of the light beam must be taken into account and selected so that the combination of the selected parameters achieves the therapeutic effect without permanently damaging the tissue. These parameters include laser wavelength, laser source radius, average laser power, total pulse duration and pulse train duty cycle.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 27/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 27/162
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[00025] A seleção desses parâmetros pode ser determinada exigindo que a integral de Arrhenius para ativação da HSP seja maior que 1 ou unidade. As integrais de Arrhenius são usadas para analisar os impactos das ações no tecido biológico. Veja, por exemplo, The CRC Handbook of Thermal Engineering, ed. Frank Kreith, Springer Science and Business Media(2000). Ao mesmo tempo, os parâmetros selecionados não devem danificar permanentemente o tecido. Assim, a integral de Arrhenius para dano também pode ser usada, onde a integral de Arrhenius resolvida é menor que 1 ou unidade.[00025] The selection of these parameters can be determined by requiring that the Arrhenius integral for HSP activation is greater than 1 or unit. Arrhenius integrals are used to analyze the impacts of actions on biological tissue. See, for example, The CRC Handbook of Thermal Engineering, ed. Frank Kreith, Springer Science and Business Media (2000). At the same time, the selected parameters must not permanently damage the fabric. Thus, the Arrhenius integral for damage can also be used, where the resolved Arrhenius integral is less than 1 or unit.
[00026] Alternativamente, as restrições do FDA/FCC sobre a deposição de energia por unidade de grama de tecido e a elevação da temperatura medida em períodos de minutos são satisfeitas de modo a evitar danos permanentes nos tecidos. Os requisitos do FDA/FCC sobre a deposição de energia e aumento de temperatura são amplamente utilizados e podem ser referenciados, por exemplo, em www.fda.gov/medicaldevices/deviceregulationandguidance/guidanc edocuments/ucm073817.htm#attacha para fontes eletromagnéticas e Anastosio e P. LaRivero, ed., Emerging Imaging Technologies. CRC Press (2012), para fontes de ultrassom. De um modo geral, os aumentos da temperatura do tecido entre 6°C e 11°C pode criar efeito terapêutico, ativando as proteínas de choque térmico, mantendo a temperatura média do tecido durante um período de tempo prolongado, tal como durante vários minutos, tal como seis minutos, abaixo de uma temperatura predeterminada, tal como 6°C e mesmo 1°C ou menos em certas circunstâncias, não danificará permanentemente o tecido.[00026] Alternatively, the FDA / FCC restrictions on energy deposition per gram unit of tissue and temperature rise measured in minute periods are met in order to avoid permanent tissue damage. FDA / FCC requirements on energy deposition and temperature rise are widely used and can be referenced, for example, at www.fda.gov/medicaldevices/deviceregulationandguidance/guidanc edocuments / ucm073817.htm # attacha for electromagnetic sources and Anastosio and P. LaRivero, ed., Emerging Imaging Technologies. CRC Press (2012), for ultrasound sources. In general, increases in tissue temperature between 6 ° C and 11 ° C can create a therapeutic effect, activating heat shock proteins, maintaining the average tissue temperature over an extended period of time, such as for several minutes, such as six minutes, below a predetermined temperature, such as 6 ° C and even 1 ° C or less in certain circumstances, will not permanently damage the fabric.
[00027] Os inventores descobriram que a geração de um feixe de luz laser sublimiar e subletal de micropulsos que tem um[00027] The inventors found that the generation of a subliminal and sublethal laser beam of micropulse that has a
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15/98 comprimento de onda superior a 532 nm e um ciclo de trabalho inferior a 10% a uma intensidade ou potência predeterminada e uma duração de pulso ou tempo de exposição predeterminado cria uma fotoestimulação da retina desejável sem nenhuma área de queimadura visível ou destruição de tecido. Mais particularmente, um feixe de luz laser com um comprimento de onda entre 550 nm e 1.300 nm e em uma modalidade particularmente preferida entre 810 nm e 1.000 nm, com um ciclo de trabalho de aproximadamente 2,5% a 5% e uma intensidade ou potência predeterminada(tal como entre 100 e 590 watts por centímetro quadrado na retina ou aproximadamente 1 watt por ponto de laser para cada ponto de tratamento na retina) e um comprimento de pulso predeterminado ou tempo de exposição(como entre 100 e 600 milissegundos ou menos) cria uma fotoestimulação subletal, verdadeira subliminar da retina na gual todas as áreas do epitélio pigmentar da retina expostas à irradiação do laser são preservadas e disponíveis para contribuir terapeuticamente. Em outras palavras, os inventores descobriram que o aumento do tecido da retina, pelo menos até um nível terapêutico, mas abaixo de um nível celular ou tecido letal, recria o benefício do efeito halo dos métodos da técnica anterior sem destruir, queimar ou danificar o tecido da retina. Isto é referido aqui como tratamento com laser de micropulso com diodo sublimiar(SDM).15/98 wavelength greater than 532 nm and a duty cycle of less than 10% at a predetermined intensity or power and a predetermined pulse duration or exposure time creates a desirable photostimulation of the retina without any visible burn area or destruction of fabric. More particularly, a beam of laser light with a wavelength between 550 nm and 1,300 nm and in a particularly preferred embodiment between 810 nm and 1,000 nm, with a duty cycle of approximately 2.5% to 5% and an intensity or predetermined power (such as between 100 and 590 watts per square centimeter on the retina or approximately 1 watt per laser point for each treatment point on the retina) and a predetermined pulse length or exposure time (such as between 100 and 600 milliseconds or less ) creates a sublethal, true subliminal photostimulation of the retina in which all areas of the retinal pigment epithelium exposed to laser irradiation are preserved and available to contribute therapeutically. In other words, the inventors found that the increase in retinal tissue, at least to a therapeutic level, but below a cellular level or lethal tissue, recreates the benefit of the halo effect of prior art methods without destroying, burning or damaging the retinal tissue. This is referred to here as sub-threshold diode (SDM) micropulse laser treatment.
[00028] 0 SDM não produz dano da retina induzido por laser(fotocoagulação) , e não tem nenhum efeito adverso conhecido, e tem sido relatado como sendo um tratamento efetivo em vários distúrbios da retina(incluindo retinopatia diabética proliferativa(PDR) do edema macular diabético(DME), edema macular devido à oclusão da veia central da[00028] SDM does not produce laser-induced retinal damage (photocoagulation), and has no known adverse effects, and has been reported to be an effective treatment for various retinal disorders (including proliferative diabetic retinopathy (PDR) of macular edema) diabetic (DME), macular edema due to occlusion of the central vein of
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 29/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 29/162
16/98 retina(BRVO), coriorretinopatia serosa central(CSR), reversão da tolerância a drogas e tratamento profilático de retinopatias degenerativas progressivas, como degeneração macular relacionada à idade, doença de Stargard, distrofias cônicas e retinite pigmentosa. A segurança do SDM é tal que ele pode ser usado transfovealmente nos olhos com acuidade visual 20/20 para reduzir o risco de perda visual devido ao DME envolvendo a fóvea precoce.16/98 retina (BRVO), central serous chorioretinopathy (CSR), reversal of drug tolerance and prophylactic treatment of progressive degenerative retinopathies, such as age-related macular degeneration, Stargard's disease, conical dystrophies and pigmentous retinitis. The safety of SDM is such that it can be used transfoveally in the eyes with 20/20 visual acuity to reduce the risk of visual loss due to DME involving the early fovea.
[00029] Um mecanismo pelo qual o SDM pode funcionar é a geração ou ativação de proteínas de choque térmico(HSPs) . Apesar de uma variedade quase infinita de possíveis anormalidades celulares, as células de todos os tipos compartilham um mecanismo comum e altamente conservado de reparo: as proteínas de choque térmico (HSPs) . As HSPs são provocadas quase imediatamente, em segundos a minutos, por quase qualquer tipo de estresse ou lesão celular. Na ausência de lesão celular letal, as HSPs são extremamente eficazes em reparar e retornar a célula viável em direção a um estado funcional mais normal. Embora as HSPs sejam transitórias, geralmente atingindo o pico em horas e persistindo por alguns dias, seus efeitos podem ser duradouros. As HSPs reduzem a inflamação, um fator comum em muitos distúrbios.[00029] One mechanism by which the SDM can work is the generation or activation of heat shock proteins (HSPs). Despite an almost infinite variety of possible cellular abnormalities, cells of all types share a common and highly conserved mechanism of repair: heat shock proteins (HSPs). HSPs are caused almost immediately, in seconds to minutes, by almost any type of stress or cell injury. In the absence of lethal cell damage, HSPs are extremely effective in repairing and returning the viable cell to a more normal functional state. Although HSPs are transient, usually peaking in hours and persisting for a few days, their effects can be long lasting. HSPs reduce inflammation, a common factor in many disorders.
[00030] 0 tratamento com laser pode induzir a produção ou ativação da HSP e alterar a expressão das citocinas. Quanto mais repentino e severo o tensão celular não letal(como a irradiação a laser), mais rápida e robusta a ativação da HSP. Assim, uma ruptura dos picos térmicos repetitivos de baixa temperatura a uma taxa de variação muito íngreme(~ 7°C com cada micropulso de 100 ps, ou 70.000 °C/s) produzida por cada exposição de SDM é especialmente eficaz para estimular a[00030] Laser treatment can induce the production or activation of HSP and alter the expression of cytokines. The more sudden and severe the non-lethal cellular tension (such as laser irradiation), the faster and more robust the HSP activation. Thus, a breakdown of repetitive low-temperature thermal peaks at a very steep rate of change (~ 7 ° C with each 100 ps micropulse, or 70,000 ° C / s) produced by each SDM exposure is especially effective in stimulating
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 30/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 30/162
17/98 ativação das HSPs, particularmente em comparação à exposição não letal para o tratamento subliminar com lasers de ondas continuas, o que pode duplicar apenas o baixo aumento médio da temperatura do tecido.17/98 activation of HSPs, particularly in comparison to non-lethal exposure for subliminal treatment with continuous wave lasers, which can only double the low average rise in tissue temperature.
[00031] Comprimentos de onda de laser abaixo de 550 nm produzem efeitos fotoquimicos cada vez mais citotóxicos. Em 810 nm, o SDM produz tensão celular fototérmica, em vez de fotoquimico. Assim, o SDM é capaz de afetar o tecido sem danificá-lo. Os benefícios clínicos do SDM são, portanto, principalmente produzidos por ativação celular fototérmica sub-mórbida de HSP. Nas células disfuncionais, o estímulo da HSP por SDM resulta em expressão de citocinas normalizadas e, consequentemente, melhora a estrutura e função da. Os efeitos terapêuticos dessa interação laser/tecido de baixa intensidade são amplificados pela aplicação de laser de alta densidade, recrutando todas as células disfuncionais na área do tecido alvo por tratamento denso/confluente de uma grande área de tecido, incluindo todas as áreas de patologia, maximizando assim o efeito do tratamento. Estes princípios definem a estratégia de tratamento do SDM aqui descrita.[00031] Laser wavelengths below 550 nm produce increasingly cytotoxic photochemical effects. At 810 nm, SDM produces photothermal, rather than photochemical, cell voltage. Thus, SDM is able to affect the tissue without damaging it. The clinical benefits of SDM are, therefore, mainly produced by sub-morbid photothermal cell activation of HSP. In dysfunctional cells, the stimulation of HSP by SDM results in expression of normalized cytokines and, consequently, improves the structure and function of. The therapeutic effects of this low-intensity laser / tissue interaction are amplified by the application of high-density laser, recruiting all dysfunctional cells in the target tissue area by dense / confluent treatment of a large area of tissue, including all areas of pathology, thus maximizing the treatment effect. These principles define the SDM treatment strategy described here.
[00032] Em virtude de as células que funcionam normalmente não precisarem de reparo, o estímulo da HSP nas células normais tendería a não ter nenhum efeito clínico notável. A patosseletividade dos efeitos do laser no infravermelho próximo, tal como o SDM, afetando as células doentes, mas não afetando as normais em vários tipos de células, é consistente com as observações clínicas do SDM. Foi relatado que o SDM tem uma faixa terapêutica clinicamente ampla, singular entre as modalidades de laser da retina, consistente com as previsões do National Maximum Standards Institute de[00032] Because normally functioning cells do not need repair, stimulation of HSP in normal cells would tend to have no noticeable clinical effect. The patoselectivity of the effects of laser in the near infrared, such as SDM, affecting diseased cells, but not affecting normal cells in various types of cells, is consistent with the clinical observations of SDM. It has been reported that SDM has a clinically broad therapeutic range, unique among retinal laser modalities, consistent with the predictions of the National Maximum Standards Institute of
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 31/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 31/162
18/98 exposição máxima permitida. Enquanto o SDM pode causar efeitos fototérmicos diretos, tais como desdobramento e desagregação da proteína entrópica, o SDM parece otimizado para a estimulação clinicamente segura e eficaz do reparo mediado por HSP.18/98 maximum exposure allowed. While SDM can cause direct photothermal effects, such as entropy protein splitting and breakdown, SDM appears optimized for clinically safe and effective stimulation of HSP-mediated repair.
[00033] Como observado anteriormente, enquanto a estimulação SDM de HSPs é inespecifica no que diz respeito ao processo da doença, o resultado do reparo mediado por HSP é, por sua natureza, especifico do estado da disfunção. As HSPs tendem a consertar o que está errado, seja o que for. Assim, a eficácia observada de SDM em condições da retina é tão diferente quanto o BRVO, DME, PDR, CSR, retinopatia relacionada à idade e genética e NAMD tolerante ao fármaco. Conceitualmente, esse recurso pode ser considerado uma espécie de modo Redefinir para Padrão da ação do SDM. Para a ampla faixa de desordens nas quais a função celular é critica, o SDM normaliza a função celular acionando um redefinir(para as configurações padrão de fábrica) por meio de reparo celular mediado por HSP.[00033] As noted earlier, while SDM stimulation of HSPs is nonspecific with respect to the disease process, the result of HSP-mediated repair is, by its nature, specific to the state of the dysfunction. HSPs tend to fix what's wrong, whatever. Thus, the observed effectiveness of SDM in retinal conditions is as different as BRVO, DME, PDR, CSR, age-related and genetic retinopathy and drug-tolerant NAMD. Conceptually, this feature can be considered a kind of way to Reset to Default of the SDM action. For the wide range of disorders in which cell function is critical, SDM normalizes cell function by triggering a reset (to factory default settings) through HSP-mediated cell repair.
[00034] Os inventores descobriram que o tratamento de SDM de pacientes que sofrem de degeneração macular relacionada com a idade(AMD) pode retardar o progresso ou mesmo parar a progressão da AMD. A maioria dos pacientes apresentou melhora significativa na acuidade visual mesóptica logMAR funcional dinâmica e na acuidade visual do contraste mesóptico após o tratamento SDM. Acredita-se que SDM funciona direcionando, preservando e normalizando(indo para o normal) a função do epitélio pigmentar da retina(EPR).[00034] The inventors have found that treating SDM in patients suffering from age-related macular degeneration (AMD) can slow progress or even stop the progression of AMD. Most patients showed significant improvement in the dynamic functional logMAR mesoptic visual acuity and in the mesoptic contrast visual acuity after SDM treatment. SDM is believed to work by directing, preserving and normalizing (going to normal) the function of the retinal pigment epithelium (RPE).
[00035] SDM também demonstrou parar ou reverter as manifestações do estado da doença de retinopatia diabética sem[00035] SDM has also been shown to stop or reverse manifestations of diabetic retinopathy disease status without
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 32/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 32/162
19/98 danos associados ao tratamento ou efeitos adversos, apesar da persistência da diabetes mellitus sistêmica. Com base nisto, há uma teoria de que SDM pode funcionar induzindo um retorno a uma função celular mais normal e expressão de citocinas em células RPE afetadas por diabetes, análogo a pressionar o botão redefinir de um dispositivo eletrônico para restaurar as configurações padrão de fábrica. Com base nas informações e estudos anteriores, o tratamento SDM pode afetar diretamente a expressão de citocinas por meio da ativação da proteína de choque térmico(HSP) no tecido alvo.19/98 treatment-related damage or adverse effects, despite the persistence of systemic diabetes mellitus. Based on this, there is a theory that SDM can work by inducing a return to more normal cellular function and expression of cytokines in RPE cells affected by diabetes, analogous to pressing the reset button on an electronic device to restore factory default settings. Based on previous information and studies, SDM treatment can directly affect cytokine expression by activating heat shock protein (HSP) in the target tissue.
[00036] Como as proteínas de choque térmico desempenham um papel na resposta a um grande número de condições anormais no tecido do corpo que não o tecido ocular, acredita-se que os sistemas e as metodologias semelhantes podem ser vantajosamente utilizados no tratamento de tais condições anormais, infecções, etc. Como tal, a presente invenção se refere à aplicação controlada de ultrassom ou radiação eletromagnética para tratar condições anormais, incluindo inflamações, condições autoimunes e cânceres que são acessíveis por meio de fibra óptica de endoscópios ou sondas de superfície, bem como ondas eletromagnéticas/sonoras. Por exemplo, os cânceres na superfície da próstata que têm a maior ameaça de metástase podem ser acessados por meio de fibras ópticas em um protoscópio. Os tumores do cólon podem ser acessados por um sistema de fibra óptica, como os usados em colonoscopia.[00036] As heat shock proteins play a role in responding to a large number of abnormal conditions in body tissue other than eye tissue, it is believed that similar systems and methodologies can be advantageously used in the treatment of such conditions abnormal, infections, etc. As such, the present invention relates to the controlled application of ultrasound or electromagnetic radiation to treat abnormal conditions, including inflammation, autoimmune conditions, and cancers that are accessible through optical fiber from endoscopes or surface probes, as well as electromagnetic / sound waves. For example, cancers on the surface of the prostate that have the greatest threat of metastasis can be accessed through optical fibers in a protoscope. Colon tumors can be accessed through a fiber optic system, such as those used in colonoscopy.
[00037] Tal como indicado anteriormente, a fotoestimulação por laser micropulsado de diodo sublimiar(SDM) foi eficaz na estimulação da reparação direta de proteínas levemente dobradas anormalmente no tecido ocular. Além da ativação da[00037] As indicated previously, micropulsed subliminal diode laser (SDM) photostimulation was effective in stimulating the direct repair of abnormally folded proteins in the ocular tissue. In addition to activating
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 33/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 33/162
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HSP, outra forma que pode ocorrer é porque os picos de temperatura causados pelos micropulsos na forma de um tempo térmico permitem a difusão da água dentro das proteínas e isso permite a quebra das ligações de hidrogênio peptídeo-peptídeo que impedem que a proteína volte ao seu estado nativo. A difusão da água nas proteínas resulta em um aumento no número de ligações de hidrogênio restritivas por um fator da ordem de mil. Assim, acredita-se que este processo pode ser aplicado a outras doenças e tecidos também vantajosamente.HSP, another way that can occur is because the temperature spikes caused by the micropulses in the form of a thermal time allow the diffusion of water inside the proteins and this allows the breaking of the peptide-peptide hydrogen bonds that prevent the protein from returning to its native state. The diffusion of water in proteins results in an increase in the number of restrictive hydrogen bonds by a factor of the order of a thousand. Thus, it is believed that this process can be applied to other diseases and tissues also advantageously.
[00038] Como explicado anteriormente, a fonte de energia a ser aplicada ao tecido alvo terá parâmetros energéticos e operacionais que devem ser determinados e selecionados de modo a alcançar o efeito terapêutico ao mesmo tempo em que não danifica permanentemente o tecido. Usando uma fonte de energia de feixe de luz, como um feixe de luz laser, por exemplo, os parâmetros de comprimento de onda, ciclo de trabalho e duração do trem de pulso total do laser devem ser levados em conta. Outros parâmetros que podem ser considerados incluem o raio da fonte de laser, bem como a potência média do laser. Ajustar ou selecionar um desses parâmetros pode ter um efeito em pelo menos um outro parâmetro.[00038] As explained earlier, the energy source to be applied to the target tissue will have energetic and operational parameters that must be determined and selected in order to achieve the therapeutic effect while not permanently damaging the tissue. Using a light beam energy source, such as a laser beam, for example, the parameters of wavelength, duty cycle and duration of the total laser pulse train must be taken into account. Other parameters that can be considered include the radius of the laser source as well as the average laser power. Adjusting or selecting one of these parameters can have an effect on at least one other parameter.
[00039] As FIGURAS IA e 1B ilustram gráficos que mostram a potência média em watts em comparação com o raio da fonte de laser (entre 0,1 cm e 0,4 cm) e a duração da frequência de pulsos(entre 0,1 e 0,6 segundos). A FIG. IA mostra um comprimento de onda de 880 nm, enquanto a FIG. 1B tem um comprimento de onda de 1.000 nm. Pode-se ver nestas figuras que a potência requerida diminui monotonicamente à medida que o raio da fonte diminui, à medida que a duração total da[00039] FIGURES IA and 1B illustrate graphs showing the average power in watts compared to the radius of the laser source (between 0.1 cm and 0.4 cm) and the duration of the pulse frequency (between 0.1 and 0.6 seconds). FIG. IA shows a wavelength of 880 nm, while FIG. 1B has a wavelength of 1,000 nm. It can be seen in these figures that the required power decreases monotonically as the radius of the source decreases, as the total duration of the
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 34/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 34/162
21/98 frequência aumenta e à medida que o comprimento de onda diminui. Os parâmetros preferidos para o raio da fonte de laser são de 1 mm a 4 mm. Para um comprimento de onda de 880 nm, o valor mínimo de energia é de 0,55 watts, com um raio da fonte de laser de 1 mm e a duração total da frequência de pulso é de 600 milissegundos. O valor máximo de energia para o comprimento de onda de 880 nm é de 52,6 watts quando o raio da fonte do laser é de 4 mm e a duração total da frequência de pulso é de 100 milissegundos. No entanto, ao selecionar um laser com um comprimento de onda de 1.000 nm, o valor mínimo de energia é de 0,77 watts com raio de fonte laser de 1 mm e duração total do trem de pulso de 600 milissegundos e um valor máximo de energia de 73, 6 watts quando o raio é de 4 mm e a duração total do pulso é de 100 milissegundos. As potências21/98 frequency increases and as the wavelength decreases. Preferred parameters for the radius of the laser source are 1 mm to 4 mm. For a wavelength of 880 nm, the minimum energy value is 0.55 watts, with a laser source radius of 1 mm and the total pulse frequency duration is 600 milliseconds. The maximum energy value for the 880 nm wavelength is 52.6 watts when the laser source radius is 4 mm and the total duration of the pulse frequency is 100 milliseconds. However, when selecting a laser with a wavelength of 1,000 nm, the minimum energy value is 0.77 watts with a laser source radius of 1 mm and a total pulse train duration of 600 milliseconds and a maximum value of 73.6 watt power when the radius is 4 mm and the total pulse duration is 100 milliseconds. The powers
duração total do pulso e a potência média do laser determinam a energia total fornecida para aquecer o tecido, e o ciclo de trabalho do trem de pulso fornece a potência associada de pico ou pico associada à potência média do laser. Preferivelmente, os parâmetros de energia da fonte de energia pulsada são selecionados de modo que aproximadamente 20 a 40 joules de energia sejam absorvidos por cada centímetro cúbico do tecido alvo.total pulse duration and average laser power determine the total energy delivered to heat the tissue, and the pulse train duty cycle provides the associated peak or peak power associated with the average laser power. Preferably, the energy parameters of the pulsed energy source are selected so that approximately 20 to 40 joules of energy are absorbed by each cubic centimeter of the target tissue.
[00041] 0 comprimento de absorção é muito pequeno na camada de melanina fina no epitélio pigmentado da retina. Em outras[00041] The absorption length is very small in the thin melanin layer in the pigmented epithelium of the retina. In others
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 35/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 35/162
22/98 partes do corpo, o comprimento de absorção geralmente não é tão pequeno. Em comprimentos de onda que variam de 400 nm a 2.000 nm, a profundidade de penetração e a pele estão na faixa de 0,5 mm a 3,5 mm. A profundidade de penetração nos tecidos mucosos humanos na faixa de 0,5 mm a 6,8 mm. Consequentemente, o volume aquecido será limitado à superfície exterior ou interior onde a fonte de radiação é colocada, com uma profundidade igual à profundidade de penetração e uma dimensão transversal igual à dimensão transversal da fonte de radiação. Como a fonte de energia do feixe de luz é usada para tratar tecidos doentes perto de superfícies externas ou perto de superfícies acessíveis internas, um raio de origem entre 1 mm e 4 mm e operando em um comprimento de onda de 880 nm produz uma profundidade de penetração de aproximadamente 2,5 mm e um comprimento de onda de 1.000 nm produz uma profundidade de penetração de aproximadamente 3,5 mm.22/98 body parts, the absorption length is generally not that short. At wavelengths ranging from 400 nm to 2,000 nm, the depth of penetration and the skin are in the range of 0.5 mm to 3.5 mm. The depth of penetration into human mucous tissues in the range of 0.5 mm to 6.8 mm. Consequently, the heated volume will be limited to the outer or inner surface where the radiation source is placed, with a depth equal to the depth of penetration and a transversal dimension equal to the transversal dimension of the radiation source. As the light beam energy source is used to treat diseased tissues near external surfaces or near accessible internal surfaces, a radius of origin between 1 mm and 4 mm and operating at a wavelength of 880 nm produces a depth of penetration of approximately 2.5 mm and a wavelength of 1,000 nm produces a penetration depth of approximately 3.5 mm.
[00042] Foi determinado que o tecido alvo pode ser aquecido até aproximadamente 11 °C durante um curto período de tempo, tal como menos de um segundo, para criar o efeito terapêutico da invenção enquanto se mantém a temperatura média do tecido alvo a uma faixa de temperatura inferior, como menos de 6°C ou até 1°C ou menos durante um período prolongado de tempo, tal como vários minutos. A seleção do ciclo de trabalho e a duração total da frequência de pulso fornecem intervalos de tempo nos quais o calor pode se dissipar. Um ciclo de trabalho inferior a 10% e, preferivelmente entre 2,5% e 5%, com uma duração total de pulso entre 100 milissegundos e 600 milissegundos, foi considerado eficaz. As FIGS. 2A e 2B ilustram o tempo de queda de 10 °C a 1°C para uma fonte de laser com um raio entre 0,1 cm e 0,4 cm, sendo o comprimento[00042] It has been determined that the target tissue can be heated to approximately 11 ° C for a short period of time, such as less than a second, to create the therapeutic effect of the invention while maintaining the average temperature of the target tissue at a range lower temperature, such as less than 6 ° C or up to 1 ° C or less over an extended period of time, such as several minutes. The duty cycle selection and the total duration of the pulse rate provide time intervals in which the heat can dissipate. A duty cycle of less than 10% and, preferably between 2.5% and 5%, with a total pulse duration between 100 milliseconds and 600 milliseconds, was considered effective. FIGS. 2A and 2B illustrate the fall time from 10 ° C to 1 ° C for a laser source with a radius between 0.1 cm and 0.4 cm, the length being
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 36/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 36/162
23/98 de onda de 880 nm na FIG. 2A e 1.000 nm na FIG. 2B. Pode-se ver que o tempo de queda é menor quando se utiliza um comprimento de onda de 880 nm, mas o comprimento de onda está dentro dos requisitos e parâmetros operacionais aceitáveis para alcançar os benefícios da presente invenção sem causar danos permanentes nos tecidos.23/98 880 nm wave in FIG. 2A and 1,000 nm in FIG. 2B. It can be seen that the drop time is shorter when using a wavelength of 880 nm, but the wavelength is within the requirements and acceptable operating parameters to achieve the benefits of the present invention without causing permanent tissue damage.
[00043] Verificou-se que o aumento médio da temperatura da região alvo desejada, aumentando pelo menos 6°C e até 11°C e preferivelmente aproximadamente 10°C, durante o período total de irradiação, resulta na ativação da HSP. O controle da temperatura do tecido alvo é determinado escolhendo os parâmetros de fonte e alvo, de modo que a integral da Arrhenius para ativação da HSP seja maior que 1, ao mesmo tempo garantindo a conformidade com os requisitos conservadores do FDA/FCC para evitar danos ou uma integral de Arrhenius de danos menor que 1.[00043] It has been found that the average increase in temperature of the desired target region, increasing at least 6 ° C and up to 11 ° C and preferably approximately 10 ° C, during the total irradiation period, results in the activation of HSP. The temperature control of the target tissue is determined by choosing the source and target parameters, so that the Arrhenius integral for HSP activation is greater than 1, while ensuring compliance with conservative FDA / FCC requirements to prevent damage or an Arrhenius integral of damage less than 1.
[00044] A fim de atender às restrições conservadoras do FDA/FCC para evitar danos permanentes nos tecidos, os feixes de luz e outras fontes de radiação eletromagnética, a elevação média da temperatura do tecido alvo em qualquer período de seis minutos é de 1°C ou menos. As FIGS. 2A e 2B anteriores ilustram os tempos de queda típicos necessários para a temperatura na região alvo aquecida diminuir por difusão térmica de um aumento de temperatura de aproximadamente 10°C a 1°C, como pode ser visto na FIG. 2A quando o comprimento de onda é de 880 nm e o diâmetro da fonte é de 1 milímetro, o tempo de queda da temperatura é de 16 segundos. O tempo de queda da temperatura é de 107 segundos quando o diâmetro da fonte é de 4 mm. Como mostrado na FIG. 2B, quando o comprimento de onda é de 1.000 nm, o tempo de queda de[00044] In order to comply with conservative FDA / FCC restrictions to prevent permanent damage to tissues, light beams and other sources of electromagnetic radiation, the average elevation of the target tissue temperature in any six minute period is 1 ° C or less. FIGS. 2A and 2B above illustrate the typical drop times required for the temperature in the heated target region to decrease by thermal diffusion from a temperature rise of approximately 10 ° C to 1 ° C, as seen in FIG. 2A when the wavelength is 880 nm and the source diameter is 1 millimeter, the temperature drop time is 16 seconds. The temperature drop time is 107 seconds when the source diameter is 4 mm. As shown in FIG. 2B, when the wavelength is 1,000 nm, the drop time of
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 37/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 37/162
24/98 temperatura é de 18 segundos quando o diâmetro da fonte é de 1 mm e 136 segundos quando o diâmetro da fonte é de 4 mm. Isso está bem dentro do tempo em que a elevação média de temperatura é mantida ao longo de vários minutos, como 6 minutos ou menos. Enquanto a temperatura do tecido alvo é aumentada, tal como a aproximadamente 10 °C, muito rapidamente, tal como em uma fração de segundo durante a aplicação da fonte de energia ao tecido, o ciclo de trabalho relativamente baixo provê períodos de tempo relativamente longos entre os pulsos de energia aplicados ao tecido e a duração da frequência de pulso relativamente curta asseguram a difusão e a queda de temperatura suficientes dentro de um período de tempo relativamente curto compreendendo vários minutos, como 6 minutos ou menos, que não há dano tecidual permanente.24/98 temperature is 18 seconds when the source diameter is 1 mm and 136 seconds when the source diameter is 4 mm. This is well within the time that the average temperature rise is maintained over several minutes, such as 6 minutes or less. While the temperature of the target tissue is increased, such as at approximately 10 ° C, very quickly, such as in a fraction of a second during the application of the energy source to the tissue, the relatively low duty cycle provides relatively long periods of time between the pulses of energy applied to the tissue and the duration of the relatively short pulse rate ensure sufficient diffusion and temperature drop within a relatively short period of time comprising several minutes, such as 6 minutes or less, that there is no permanent tissue damage.
[00045] Os parâmetros diferem para as fontes de energia individuais, incluindo micro-ondas, laser infravermelho, radiofrequência e ultrassom, porque as propriedades de absorção dos tecidos diferem para esses diferentes tipos de fontes de energia. O teor de água no tecido pode variar de um tipo de tecido para outro, no entanto, existe uma uniformidade observada das propriedades dos tecidos em condições normais ou quase normais que permitiram a publicação de parâmetros de tecido que são amplamente utilizados pelos médicos na concepção de tratamentos. A seguir estão as tabelas que ilustram as propriedades das ondas eletromagnéticas em meios biológicos, com a Tabela 1 referente a músculos, pele e tecidos com alto teor de água e a Tabela 2 referente a gordura, ossos e tecidos com baixo teor de água.[00045] The parameters differ for individual energy sources, including microwaves, infrared laser, radio frequency and ultrasound, because the absorbing properties of tissues differ for these different types of energy sources. The water content in the tissue can vary from one type of tissue to another, however, there is an observed uniformity of the properties of the tissues under normal or near normal conditions that allowed the publication of tissue parameters that are widely used by doctors in the design of treatments. The following are the tables that illustrate the properties of electromagnetic waves in biological media, with Table 1 referring to muscles, skin and tissues with high water content and Table 2 referring to fat, bones and tissues with low water content.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 38/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 38/162
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Tabela 1. Propriedades das ondas eletromagnéticas em meio biológico: músculo, pele e tecidos com alto teor de águaTable 1. Properties of electromagnetic waves in a biological environment: muscle, skin and tissues with high water content
Coeficiente de reflexãoReflection coefficient
27.1227.12
40,6840.68
100100
200200
300300
433433
750750
915915
1.5001,500
2.4502,450
3.000 5.000 5.800 8,000 10,0003,000 5,000 5,800 8,000 10,000
Tabela 2. Propriedades das ondas eletromagnéticas em meios biológicos: gordura, osso e tecidos com baixo teor de águaTable 2. Properties of electromagnetic waves in biological media: fat, bone and tissues with low water content
Coeficiente de reflexãoReflection coefficient
Comprimento deConstante Condutividade Comprimento Pr°fur|didade interface ar-gordura Interface gordura-músculoConstant Length Conductivity Length P r ° f ur | air-fat interface fat-muscle interface
Frequência(M Hz) ondanoar(cm) dieletrica € L oL, de onda (cm) r 0 r 0Dielectric wave frequency (M Hz) (cm) € L oL, wave (cm) r 0 r 0
30.00030,000
27.12 40.6827.12 40.68
100100
200200
300300
433 750 915 1.500 2.450 3.000 5.000 5.900 8.000 10.000433 750 915 1,500 2,450 3,000 5,000 5,900 8,000 10,000
[00046] Os comprimentos de absorção de radiofrequência no tecido do corpo são longos em comparação com as dimensões do corpo. Consequentemente, a região aquecida é determinada pelas dimensões da bobina que é a fonte da energia de radiofrequência e não pelos comprimentos de absorção. Longas distâncias de uma bobina, o campo magnético(próximo) de uma[00046] The radiofrequency absorption lengths in the body tissue are long compared to the body dimensions. Consequently, the heated region is determined by the dimensions of the coil that is the source of the radio frequency energy and not by the absorption lengths. Long distances from a coil, the magnetic field (near) a
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 39/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 39/162
26/98 bobina cai como 1/r3. Em distâncias menores, os campos elétrico e magnético podem ser expressos em termos do potencial magnético do vetor, que por sua vez pode ser expresso em forma fechada em termos de integrais elípticas do primeiro e do segundo tipo. 0 aquecimento ocorre apenas em uma região que é comparável em tamanho às dimensões da própria fonte da bobina. Por conseguinte, se for desejado aquecer preferencialmente uma região caracterizada por um raio, a bobina de origem será escolhida para ter um raio semelhante. 0 aquecimento cai muito rapidamente fora de uma região hemisférica de raio devido à queda de 1/r3 do campo magnético. Uma vez que se propõe a utilizar a radiofrequência no tecido doente acessível somente externamente ou a partir de cavidades internas é razoável considerar um raio de bobina entre aproximadamente 2 e 6 mm.26/98 coil drops as 1 / r 3 . At shorter distances, the electric and magnetic fields can be expressed in terms of the vector's magnetic potential, which in turn can be expressed in closed form in terms of elliptic integrals of the first and second types. Heating occurs only in a region that is comparable in size to the dimensions of the coil source itself. Therefore, if it is desired to preferably heat a region characterized by a radius, the original coil will be chosen to have a similar radius. The heating falls very quickly outside a hemispheric region of lightning due to the 1 / r 3 drop in the magnetic field. Since it is proposed to use radiofrequency in diseased tissue accessible only externally or from internal cavities, it is reasonable to consider a coil radius between approximately 2 and 6 mm.
[00047] 0 raio da(s) bobina (s) da fonte e o número de espiras(NI) nas bobinas da fonte fornecem a magnitude e a extensão espacial do campo magnético e a radiofrequência é um fator que relaciona a magnitude do campo elétrico à magnitude do campo magnético. O aquecimento é proporcional ao produto da condutividade e ao quadrado do campo elétrico. Para tecidos alvo de interesse que estão próximos a superfícies externas ou internas, a condutividade é a da pele e do tecido mucoso. 0 ciclo de trabalho do trem de pulso, bem como a duração total do trem de um trem de pulso são fatores que afetam a quantidade total de energia que é fornecida ao tecido.[00047] The radius of the source coil (s) and the number of turns (NI) in the source coils provide the magnitude and spatial extension of the magnetic field and radio frequency is a factor that relates the magnitude of the electric field the magnitude of the magnetic field. Heating is proportional to the product of the conductivity and to the square of the electric field. For target tissues of interest that are close to external or internal surfaces, the conductivity is that of the skin and mucous tissue. The duty cycle of the pulse train, as well as the total duration of the train of a pulse train are factors that affect the total amount of energy that is supplied to the tissue.
[00048] Parâmetros preferidos para uma fonte de energia de radiofrequência foram determinados como raios de bobina entre 2 e 6 mm, radiofrequências na faixa de 3 a 6 MHz, durações de[00048] Preferred parameters for a radio frequency energy source were determined as coil radii between 2 and 6 mm, radio frequencies in the range of 3 to 6 MHz, durations of
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 40/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 40/162
27/98 trem de pulsos totais de 0,2 a 0,4 segundo e um ciclo de trabalho entre 2,5% e 5%. As FIGS. 3 a 6 mostram como o número de espiras de amperes varia à medida que esses parâmetros são variados, a fim de fornecer um aumento de temperatura que produza uma integral de Arrhenius de aproximadamente um ou unidade para ativação da HSP. Com referência à FIG. 3, para uma frequência de RF de 6 MHz, uma duração da frequência de pulso entre 0,2 e 0,4 segundo, um raio de bobina entre 0,2 e 0,6 cm e um ciclo de 5%, o pico de voltagem(NI) é 13 no raio da bobina de 0,6 cm e 20 no raio da bobina de 0,2 cm. Para uma frequência de 3 MHz, como ilustrado na FIG. 4, as espiras de amperes de pico são 26 quando a duração da frequência de pulso é de 0,4 segundo e o raio da bobina é de 0,6 cm e o ciclo de trabalho é de 5%. No entanto, com o mesmo ciclo de trabalho de 5%, as espiras de amperes de pico são 40 quando o raio da bobina é de 0,2 cm e a duração da frequência de pulso é de 0,2 segundo. Um ciclo de trabalho de 2,5% é usado nas FIGS. 5 e 6. Isto produz, como ilustrado na FIG. 5, espiras de 18 amperes para uma radiofrequência de 6 MHz com um raio de 0, 6 cm e uma duração da frequência de pulso de 0,4 segundo e espiras de 29 amperes quando o raio da bobina é de apenas 0,2 cm e a duração da frequência de pulso é de 0,2 segundo. Com referência à FIG. 6, com um ciclo de trabalho de 2,5% e uma radiofrequência de 3 MHz, as espiras de amperes de pico são de 36 quando a duração da frequência de pulso é de 0,4 segundo e o raio da bobina é de 0,6 cm e espiras de 57 amperes quando a duração da frequência de pulso é de 0,2 segundo e o raio da bobina é de 0,2 cm.27/98 total pulse train from 0.2 to 0.4 seconds and a duty cycle between 2.5% and 5%. FIGS. 3 to 6 show how the number of ampere turns varies as these parameters are varied, in order to provide a temperature increase that produces an Arrhenius integral of approximately one or unit for HSP activation. With reference to FIG. 3, for an RF frequency of 6 MHz, a pulse frequency duration between 0.2 and 0.4 seconds, a coil radius between 0.2 and 0.6 cm and a cycle of 5%, the peak of voltage (NI) is 13 in the 0.6 cm coil radius and 20 in the 0.2 cm coil radius. For a frequency of 3 MHz, as illustrated in FIG. 4, the peak ampere turns are 26 when the pulse frequency duration is 0.4 seconds and the coil radius is 0.6 cm and the duty cycle is 5%. However, with the same 5% duty cycle, the peak ampere turns are 40 when the coil radius is 0.2 cm and the pulse frequency lasts 0.2 seconds. A 2.5% duty cycle is used in FIGS. 5 and 6. This produces, as illustrated in FIG. 5, 18 amps turns to a 6 MHz radiofrequency with a 0.6 cm radius and a pulse frequency duration of 0.4 seconds and 29 amps turns when the coil radius is only 0.2 cm and the duration of the pulse rate is 0.2 seconds. With reference to FIG. 6, with a duty cycle of 2.5% and a radio frequency of 3 MHz, the peak ampere turns are 36 when the pulse frequency duration is 0.4 seconds and the coil radius is 0, 6 cm and 57 ampere turns when the pulse frequency lasts 0.2 seconds and the coil radius is 0.2 cm.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 41/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 41/162
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[00049] O tempo, em segundos, para o aumento da temperatura cair de aproximadamente 10°C para aproximadamente 1°C para raios de bobina entre 0,2 cm e 0,6 cm é ilustrado para uma fonte de energia de radiofrequência na FIG. 7. O tempo de queda da temperatura é de aproximadamente 37 segundos quando o[00049] The time, in seconds, for the temperature rise to drop from approximately 10 ° C to approximately 1 ° C for coil radii between 0.2 cm and 0.6 cm is illustrated for a radio frequency energy source in FIG . 7. The temperature drop time is approximately 37 seconds when the
superior do mesmo.top of it.
[00050] Micro-ondas são outra fonte de energia eletromagnética que pode ser utilizada de acordo com a presente invenção. A frequência das micro-ondas determina a distância de penetração no tecido. O ganho de uma corneta de micro-ondas cônica é grande comparado ao comprimento de onda da micro-onda, indicando sob essas circunstâncias que a energia é irradiada principalmente em uma carga dianteira direta. Tipicamente, uma fonte de micro-ondas utilizada de acordo com a presente invenção tem uma dimensão linear na ordem de um centímetro ou menos, assim a fonte é menor que o comprimento de onda, caso em que a fonte de micro-ondas podem ser aproximada como uma antena dipolar. Essas pequenas fontes de micro-ondas são mais fáceis de inserir nas cavidades internas do corpo e também podem ser usadas para irradiar superfícies externas. Nesse caso, a região aquecida pode ser aproximada por um hemisfério com um raio igual ao comprimento de absorção das micro-ondas no tecido do corpo a ser tratado. Como as micro-ondas são utilizadas para tratar tecidos perto[00050] Microwaves are another source of electromagnetic energy that can be used in accordance with the present invention. The frequency of the microwaves determines the distance of penetration into the tissue. The gain of a conical microwave horn is large compared to the microwave wavelength, indicating under these circumstances that the energy is radiated mainly in a direct forward charge. Typically, a microwave source used in accordance with the present invention has a linear dimension in the order of one centimeter or less, so the source is less than the wavelength, in which case the microwave source can be approximated like a dipole antenna. These small microwave sources are easier to insert into the body's internal cavities and can also be used to radiate external surfaces. In this case, the heated region can be approached by a hemisphere with a radius equal to the microwave absorption length in the body tissue to be treated. How microwaves are used to treat nearby tissues
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 42/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 42/162
29/98 de superficies externas ou superficies acessíveis a partir de cavidades internas, utilizam-se frequências na faixa de 10 a 20 GHz, em que as distâncias de penetração correspondentes são apenas entre aproximadamente 2 e 4 mm.29/98 of external surfaces or surfaces accessible from internal cavities, frequencies in the range of 10 to 20 GHz are used, in which the corresponding penetration distances are only between approximately 2 and 4 mm.
[00051] 0 aumento de temperatura do tecido usando uma fonte de energia de micro-ondas é determinado pela potência média das micro-ondas e pela duração total do trem de pulso. O ciclo de trabalho do trem de pulso determina a potência de pico em um único pulso em um trem de pulsos. Como o raio da fonte é menor que aproximadamente 1 centímetro e as frequências entre 10 e 20 GHz são tipicamente usadas, uma duração de trem de pulsos resultante de 0,2 e 0,6 segundos é preferida.[00051] The rise in tissue temperature using a microwave energy source is determined by the average microwave power and the total pulse train duration. The duty cycle of the pulse train determines the peak power on a single pulse on a pulse train. Since the radius of the source is less than approximately 1 centimeter and frequencies between 10 and 20 GHz are typically used, a resulting pulse train duration of 0.2 and 0.6 seconds is preferred.
[00052] A potência necessária diminui monotonicamente à medida que a duração do trem aumenta e a frequência das microondas aumenta. Para uma frequência de 10 GHz, a potência média é de 18 watts quando a duração do trem de pulso é de 0,6 segundos e 52 watts quando a duração do trem de pulso é de 0,2 segundo. Para uma frequência de micro-ondas de 20 GHz, uma potência média de 8 watts é usada quando o trem de pulso é de 0,6 segundo e pode ser de 26 watts quando a duração do trem de pulso é de apenas 0,2 segundo. A potência de pico correspondente é obtida da potência média simplesmente dividindo pelo ciclo de trabalho.[00052] The required power monotonically decreases as the train's duration increases and the microwave frequency increases. For a frequency of 10 GHz, the average power is 18 watts when the pulse train lasts 0.6 seconds and 52 watts when the pulse train lasts 0.2 seconds. For a microwave frequency of 20 GHz, an average power of 8 watts is used when the pulse train is 0.6 seconds and can be 26 watts when the pulse train is only 0.2 seconds long . The corresponding peak power is obtained from the average power simply by dividing by the duty cycle.
[00053] Com referência agora à FIG. 8, um gráfico representa a potência média de micro-ondas em watts de um micro-ondas com uma frequência de 10 GHz e uma duração da frequência de pulso entre 0,2 segundo e 0,6 segundo. A FIG. 9 é um gráfico semelhante, mas que mostra a potência média de micro-ondas para um micro-ondas com uma frequência de 20 GHz. Assim, será[00053] With reference now to FIG. 8, a graph represents the average microwave power in watts of a microwave with a frequency of 10 GHz and a duration of the pulse frequency between 0.2 seconds and 0.6 seconds. FIG. 9 is a similar graph, but it shows the average microwave power for a microwave with a frequency of 20 GHz.
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30/98 visto que a potência média da fonte de micro-ondas varia conforme a duração total da frequência e a frequência de micro-ondas variam. A condição fixada, no entanto, é que a integral de Arrhenius para ativação da HSP na região aquecida seja de aproximadamente 1.30/98 since the average power of the microwave source varies according to the total duration of the frequency and the microwave frequency varies. The fixed condition, however, is that the Arrhenius integral for HSP activation in the heated region is approximately 1.
[00054] Com referência à FIG. 10, um gráfico ilustra o tempo, em segundos, para a temperatura cair de aproximadamente 10°C para 1°C em comparação com as frequências de micro-ondas entre 58 MHz e 20.000 MHz. A queda mínima e máxima da temperatura para a faixa preferida de frequências de micro-ondas é de 8 segundos quando a frequência de micro-ondas é de 20 GHz e de 16 segundos quando a frequência de micro-ondas é de 10 GHz.[00054] With reference to FIG. 10, a graph illustrates the time, in seconds, for the temperature to drop from approximately 10 ° C to 1 ° C compared to microwave frequencies between 58 MHz and 20,000 MHz. The minimum and maximum temperature drop for the range preferred microwave frequency is 8 seconds when the microwave frequency is 20 GHz and 16 seconds when the microwave frequency is 10 GHz.
[00055] A utilização do ultrassom como fonte de energia permite o aquecimento de tecidos superficiais e tecidos de diferentes profundidades no corpo, incluindo tecidos mais profundos. O comprimento de absorção do ultrassom no corpo é bastante longo, como evidenciado pelo amplo uso de imagens. Por conseguinte, o ultrassom pode ser focado em regiões alvo profundas dentro do corpo, com o aquecimento de um feixe de ultrassom focado concentrado principalmente na região focal aproximadamente cilíndrica do feixe. A região aquecida tem um volume determinado pela cintura focal do disco arejado e o comprimento da região da cintura focal, que é o parâmetro confocal. Múltiplos feixes de fontes em diferentes ângulos também podem ser usados, ocorrendo o aquecimento nas regiões focais sobrepostas.[00055] The use of ultrasound as an energy source allows the heating of superficial tissues and tissues of different depths in the body, including deeper tissues. The absorption length of the ultrasound in the body is quite long, as evidenced by the wide use of images. Therefore, ultrasound can be focused on target regions deep within the body, with the heating of a focused ultrasound beam concentrated mainly on the approximately cylindrical focal region of the beam. The heated region has a volume determined by the focal waist of the ventilated disc and the length of the focal waist region, which is the confocal parameter. Multiple bundles of sources at different angles can also be used, with heating occurring in the overlapping focal regions.
[00056] Para o ultrassom, os parâmetros relevantes para determinar a temperatura do tecido são a frequência do ultrassom, a duração total do trem e a potência do transdutor quando a distância focal e o diâmetro do transdutor de[00056] For ultrasound, the relevant parameters for determining tissue temperature are the frequency of the ultrasound, the total duration of the train and the power of the transducer when the focal length and diameter of the transducer
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 44/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 44/162
31/98 ultrassom são dados. A frequência, a distância focal e o diâmetro determinam o volume da região focal onde a energia do ultrassom está concentrada. É o volume focal que compreende ο volume alvo do tecido para tratamento. Os transdutores com um diâmetro de aproximadamente 5 cm e com uma distância focal de aproximadamente 10 cm estão prontamente disponíveis. As dimensões focais favoráveis são alcançadas quando a frequência de ultrassom está entre 1 e 5 MHz e a duração total do trem é de 0,1 a 0,5 segundo. Por exemplo, para uma distância focal de 10 cm e o diâmetro do transdutor de 5 cm, os volumes focais são 0,02 cc a 5 MHz e 2,36 cc a 1 MHz.31/98 ultrasound is given. The frequency, focal length and diameter determine the volume of the focal region where the ultrasound energy is concentrated. It is the focal volume that comprises the target tissue volume for treatment. Transducers with a diameter of approximately 5 cm and a focal length of approximately 10 cm are readily available. Favorable focal dimensions are achieved when the ultrasound frequency is between 1 and 5 MHz and the total duration of the train is 0.1 to 0.5 seconds. For example, for a focal length of 10 cm and the transducer diameter of 5 cm, the focal volumes are 0.02 cc at 5 MHz and 2.36 cc at 1 MHz.
[00057] Com referência agora à FIG. 11, um gráfico ilustra a potência média da fonte em watts em comparação com a frequência (entre 1 MHz e 5 MHz) e a duração da frequência de pulso (entre 0,1 e 0,5 segundo) . Um comprimento focal do transdutor de 10 cm e um diâmetro de fonte de 5 cm foram adotados. A potência necessária para fornecer a integral de Arrhenius para ativação da HSP de aproximadamente 1 diminui monotonicamente à medida que a frequência aumenta e a duração total do trem aumenta. Dados os parâmetros preferidos, a potência mínima para uma frequência de 1 GHz e a duração de 0,5 segundo é de 5,72 watts, enquanto para a frequência de 1 GHz e duração de trem de pulso de 0,1 segundo, a potência máxima é de 28,6 watts. Para uma frequência de 5 GHz, são necessários 0,046 watts para uma duração do trem de pulsos de 0,5 segundo, sendo necessários 0,23 watts para uma duração do trem de pulsos de 0,1 segundo. A potência de pico correspondente durante um pulso individual é obtida simplesmente dividindo pelo ciclo de trabalho.[00057] With reference now to FIG. 11, a graph illustrates the average power of the source in watts compared to the frequency (between 1 MHz and 5 MHz) and the duration of the pulse frequency (between 0.1 and 0.5 seconds). A transducer focal length of 10 cm and a source diameter of 5 cm were adopted. The power required to provide the Arrhenius integral for HSP activation of approximately 1 decreases monotonically as the frequency increases and the total duration of the train increases. Given the preferred parameters, the minimum power for a frequency of 1 GHz and the duration of 0.5 second is 5.72 watts, while for the frequency of 1 GHz and pulse train duration of 0.1 second, the power maximum is 28.6 watts. For a frequency of 5 GHz, 0.046 watts are needed for a pulse train duration of 0.5 seconds, and 0.23 watts are required for a pulse train duration of 0.1 second. The corresponding peak power during an individual pulse is obtained simply by dividing by the duty cycle.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 45/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 45/162
32/9832/98
[00058] A FIGURA 12 ilustra o tempo, em segundos, para a temperatura difundir ou cair de 10 °C a 6°C quando a frequência de ultrassons estiver entre 1 e 5 MHz. A FIG. 13 ilustra o tempo, em segundos, para cair de aproximadamente 10°C para aproximadamente 1°C para frequências de ultrassons de 1 a 5 MHz. Para a distância focal preferida de 10 cm e o diâmetro do transdutor de 5 cm, o tempo máximo de queda da temperatura é de 366 segundos quando a frequência de ultrassom é de 1 MHz e a de temperatura mínima é de 15 segundos quando a frequência de micro-ondas é de 5 MHz. Como o FDA exige apenas que o aumento de temperatura seja menor que 6°C para tempos de teste de minutos, o tempo de queda de 366 segundos a 1 MHz para chegar a um aumento de 1°C nos vários minutos é permitido. Como pode ser visto nas FIGS. 12 e 13, os tempos de queda para um aumento de 6°C são muito menores, em um fator de aproximadamente 70, que o de 1°C.[00058] FIGURE 12 illustrates the time, in seconds, for the temperature to diffuse or fall from 10 ° C to 6 ° C when the ultrasound frequency is between 1 and 5 MHz. FIG. 13 illustrates the time, in seconds, to drop from approximately 10 ° C to approximately 1 ° C for ultrasound frequencies from 1 to 5 MHz. For the preferred focal length of 10 cm and the diameter of the transducer of 5 cm, the maximum time drop in temperature is 366 seconds when the ultrasound frequency is 1 MHz and the minimum temperature is 15 seconds when the microwave frequency is 5 MHz. As the FDA only requires that the temperature rise be lower than 6 ° C for test times of minutes, the drop time from 366 seconds to 1 MHz to reach a 1 ° C increase in the various minutes is allowed. As can be seen in FIGS. 12 and 13, the drop times for an increase of 6 ° C are much shorter, by a factor of approximately 70, than that of 1 ° C.
[00059] A FIGURA 14 ilustra o volume da região aquecida focal, em centímetros cúbicos, em comparação às frequências de ultrassom entre 1 e 5 MHz. Considerando frequências de ultrassom na faixa de 1 a 5 MHz, os tamanhos focais correspondentes para essas frequências variam de 3,7 mm a 0,6 mm e o comprimento da região focal varia de 5,6 cm a 1,2 cm. Os volumes de tratamento correspondentes variam entre aproximadamente 2,4 cc e 0,02 cc.[00059] FIGURE 14 illustrates the volume of the focal heated region, in cubic centimeters, compared to ultrasound frequencies between 1 and 5 MHz. Considering ultrasound frequencies in the range of 1 to 5 MHz, the corresponding focal sizes for these frequencies vary from 3.7 mm to 0.6 mm and the length of the focal region varies from 5.6 cm to 1.2 cm. The corresponding treatment volumes vary between approximately 2.4 cc and 0.02 cc.
[00060] Exemplos de parâmetros que dão uma ativação da HSP de Arrhenius desejada maior que 1 e dano à integral de Arrhenius menor que 1 são uma potência de ultrassom total entre 5,8 e 17 watts, duração de pulso de 0,5 segundo, intervalo entre pulsos de 5 segundos, com número total de pulsos 10 dentro do tempo total de corrente de pulso de 50 segundos. O volume de[00060] Examples of parameters that give a desired Arrhenius HSP activation greater than 1 and damage to the Arrhenius integral less than 1 are a total ultrasound power between 5.8 and 17 watts, pulse duration 0.5 seconds, 5 second pulse interval, with total number of pulses 10 within the total pulse current time of 50 seconds. The volume of
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 46/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 46/162
33/98 tratamento alvo seria de aproximadamente 1 mm de lado. Volumes de tratamento maiores poderíam ser tratados por um sistema de ultrassom semelhante a um sistema óptico difratado a laser, aplicando-se ultrassom em múltiplas colunas adjacentes, mas separadas e espaçadas simultaneamente. Os múltiplos feixes de ultrassom focalizados convergem em um alvo de tratamento muito pequeno dentro do corpo, a convergência permitindo um aquecimento mínimo, exceto nos feixes sobrepostos no alvo. Esta área seria aquecida e estimularia a ativação das HSPs e facilitaria o reparo de proteínas através de picos transitórios de altas temperaturas. No entanto, dado o aspecto pulsante da invenção, bem como a área relativamente pequena a ser tratada a qualquer momento, o tratamento está em conformidade com os requisitos da FDA/FCC para o aumento médio da temperatura em longo prazo(minutos) <1K. Uma importante distinção da invenção dos tratamentos de aquecimento terapêutico existentes para dor e tensão muscular é que não existem picos elevados de T nas técnicas existentes e estes são necessários para ativar eficazmente as HSPs e facilitar a reparação das proteínas para proporcionar cicatrização ao nível celular.33/98 target treatment would be approximately 1 mm on the side. Larger treatment volumes could be treated by an ultrasound system similar to a laser diffracted optical system, applying ultrasound to multiple adjacent columns, but separated and spaced simultaneously. The multiple focused ultrasound beams converge into a very small treatment target within the body, the convergence allowing for minimal warming, except for the overlapping beams on the target. This area would be heated and stimulate the activation of HSPs and facilitate the repair of proteins through transient high temperature peaks. However, given the pulsating aspect of the invention, as well as the relatively small area to be treated at any time, the treatment complies with the FDA / FCC requirements for long-term average temperature rise (minutes) <1K. An important distinction of the invention of existing therapeutic warming treatments for pain and muscle tension is that there are no high T spikes in existing techniques and these are necessary to effectively activate HSPs and facilitate the repair of proteins to provide healing at the cellular level.
[00061] 0 modo da frequência de pulso do fornecimento de energia tem uma vantagem distinta sobre um único pulso ou modo gradual de fornecimento de energia, no que diz respeito à ativação das HSPs reparadoras e à facilitação do reparo das proteínas. Há duas considerações que entram nessa vantagem: [00062] Primeiro, uma grande vantagem para a ativação da HSP e reparo da proteína em um modo de fornecimento de energia SDM vem da produção de uma temperatura de pico na ordem de 10°C. Este grande aumento na temperatura tem um grande impacto nas[00061] The pulse rate mode of the power supply has a distinct advantage over a single pulse or gradual mode of power supply, with regard to the activation of the repairing HSPs and the facilitation of protein repair. There are two considerations that go into this advantage: [00062] First, a major advantage for activating HSP and repairing the protein in an SDM power supply mode comes from producing a peak temperature in the order of 10 ° C. This large increase in temperature has a major impact on
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 47/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 47/162
34/98 integrais de Arrhenius que descrevem quantitativamente o número de HSPs que são ativadas e a taxa de difusão de água nas proteínas, que facilita o reparo das proteínas. Isso ocorre porque a temperatura entra em um exponencial que tem um grande efeito de amplificação.34/98 Arrhenius integrals that quantitatively describe the number of HSPs that are activated and the rate of water diffusion in proteins, which facilitates protein repair. This is because the temperature goes into an exponential that has a great amplifying effect.
[00063] É importante que o aumento da temperatura não permaneça no valor alto(10°C ou mais) por muito tempo, porque então violaria os requisitos do FDA e FCC que, em períodos de minutos, a elevação média da temperatura deve ser inferior a l°C(ou, no caso do ultrassom, 6°C).[00063] It is important that the temperature rise does not remain at the high value (10 ° C or more) for a long time, because then it would violate the FDA and FCC requirements that, in periods of minutes, the average temperature rise should be lower to ° C (or, in the case of ultrasound, 6 ° C).
[00064] Um modo SDM de fornecimento de energia satisfaz exclusivamente estas duas considerações anteriores por escolha criteriosa da potência, tempo de pulso, intervalo de pulso e o volume da região alvo a ser tratada. O volume da região de tratamento entra porque a temperatura deve cair do seu alto valor da ordem de 10°C muito rapidamente para que o aumento da temperatura média em longo prazo não exceda o limite do FDA/FCC em longo prazo de 6°C para frequências de ultrassom e 1°C ou menos para fontes de energia de radiação eletromagnética.[00064] An SDM mode of power supply satisfies these two considerations exclusively by carefully choosing the power, pulse time, pulse interval and the volume of the target region to be treated. The volume of the treatment region enters because the temperature must drop from its high value in the order of 10 ° C very quickly so that the long-term increase in average temperature does not exceed the FDA / FCC long-term limit of 6 ° C to ultrasound frequencies and 1 ° C or less for energy sources of electromagnetic radiation.
[00065] Para uma região de dimensão linear L, o tempo que leva para a temperatura de pico e-fold no tecido é aproximadamente L2/16D, em que D = 0, 00143 cm2/s é o coeficiente de difusão de calor típico. Por exemplo, se L = 1 mm, o tempo de queda será de aproximadamente 0,4 segundo. Assim, para uma região de 1 mm de lado, uma frequência que consiste em 10 pulsos de duração de 0,5 segundo, com um intervalo entre pulsos de 5 segundos, pode atingir a elevação momentânea de temperatura desejada sem exceder um aumento[00065] For a region of linear dimension L, the time it takes for the peak e-fold temperature in the fabric is approximately L 2 / 16D, where D = 0, 00143 cm 2 / s is the heat diffusion coefficient typical. For example, if L = 1 mm, the drop time will be approximately 0.4 seconds. Thus, for a region of 1 mm on a side, a frequency consisting of 10 pulses lasting 0.5 seconds, with an interval between pulses of 5 seconds, can achieve the desired momentary temperature rise without exceeding an increase
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 48/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 48/162
35/98 médio de temperatura em longo prazo de 1°C. Isto é demonstrado a seguir adicionalmente.35/98 long-term average temperature of 1 ° C. This is further demonstrated below.
[00066] A limitação do volume aquecido é a razão pela qual a radiação eletromagnética de RF não é uma opção tão boa para o tratamento tipo SDM de regiões profundas com o corpo como o ultrassom. As profundidades longas da pele(distâncias de penetração) e aquecimento ôhmico ao longo da profundidade da pele resultam em um grande volume aquecido cuja inércia térmica não permite a obtenção de uma alta temperatura de pico que ativa as HSPs e facilita o reparo das proteínas e a rápida queda de temperatura satisfaz o limite em longo prazo do FDA e do FCC na elevação média da temperatura.[00066] The limitation of the heated volume is the reason why RF electromagnetic radiation is not such a good option for the SDM treatment of deep regions with the body as the ultrasound. The long depths of the skin (penetration distances) and ohmic heating along the depth of the skin result in a large heated volume whose thermal inertia does not allow obtaining a high peak temperature that activates the HSPs and facilitates the repair of proteins and the rapid temperature drop satisfies the FDA and FCC long-term limit on average temperature rise.
[00067] 0 ultrassom já foi usado para aquecer terapeuticamente as regiões do corpo para aliviar a dor e a tensão muscular. No entanto, o aquecimento não seguiu o protocolo tipo SDM e não possui os picos de temperatura que são responsáveis pela excitação das HSPs.[00067] Ultrasound has already been used to heat the body regions therapeutically to relieve pain and muscle tension. However, the heating did not follow the SDM type protocol and does not have the temperature peaks that are responsible for the excitation of the HSPs.
[00068] Considere, então, um grupo de feixes de ultrassom focalizados que são direcionados a uma região alvo dentro do corpo. Para simplificar a matemática, suponha que os feixes sejam substituídos por uma única fonte com uma forma de superfície esférica focalizada no centro da esfera. Os comprimentos de absorção do ultrassom podem ser razoavelmente longos. A Tabela 3 a seguir mostra os coeficientes de absorção típicos para ultrassons a 1 MHz. Os coeficientes de absorção são aproximadamente proporcionais à frequência.[00068] Then consider a group of focused ultrasound beams that are directed to a target region within the body. To simplify the math, suppose that the beams are replaced by a single source with a spherical surface shape focused on the center of the sphere. The absorption lengths of the ultrasound can be reasonably long. Table 3 below shows the typical absorption coefficients for 1 MHz ultrasound. The absorption coefficients are approximately proportional to the frequency.
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Tabela 3. Coeficientes de absorção típicos para ultrassom deTable 3. Typical absorption coefficients for ultrasound of
MHz no tecido corporal:MHz in body tissue:
Tecido corporal Coeficiente de atenuação a 1 MHz (cm-1)Body tissue Attenuation coefficient at 1 MHz (cm -1 )
[00069] Assumindo que a variação geométrica da radiação recebida devido ao foco domina qualquer variação devido à atenuação, a intensidade do ultrassom de entrada a uma distância r do foco pode ser escrita aproximadamente como:[00069] Assuming that the geometric variation of radiation received due to the focus dominates any variation due to attenuation, the intensity of the incoming ultrasound at a distance r from the focus can be written approximately as:
I (r) = P/ (4nr2) [1] em que P denota o poder total de ultrassom.I (r) = P / (4nr 2 ) [1] where P denotes the total power of ultrasound.
aumento da temperatura no final de um pulso curto de duração tp em r é então dT(tp) = Patp/(4nCvr2) [2] em que α é o coeficiente de absorção e Cv é o volume específico de capacidade térmica. Este será o caso até que o r seja atingido em que o comprimento de difusão de calor em tp se torna comparável a r ou o limite de difração do feixe focalizado seja alcançado. Para r menor, o aumento da temperatura é essencialmente independente de r. Como exemplo, suponha que o limite de difração seja alcançado em uma distância radial menor que a determinada pela difusão de calor. Então rdlf =(4Dtp)1/2 [3] em que D é o coeficiente de difusão de calor e, para r<rdif, o aumento de temperatura em tp é dT(rdif, tp) = 3Pa/(8nCvD) quando r< rdif [4]increase in temperature at the end of a short pulse of duration t p in r is then dT (tp) = Patp / (4nC v r 2 ) [2] where α is the absorption coefficient and C v is the specific volume of capacity thermal. This will be the case until r is reached when the heat diffusion length in t p becomes comparable to air or the diffraction limit of the focused beam is reached. For smaller r, the temperature rise is essentially independent of r. As an example, suppose that the diffraction limit is reached at a radial distance less than that determined by the heat diffusion. So r dlf = (4Dt p ) 1/2 [3] where D is the heat diffusion coefficient and, for r <r di f, the temperature increase in t p is dT (r dif , t p ) = 3Pa / (8nC v D) when r <r dif [4]
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 50/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 50/162
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Assim, no final do pulso, podemos escrever para o aumento de temperatura:So, at the end of the pulse, we can write for the temperature increase:
dTp(r) = { Patp/(4nCv} [ ( 6/rdif 2) U{ rdif-r) + (1/r2) U (r-rdif) ] [5]dTp (r) = {Patp / (4nC v } [(6 / r dif 2 ) U {rdif-r) + (1 / r 2 ) U (r-rdif)] [5]
Ao aplicar a função de Green para a equação de difusão de calor,When applying the Green function to the heat diffusion equation,
G(r, t) =(4QDt) ~3/2 exp [-r2/(4Dt) ] [6] a esta distribuição de temperatura inicial, descobrimos que a temperatura dT(t) no ponto focal r = 0 no momento t é dT(t) = [dTo/{ (1/2 ) + (n1/2/6) } ] [ (1/2 ) (tp/t) 3/2 + (n1/2/6) (tp/t) ] [7] com dTo = 3Pa/(8nCvD) [8]G (r, t) = (4QDt) ~ 3/2 exp [-r 2 / (4Dt)] [6] to this initial temperature distribution, we found that the temperature dT (t) at the focal point r = 0 at the moment t is dT (t) = [dT o / {(1/2) + (n 1/2 / 6)}] [(1/2) (tp / t) 3/2 + (n 1/2 / 6 ) (tp / t)] [7] with dT o = 3Pa / (8nC v D) [8]
[00070] Uma boa aproximação para a eq. [7] é fornecida por: dT(t) « dTo (tp/t) 3/2 [9] como pode ser visto na FIG. 15, que é uma comparação das eqs. [7] e [9] para dT(t)/dTo na zona de tratamento alvo. A curva inferior é a expressão aproximada da eq [9].[00070] A good approximation for the eq. [7] is provided by: dT (t) «dT o (tp / t) 3/2 [9] as seen in FIG. 15, which is a comparison of the equations. [7] and [9] for dT (t) / dT o in the target treatment zone. The lower curve is the approximate expression of eq [9].
A integral de Arrhenius para um trem de N pulsos pode agora ser avaliada com o aumento de temperatura dado pela eq. [9] . Nesta expressão, dTN(t) = Σ dT(t-ntT) [11] em que dT(t-nti) é a expressão da eq. [9] com t substituído por t-nti’ e com tT designando o intervalo entre os pulsos.The Arrhenius integral for an N-pulse train can now be evaluated with the temperature increase given by eq. [9]. In this expression, dT N (t) = Σ dT (t-nt T ) [11] where dT (t-nti) is the expression of eq. [9] with t replaced by t-nti 'and with t T designating the interval between pulses.
[00071] A integral de Arrhenius pode ser avaliada aproximadamente dividindo o intervalo de integração na porção onde ocorrem os picos de temperatura e a porção onde o pico de temperatura está ausente. O somatório sobre a contribuição do pico de temperatura pode ser simplificado aplicando-se a fórmula de ponto final de Laplace à integral sobre o pico de[00071] The Arrhenius integral can be evaluated approximately by dividing the integration interval in the portion where the temperature peaks occur and the portion where the temperature peak is absent. The sum on the peak temperature contribution can be simplified by applying Laplace's end point formula to the integral on the peak of
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 51/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 51/162
38/98 temperatura. Além disso, a integral sobre a porção quando os picos estão ausentes pode ser simplificada notando que o aumento da temperatura sem pico alcança muito rapidamente um valor assintótico, de modo que uma boa aproximação é obtida substituindo o aumento variável do tempo pelo seu valor assintótico. Quando estas aproximações são feitas, a eq. [10] torna-se:38/98 temperature. In addition, the integral over the portion when the peaks are absent can be simplified by noting that the increase in temperature without a peak reaches an asymptotic value very quickly, so that a good approximation is obtained by replacing the variable increase in time with its asymptotic value. When these approximations are made, eq. [10] becomes:
Ω = AN [ {tp (2kBTo 2/( 3EdTo) } exp [- (E/kB) 1 / (To + dTo+ dTN(NtB))] + exp[-(E/kB) 1/(To + dTN(NtB))]] [12] em que dTN(NtB) «2,5 dTo (tp/1τ) 3/2 [13] _ o / o (O 2,5 na eq. [13] surge da soma sobre n de(N-n) e é a magnitude do número harmônico(N,3/2) para N típico de interesse).Ω = AN [{t p (2k B T o 2 / (3EdT o )} exp [- (E / k B ) 1 / (T o + dT o + dT N (Nt B ))] + exp [- ( E / k B ) 1 / (T o + dT N (Nt B ))]] [12] where dT N (Nt B ) «2.5 dT o (t p / 1 τ ) 3/2 [13] _ o / o (O 2,5 in eq. [13] arises from the sum over n of (Nn) and is the magnitude of the harmonic number (N, 3/2) for typical N of interest).
[00072] É interessante comparar essa expressão à usada para SDM aplicada à retina. O primeiro termo é muito semelhante ao da contribuição do pico no caso da retina, exceto que o intervalo de pico efetivo é reduzido por um fator de 3 para este caso de raio convergente 3D. O segundo termo, envolvendo dTN(Nti) é muito menor que no caso da retina. Lá, o aumento da temperatura de fundo foi comparável em magnitude ao aumento da temperatura de pico. Mas aqui, no caso do feixe convergente, o aumento da temperatura de fundo é muito menor pela razão (tp/ti) 3/2. Isso aponta a importância da contribuição do pico para a ativação ou produção das HSPs e a facilitação do reparo das proteínas, já que o aumento da temperatura de fundo, que é semelhante ao aumento em um caso contínuo de aquecimento por ultrassom, é insignificante comparado à contribuição do pico. No final da frequência de pulso, mesmo[00072] It is interesting to compare this expression to that used for SDM applied to the retina. The first term is very similar to the peak contribution in the case of the retina, except that the effective peak interval is reduced by a factor of 3 for this case of 3D converging radius. The second term, involving dT N (Nti) is much smaller than in the case of the retina. There, the increase in the background temperature was comparable in magnitude to the increase in the peak temperature. But here, in the case of the convergent beam, the increase in the background temperature is much smaller for the ratio (tp / ti) 3/2 . This points to the importance of the peak contribution to the activation or production of HSPs and to facilitate the repair of proteins, since the increase in the background temperature, which is similar to the increase in a continuous case of ultrasound heating, is insignificant compared to peak contribution. At the end of the pulse rate, even
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 52/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 52/162
39/98 esse aumento da temperatura de fundo baixa desaparece rapidamente pela difusão de calor.39/98 this increase in the low background temperature disappears quickly by the diffusion of heat.
[00073] As FIGURAS 16 e 17 mostram a magnitude do logaritmo das integrais de Arrhenius para dano e para ativação ou produção da HSP como uma função de dTo para uma duração de pulso tp = 0,5 s, intervalo de pulso tT = 10 s e número total de pulsos N = 10. Logaritmo das integrais de Arrhenius [eq. 12] para danos e para ativação da HSP como uma função do aumento de temperatura em graus Kelvin de um único pulso dTo, para uma duração de pulso tp =0,5 s, intervalo de pulso tT = 10 s e um número total de pulsos de ultrassom N = 10. A FIG. 16 mostra o logaritmo da integral de dano com as constantes de Arrhenius A = 8,71xl033 s_1 e E = 3,55xl0~12 ergs. A FIG. 17 mostra o logaritmo da integral de ativação da HSP com as constantes de Arrhenius A = 1,24x10 s e E = 2,66x10 ergs. Os gráficos nas FIGS. 16 e 17 mostram que Qdano não excede 1 até dToexceder 11,3 K, enquanto Qhsp é maior que 1 em todo o intervalo mostrado, a condição desejada para reparo celular sem dano.[00073] FIGURES 16 and 17 show the magnitude of the Arrhenius integral logarithm for damage and for HSP activation or production as a function of dT o for a pulse duration t p = 0.5 s, pulse interval t T = 10 if total number of pulses N = 10. Logarithm of Arrhenius integrals [eq. 12] for damage and for activation of HSP as a function of the temperature increase in degrees Kelvin of a single pulse dT o , for a pulse duration t p = 0.5 s, pulse interval t T = 10 if a total number of ultrasound pulses N = 10. FIG. 16 shows the logarithm of the damage integral with the Arrhenius constants A = 8.71xl0 33 s _1 and E = 3.55x10 ~ 12 ergs. FIG. 17 shows the logarithm of the HSP activation integral with Arrhenius constants A = 1.24x10 s and E = 2.66x10 ergs. The graphs in FIGS. 16 and 17 show that damage does not exceed Q 1 to Td exceeds the 11.3 K, while hsp Q is greater than 1 throughout the range shown, the desired condition for cellular repair without damage.
[00074] A equação [8] mostra que, quando α = 0,1 cnf1, um dTo de 11,5 K pode ser obtido com uma potência total de ultrassom de 5,8 watts. Isso é facilmente alcançável. Se α for aumentado por um fator de 2 ou 3, a potência resultante ainda será facilmente alcançável. O volume da região onde o aumento de temperatura é constante(ou seja, o volume correspondente a r=rd =(4Dtp) ) e de 0, 00064 cc. Isso corresponde a um cubo que tem 0,86 mm em um lado.[00074] Equation [8] shows that when α = 0.1 cnf 1 , a dT o of 11.5 K can be obtained with a total ultrasound power of 5.8 watts. This is easily achievable. If α is increased by a factor of 2 or 3, the resulting power is still easily attainable. The volume of the region where the temperature increase is constant (that is, the corresponding volume ar = r d = (4Dt p )) and 0, 00064 cc. This corresponds to a cube that is 0.86 mm on one side.
[00075] Este exemplo simples demonstra que o ultrassom focalizado deve ser usado para estimular as HPSs reparadoras profundas no corpo com equipamentos facilmente alcançáveis:[00075] This simple example demonstrates that focused ultrasound should be used to stimulate HPSs deep in the body with easily accessible equipment:
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 53/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 53/162
40/9840/98
Potência total de ultrassom: 5, 8 watts a 17 wattsTotal ultrasound power: 5.8 watts to 17 watts
Tempo de pulso 0,5sPulse time 0.5s
Intervalo de pulso5 sPulse interval5 s
Duração total do trem(N = 10)50 sTotal train duration (N = 10) 50 s
Para agilizar o tratamento de volumes internos maiores, um sistema SAPRA pode ser usado.To expedite the handling of larger internal volumes, a SAPRA system can be used.
[00076] A fonte de energia pulsada pode ser dirigida para um exterior de um corpo que é adjacente ao tecido alvo ou tem um abastecimento de sangue próximo da superfície do exterior do corpo. Alternativamente, um dispositivo pode ser inserido em uma cavidade de um corpo para aplicar a fonte de energia pulsada ao tecido alvo. Se a fonte de energia é aplicada fora do corpo ou dentro do corpo e que tipo de dispositivo é utilizado depende da fonte de energia selecionada e usada para tratar o tecido alvo.[00076] The pulsed energy source can be directed to an exterior of a body that is adjacent to the target tissue or has a blood supply close to the exterior surface of the body. Alternatively, a device can be inserted into a body cavity to apply the pulsed energy source to the target tissue. Whether the energy source is applied outside the body or inside the body and what type of device is used depends on the energy source selected and used to treat the target tissue.
[00077] A fotoestimulação, de acordo com a presente invenção, pode ser eficazmente transmitida para uma área de superfície interna ou tecido do corpo utilizando um endoscópio, tal como um broncoscópio, proctoscópio, colonoscópio ou semelhante. Cada um destes consiste essencialmente em um tubo flexível que em si contém um ou mais tubos internos. Normalmente, um dos tubos internos compreende um tubo de luz ou fibra óptica multimodo que conduz a luz para baixo no escopo para iluminar a região de interesse e permitir que o médico veja o que está no lado iluminado. Outro tubo interno podería consistir em fios que transportam uma corrente elétrica para permitir ao médico cauterizar o tecido iluminado. Ainda outro tubo interno pode consistir em uma ferramenta de biópsia que permitiría ao médico cortar e segurar qualquer tecido iluminado.[00077] Photostimulation according to the present invention can be effectively transmitted to an internal surface area or tissue of the body using an endoscope, such as a bronchoscope, proctoscope, colonoscope or the like. Each of these essentially consists of a flexible tube that itself contains one or more inner tubes. Typically, one of the inner tubes comprises a light tube or multimode optical fiber that conducts the light down the scope to illuminate the region of interest and allow the doctor to see what is on the illuminated side. Another inner tube could consist of wires that carry an electric current to allow the doctor to cauterize the illuminated tissue. Yet another inner tube may consist of a biopsy tool that would allow the doctor to cut and hold any illuminated tissue.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 54/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 54/162
41/9841/98
[00078] Na presente invenção, um desses tubos internos é usado como um tubo de radiação eletromagnética, tal como uma fibra óptica multimodo, para transmitir o SDM ou outros pulsos de radiação eletromagnética que são alimentados no escopo ao final que o médico segura. Com referência agora à FIG. 18, uma unidade que gera luz 10, tal como um laser tendo um comprimento de onda e/ou frequência desejados utilizada para gerar radiação eletromagnética, tal como luz laser, de uma maneira controlada, pulsada para ser fornecida através de um tubo ou tubo de luz 12 até uma extremidade distal do bocal 14, ilustrado na FIG. 19, o qual é inserido no corpo e a luz laser ou outra radiação 16 aplicada ao tecido alvo 18 a ser tratado.[00078] In the present invention, one of these internal tubes is used as an electromagnetic radiation tube, such as a multimode optical fiber, to transmit the SDM or other pulses of electromagnetic radiation that are fed into the scope at the end that the doctor holds. Referring now to FIG. 18, a light generating unit 10, such as a laser having a desired wavelength and / or frequency used to generate electromagnetic radiation, such as laser light, in a controlled, pulsed manner to be delivered through a tube or tube. light 12 to a distal end of the nozzle 14, shown in FIG. 19, which is inserted into the body and laser light or other radiation 16 applied to the target tissue 18 to be treated.
[00079] Com referência agora à FIG. 20, é mostrado um diagrama esquemático de um sistema para gerar radiação de energia eletromagnética, tal como luz laser, incluindo SDM. O sistema, geralmente referido pelo número de referência 20, inclui um console de laser 22, tal como, por exemplo, o laser de diodos micropulsados de infravermelho próximo de 810 nm na modalidade preferida. O laser gera um feixe de luz laser que é passado através da óptica, tal como uma lente ou máscara óptica ou uma pluralidade de lentes e/ou máscaras ópticas 24 conforme necessário. A óptica do projetor a laser 24 passa o feixe de luz modelado para um dispositivo de distribuição 26, tal como um endoscópio, para projetar a luz do feixe de laser no tecido alvo do paciente. Será entendido que a caixa rotulada 26 pode representar tanto o projetor de feixe de laser quanto o dispositivo de distribuição, bem como um sistema de visualização/câmara, tal como um endoscópio ou compreende dois componentes diferentes em utilização. O sistema de visualização/câmara 26 fornece informação para um[00079] With reference now to FIG. 20, a schematic diagram of a system for generating radiation from electromagnetic energy, such as laser light, including SDM, is shown. The system, generally referred to by reference number 20, includes a laser console 22, such as, for example, the micropulsed infrared diode laser near 810 nm in the preferred embodiment. The laser generates a beam of laser light that is passed through the optics, such as a lens or optical mask or a plurality of lenses and / or optical masks 24 as needed. The optics of the laser projector 24 passes the patterned light beam to a delivery device 26, such as an endoscope, to project the light from the laser beam onto the patient's target tissue. It will be understood that the box labeled 26 can represent both the laser beam projector and the distribution device, as well as a visualization / camera system, such as an endoscope or comprises two different components in use. The visualization / camera system 26 provides information for a
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 55/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 55/162
42/98 monitor de visualização 28, que também pode incluir o hardware computadorizado, entrada e controle de dados, etc. necessários para manipular o laser 22, a óptica 24 e/ou os componentes de projeção/visualização 26.42/98 display monitor 28, which can also include computerized hardware, data entry and control, etc. necessary to manipulate the laser 22, the optics 24 and / or the projection / visualization components 26.
[00080] Com referência agora à FIG. 21, em uma modalidade, uma pluralidade de feixes de luz é gerada, cada um dos quais tem parâmetros selecionados de modo que uma temperatura de tecido alvo possa ser controlada de modo a tratar terapeuticamente o tecido alvo sem destruir ou danificar permanentemente o tecido alvo. Isto pode ser feito, por exemplo, passando o feixe de luz laser 30 através de ópticas que difratam ou de outro modo geram uma pluralidade de feixes de luz laser a partir do único feixe de luz laser 30 tendo os parâmetros selecionados. Por exemplo, o feixe de luz laser 30 pode ser passado através de uma lente colimadora 32 e depois através de uma máscara 34. Em uma modalidade particularmente preferida, a máscara 34 compreende uma grade de difração. A grade de máscara/difração 34 produz um objeto geométrico ou mais tipicamente um padrão geométrico de múltiplos pontos de laser produzidos simultaneamente ou outros objetos geométricos. Isto é representado pelos múltiplos feixes de luz laser marcados com o número de referência 36. Alternativamente, os múltiplos pontos de laser podem ser gerados por uma pluralidade de guias de onda de fibra óptica. Qualquer método de geração de pontos de laser permite a criação de um número muito grande de pontos de laser simultaneamente em um campo de tratamento muito amplo. De fato, um número muito alto de pontos de laser, talvez numerando em centenas, mesmo milhares ou mais, podería ser gerado simultaneamente para cobrir uma determinada área do[00080] With reference now to FIG. 21, in one embodiment, a plurality of light beams are generated, each of which has selected parameters so that a target tissue temperature can be controlled so as to treat the target tissue therapeutically without destroying or permanently damaging the target tissue. This can be done, for example, by passing the laser beam 30 through diffracting optics or otherwise generating a plurality of laser beam from the single laser beam 30 having the parameters selected. For example, the laser beam 30 can be passed through a collimating lens 32 and then through a mask 34. In a particularly preferred embodiment, mask 34 comprises a diffraction grating. The mask / diffraction grid 34 produces a geometric object or more typically a geometric pattern of multiple laser points produced simultaneously or other geometric objects. This is represented by the multiple laser light beams marked with reference number 36. Alternatively, the multiple laser points can be generated by a plurality of fiber optic waveguides. Any method of generating laser points allows the creation of a very large number of laser points simultaneously in a very wide treatment field. In fact, a very high number of laser points, perhaps numbering in the hundreds, even thousands or more, could be generated simultaneously to cover a certain area of the laser.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 56/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 56/162
43/98 tecido alvo, ou possivelmente até a totalidade do tecido alvo. Pode ser desejável uma ampla faixa de aplicações de pontos de laser separados pequenos aplicados simultaneamente, evitando assim certas desvantagens e riscos de tratamento que se sabe estarem associados a grandes aplicações de ponto de laser.43/98 target tissue, or possibly even the entire target tissue. A wide range of applications of small separate laser points applied simultaneously may be desirable, thus avoiding certain disadvantages and treatment risks that are known to be associated with large laser point applications.
[00081] Usando recursos ópticos com um tamanho de recursos equivalente ao comprimento de onda do laser empregado, por exemplo, usando uma grade de difração, é possível aproveitar os efeitos mecânicos quânticos que permitem a aplicação simultânea de um número muito grande de pontos de laser por uma área alvo muito grande. Os pontos individuais produzidos por essas grades de difração são todos de geometria óptica semelhante ao feixe de entrada, com variação mínima de potência para cada ponto. O resultado é uma pluralidade de pontos de laser com irradiância adequada para produzir uma aplicação de tratamento inofensiva, mas eficaz, simultaneamente em uma grande área alvo. A presente invenção também contempla o uso de outros objetos e padrões geométricos gerados por outros elementos ópticos difrativos.[00081] Using optical resources with a resource size equivalent to the wavelength of the laser employed, for example, using a diffraction grid, it is possible to take advantage of the quantum mechanical effects that allow the simultaneous application of a very large number of laser points over a very large target area. The individual points produced by these diffraction grids are all of optical geometry similar to the input beam, with minimum power variation for each point. The result is a plurality of laser points with adequate irradiance to produce a harmless yet effective treatment application, simultaneously on a large target area. The present invention also contemplates the use of other objects and geometric patterns generated by other diffractive optical elements.
[00082] A luz laser que passa através da máscara 34 difrata, produzindo um padrão periódico a uma distância da máscara 34, mostrada pelos raios de laser marcados 36 na FIG. 21. O feixe de laser único 30 foi assim formado em centenas ou até milhares de raios de laser individuais 36 de modo a criar o padrão desejado de pontos ou outros objetos geométricos. Estes feixes de laser 36 podem ser passados através de lentes adicionais, colimadores, etc. 38 e 40, a fim de transportar os feixes de laser e formar o padrão desejado. Essas lentes adicionais, colimadores, etc. 38 e 40 podem ainda transformar e redirecionar os feixes de laser 36, conforme necessário.[00082] The laser light that passes through the diffracted mask 34, producing a periodic pattern at a distance from the mask 34, shown by the laser rays marked 36 in FIG. 21. The single laser beam 30 has thus been formed into hundreds or even thousands of individual laser rays 36 in order to create the desired pattern of dots or other geometric objects. These laser beams 36 can be passed through additional lenses, collimators, etc. 38 and 40 in order to transport the laser beams and form the desired pattern. These additional lenses, collimators, etc. 38 and 40 can further transform and redirect laser beams 36 as needed.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 57/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 57/162
44/9844/98
[00083] Padrões arbitrários podem ser construídos controlando a forma, o espaçamento e o padrão da máscara óptica 34. O padrão e os pontos de exposição podem ser criados e modificados arbitrariamente conforme desejado, de acordo com os requisitos de aplicação por especialistas no campo da engenharia óptica. Técnicas fotolitográficas, especialmente as desenvolvidas no campo da fabricação de semicondutores, podem ser usadas para criar o padrão geométrico simultâneo de pontos ou outros objetos.[00083] Arbitrary patterns can be constructed by controlling the shape, spacing and pattern of the optical mask 34. The pattern and exposure points can be created and modified arbitrarily as desired, according to the application requirements by experts in the field of optical engineering. Photolithographic techniques, especially those developed in the field of semiconductor manufacturing, can be used to create the simultaneous geometric pattern of points or other objects.
[00084] A presente invenção pode utilizar uma multiplicidade de feixes ou pontos de luz terapêutica gerada simultaneamente, tal como numeração nas dezenas ou mesmo centenas, à medida que os parâmetros e metodologia da presente invenção criam tratamento terapeuticamente eficaz, mas não destrutivo e não permanentemente prejudicial. Embora centenas ou mesmo milhares de pontos de laser simultâneos possam ser gerados e criados e formados em padrões a serem aplicados simultaneamente ao tecido, devido às exigências de não superaquecer o tecido, há restrições quanto ao número de pontos ou feixes de tratamento que podem ser simultaneamente usados de acordo com a presente invenção. Cada feixe ou ponto de laser individual requer uma potência média mínima durante a duração da frequência para ser eficaz. No entanto, ao mesmo tempo, o tecido não pode exceder certos aumentos de temperatura sem ser danificado. Por exemplo, usando um laser de comprimento de onda de 810 nm, o número de pontos simultâneos gerados e usados pode variar de 1 e até 100 quando um ciclo de trabalho de 0,04(4%) e uma duração total da frequência de 0,3 segundo(300 milissegundos) é usada. A absorção de água aumenta à medida que o comprimento de onda[00084] The present invention can use a plurality of beams or points of therapeutic light generated simultaneously, such as numbering in the tens or even hundreds, as the parameters and methodology of the present invention create therapeutically effective treatment, but not destructive and not permanently harmful. Although hundreds or even thousands of simultaneous laser points can be generated and created and formed in patterns to be applied simultaneously to the fabric, due to the requirements of not overheating the fabric, there are restrictions on the number of treatment points or beams that can be simultaneously used in accordance with the present invention. Each individual beam or laser point requires minimum average power for the duration of the frequency to be effective. However, at the same time, the fabric cannot exceed certain temperature increases without being damaged. For example, using an 810 nm wavelength laser, the number of simultaneous points generated and used can vary from 1 and up to 100 when a duty cycle of 0.04 (4%) and a total frequency duration of 0 , 3 seconds (300 milliseconds) is used. Water absorption increases as the wavelength
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 58/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 58/162
45/98 aumenta. Para comprimentos de onda mais curtos, por exemplo, 577 nm, a potência do laser pode ser menor. Por exemplo, a 577 nm a potência pode ser diminuída em um fator de 4 para que a invenção seja eficaz. Consequentemente, pode haver apenas um ponto laser ou até aproximadamente 400 pontos de laser quando se utiliza a luz laser de 577 nm, sem prejudicar ou danificar o tecido.45/98 increases. For shorter wavelengths, for example, 577 nm, the laser power may be less. For example, at 577 nm the power can be decreased by a factor of 4 for the invention to be effective. Consequently, there can be only one laser point or up to approximately 400 laser points when using 577 nm laser light, without harming or damaging the tissue.
[00085] Tipicamente, o sistema da presente invenção incorpora um sistema de orientação para garantir o tratamento completo e total da retina com fotoestimulação da retina. Sistemas de fixação/rastreamento/registro consistindo em um alvo de fixação, mecanismo de rastreamento e ligados à operação do sistema podem ser incorporados na presente invenção. Em uma modalidade particularmente preferida, o padrão geométrico dos pontos de laser simultâneos é deslocado sequencialmente de modo a conseguir um tratamento confluente e completo da superfície.[00085] Typically, the system of the present invention incorporates a guidance system to ensure complete and total treatment of the retina with photostimulation of the retina. Fixing / tracking / recording systems consisting of a fixing target, tracking mechanism and linked to the operation of the system can be incorporated into the present invention. In a particularly preferred embodiment, the geometric pattern of the simultaneous laser points is shifted sequentially in order to achieve a complete and confluent surface treatment.
[00086] Isso pode ser feito de maneira controlada usando um mecanismo de varredura óptica 50. As FIGS. 22 e 23 ilustram um mecanismo de varredura óptica 50 na forma de um espelho MEMS, com uma base 52 com controladores 54 e 56 acionados eletronicamente que servem para inclinar e movimentar o espelho 58 à medida que a eletricidade é aplicada e removida do mesmo. A aplicação de eletricidade ao controlador 54 e 56 faz com que o espelho 58 se mova e, assim, o padrão simultâneo de pontos de laser ou outros objetos geométricos refletidos nele se movem de acordo na retina do paciente. Isto pode ser feito, por exemplo, de maneira automatizada, utilizando um programa de software eletrônico para ajustar o mecanismo de varredura óptica 50 até que a cobertura completa da retina, ou[00086] This can be done in a controlled manner using an optical scanner 50. FIGS. 22 and 23 illustrate an optical scanning mechanism 50 in the form of a MEMS mirror, with a base 52 with electronically operated controllers 54 and 56 which serve to tilt and move the mirror 58 as electricity is applied and removed from it. The application of electricity to the controller 54 and 56 causes the mirror 58 to move and thus the simultaneous pattern of laser points or other geometric objects reflected in it moves accordingly on the patient's retina. This can be done, for example, in an automated manner, using an electronic software program to adjust the optical scanner 50 until complete retinal coverage, or
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 59/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 59/162
46/98 pelo menos a porção da retina desejada a ser tratado, seja exposta ao fototerapia. 0 mecanismo óptico de varredura também pode ser um sistema de espelho galvo de varredura de pequeno diâmetro de feixe, ou sistema semelhante, tal como o distribuído pela Thorlabs. Tal sistema é capaz de varrer os lasers no padrão de deslocamento desejado.46/98 at least the desired portion of the retina to be treated, be exposed to phototherapy. The optical scanning mechanism can also be a small beam diameter scanning galvo mirror system, or similar system, such as that distributed by Thorlabs. Such a system is capable of scanning the lasers in the desired displacement pattern.
[00087] 0 padrão de pontos é compensado em cada exposição, de modo a criar espaço entre a exposição imediatamente anterior para permitir a dissipação de calor e evitar a possibilidade de dano por calor ou destruição de tecido. Assim, como ilustrado na FIG. 24, o padrão, ilustrado para fins exemplares como uma grade de dezesseis pontos, é compensado por cada exposição, de tal modo que os pontos de laser ocupam um espaço diferente das exposições anteriores. Será entendido que a utilização diagramática de círculos ou pontos vazios, bem como pontos preenchidos, serve apenas para ilustrar exposições anteriores e subsequentes do padrão de pontos para a área, de acordo com a presente invenção. O espaçamento dos pontos de laser evita o superaquecimento e danos ao tecido. Será entendido que isto ocorre até que todo o tecido alvo a ser tratado tenha recebido fototerapia ou até que o efeito desejado seja alcançado. Isto pode ser feito, por exemplo, aplicando torque eletrostático a um espelho microusinado, como ilustrado nas FIGS. 22 e 23. Combinando o uso de pequenos pontos de laser separados por áreas livres de exposição, evitando o acúmulo de calor e grades com um grande número de pontos por lado, é possível tratar de forma não traumática e invisível grandes áreas alvo com durações de exposição curtas muito mais rapidamente que é possível com as tecnologias atuais.[00087] The stitch pattern is compensated for each exposure, in order to create space between the immediately previous exposure to allow heat dissipation and avoid the possibility of heat damage or tissue destruction. Thus, as illustrated in FIG. 24, the pattern, illustrated for exemplary purposes as a grid of sixteen points, is compensated for each exposure, in such a way that the laser points occupy a different space from the previous exhibitions. It will be understood that the diagrammatic use of circles or empty dots, as well as filled dots, serves only to illustrate previous and subsequent exposures of the dot pattern for the area, in accordance with the present invention. Spacing the laser points prevents overheating and tissue damage. It will be understood that this occurs until all the target tissue to be treated has received phototherapy or until the desired effect is achieved. This can be done, for example, by applying electrostatic torque to a micro-machined mirror, as illustrated in FIGS. 22 and 23. Combining the use of small laser points separated by free areas of exposure, avoiding the accumulation of heat and grids with a large number of points per side, it is possible to treat large target areas non-traumatically and invisibly with durations of short exposures much faster than is possible with current technologies.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 60/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 60/162
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[00088] Repetindo rápida e sequencialmente o redirecionamento ou deslocamento de todo arranjo de grade ou objetos geométricos aplicado simultaneamente, pode-se obter uma cobertura completa do tecido rapidamente e sem lesão tecidular térmica. Esse deslocamento pode ser determinado por algoritmos para garantir o tempo de tratamento mais rápido e o menor risco de danos devido ao tecido térmico, dependendo dos parâmetros do laser e da aplicação desejada.[00088] Repeating quickly and sequentially the redirection or displacement of any grid arrangement or geometric objects applied simultaneously, it is possible to obtain a complete coverage of the fabric quickly and without thermal tissue damage. This displacement can be determined by algorithms to guarantee the fastest treatment time and the lowest risk of damage due to thermal tissue, depending on the laser parameters and the desired application.
[00089] 0 seguinte foi modelado usando a aproximação de Fraunhoffer. Com uma máscara com uma matriz quadrada de nove por nove, com um raio de abertura de 9 pm, um espaçamento de abertura de 600 pm, usando um laser de comprimento de onda de 890 nm, com uma separação máscara-lente de 75 mm e máscara secundária de 2,5 mm por 2,5 mm, os seguintes parâmetros produzirão uma grade com dezenove pontos por lado separados por 133 pm com um raio de tamanho de ponto de 6 pm. O número de exposições m necessárias para tratar(cobrir confluentemente com aplicações de pontos pequenos) dado o comprimento lateral da área desejada A, dados pontos de padrão de saída por lado quadrado n, separação entre pontos R, raio local r e o comprimento do lado quadrado desejado para tratar a área A pode ser dado pela seguinte fórmula:[00089] The next one was modeled using the Fraunhoffer approximation. With a mask with a nine by nine square matrix, with an aperture radius of 9 pm, an aperture spacing of 600 pm, using an 890 nm wavelength laser, with a 75 mm mask-lens separation and secondary mask of 2.5 mm by 2.5 mm, the following parameters will produce a grid with nineteen points per side separated by 133 pm with a point size radius of 6 pm. The number of exposures m needed to treat (cover confluently with applications of small dots) given the lateral length of the desired area A, given output pattern points per square side n, separation between points R, local radius r and the length of the desired square side to treat area A can be given by the following formula:
A /R\2 m = —piso — nR \2r/A / R \ 2 m = —floor - nR \ 2r /
[00090] Com a configuração anterior, pode-se calcular o número de operações m necessárias para tratar diferentes áreas de campo de exposição. Por exemplo, uma área de 3 mm x 3 mm, que é útil para tratamentos, exigiría 98 operações de deslocamento, exigindo um tempo de tratamento de aproximadamente trinta segundos. Outro exemplo seria uma área[00090] With the previous configuration, it is possible to calculate the number of operations required to treat different areas of the exposure field. For example, an area of 3 mm x 3 mm, which is useful for treatments, would require 98 displacement operations, requiring a treatment time of approximately thirty seconds. Another example would be an area
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48/98 de 3 cm x 3 cm, representando toda a superfície da retina humana. Para uma área de tratamento tão grande, um tamanho de máscara secundária muito maior de 25 mm por 25 mm podería ser usado, produzindo uma grade de tratamento de 190 pontos por lado separada por 133 pm com um raio de tamanho de ponto de 6 pm. Uma vez que o tamanho da máscara secundária foi aumentado pelo mesmo fator que a área de tratamento desejada, o número de operações de deslocamento de aproximadamente 98 e, portanto, o tempo de tratamento de aproximadamente trinta segundos é constante.48/98 of 3 cm x 3 cm, representing the entire surface of the human retina. For such a large treatment area, a much larger secondary mask size of 25 mm by 25 mm could be used, producing a treatment grid of 190 points per side separated by 133 pm with a spot size radius of 6 pm. Since the size of the secondary mask has been increased by the same factor as the desired treatment area, the number of displacement operations is approximately 98 and, therefore, the treatment time of approximately thirty seconds is constant.
[00091] Naturalmente, o número e o tamanho dos pontos produzidos em um arranjo de padrões simultâneos podem ser fácil e altamente variados, de modo que o número de operações de deslocamento sequencial necessárias para completar o tratamento possa ser facilmente ajustado, dependendo dos requisitos terapêuticos da aplicação dada.[00091] Of course, the number and size of stitches produced in an arrangement of simultaneous patterns can be easy and highly varied, so that the number of sequential displacement operations required to complete treatment can be easily adjusted, depending on therapeutic requirements. the given application.
[00092] Além disso, em virtude das pequenas aberturas empregadas na grade ou máscara de difração, pode ser observado um comportamento mecânico quântico que permite a distribuição arbitrária da energia de entrada do laser. Isso permitiría a geração de quaisquer formas ou padrões geométricos arbitrários, como uma pluralidade de pontos no padrão de grade, linhas ou qualquer outro padrão desejado. Outros métodos que geram formas geométricas ou padrões, tais como o uso de múltiplas fibras ou microlentes de fibra óptica, também podem ser usados na presente invenção. A economia de tempo do uso de projeção simultânea de formas ou padrões geométricos permite os campos de tratamento de novo tamanho, como a área de 1,2 cmA2 para realizar o tratamento da retina completo, em um único ambiente clinico ou sessão de tratamento.[00092] In addition, due to the small openings used in the grating or diffraction mask, a quantum mechanical behavior can be observed that allows the arbitrary distribution of the laser input energy. This would allow the generation of any arbitrary geometric shapes or patterns, such as a plurality of points in the grid pattern, lines or any other desired pattern. Other methods that generate geometric shapes or patterns, such as the use of multiple fibers or fiber optic microlenses, can also be used in the present invention. The time-saving use of simultaneous projection of geometric shapes or patterns allows treatment fields of new size, such as the 1.2 cm A 2 area to perform the treatment of the complete retina, in a single clinical setting or treatment session. .
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[00093] Com referência agora à FIG. 25, em vez de um padrão geométrico de pequenos pontos de laser, a presente invenção contempla o uso de outros objetos ou padrões geométricos. Por exemplo, pode ser criada uma única linha 60 de luz laser, formada continuamente ou por meio de uma série de pontos estreitamente espaçados. Um mecanismo óptico de varredura de deslocamento pode ser usado para digitalizar sequencialmente a linha sobre uma área, ilustrada pela seta para baixo na FIG. 25.[00093] With reference now to FIG. 25, instead of a geometric pattern of small laser dots, the present invention contemplates the use of other objects or geometric patterns. For example, a single line 60 of laser light can be created, formed continuously or by means of a series of closely spaced points. An optical shift scanner can be used to sequentially scan the line over an area, illustrated by the down arrow in FIG. 25.
[00094] Com referência agora à FIG. 26, o mesmo objeto geométrico de uma linha 60 pode ser girado, como ilustrado pelas setas, de modo a criar um campo circular de fototerapia. O potencial negativo desta abordagem, no entanto, é que a área central será repetidamente exposta e poderá atingir temperaturas inaceitáveis. Isso pode ser superado, no entanto, aumentando o tempo entre as exposições ou criando uma lacuna na linha de forma que a área central não seja exposta.[00094] With reference now to FIG. 26, the same geometric object in a line 60 can be rotated, as illustrated by the arrows, in order to create a circular phototherapy field. The negative potential of this approach, however, is that the central area will be repeatedly exposed and could reach unacceptable temperatures. This can be overcome, however, by increasing the time between exposures or creating a gap in the line so that the central area is not exposed.
[00095] 0 campo da fotobiologia revela que diferentes efeitos biológicos podem ser alcançados pela exposição de tecidos alvo a lasers de diferentes comprimentos de onda. O mesmo também pode ser alcançado pela aplicação consecutiva de múltiplos lasers de comprimento de onda diferente ou igual em sequência com períodos de tempo variáveis de separação e/ou com diferentes energias irradiantes. A presente invenção prevê o uso de múltiplos comprimentos de onda de laser, luz ou radiante(ou modos) aplicados simultaneamente ou em sequência para maximizar ou personalizar os efeitos de tratamento desejados. Este método também minimiza os potenciais efeitos prejudiciais. Os métodos e sistemas ópticos ilustrados e[00095] The field of photobiology reveals that different biological effects can be achieved by exposing target tissues to lasers of different wavelengths. The same can also be achieved by the consecutive application of multiple lasers of different or equal wavelength in sequence with varying periods of time of separation and / or with different radiating energies. The present invention provides for the use of multiple wavelengths of laser, light or radiant (or modes) applied simultaneously or in sequence to maximize or personalize the desired treatment effects. This method also minimizes the potential harmful effects. The optical methods and systems illustrated and
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 63/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 63/162
50/98 descritos anteriormente fornecem a aplicação simultânea ou sequencial de múltiplos comprimentos de onda.50/98 described above provide the simultaneous or sequential application of multiple wavelengths.
[00096] A FIGURA 27 ilustra esquematicamente um sistema que acopla múltiplas fontes de luz de tratamento no subconjunto óptico que gera os padrões descritos anteriormente. Especificamente, este sistema 20' é semelhante ao sistema 20 descrito na FIG. 20 anterior. As principais diferenças entre o sistema alternativo 20' e o sistema anteriormente descrito 20 são a inclusão de uma pluralidade de consoles de laser, cujas saídas são cada uma alimentadas a um acoplador de fibra 42. Cada console de laser pode fornecer um feixe de luz laser com parâmetros diferentes, como um comprimento de onda diferente. O acoplador de fibra produz uma única saída que é passada na óptica do projetor a laser 24 conforme descrito no sistema anterior. O acoplamento da pluralidade de consoles de laser 22 em uma única fibra óptica é alcançado com um acoplador de fibra 42 como é conhecido na técnica. Outros mecanismos conhecidos para combinar múltiplas fontes de luz estão disponíveis e podem ser usados para substituir o acoplador de fibra aqui descrito.[00096] FIGURE 27 schematically illustrates a system that couples multiple sources of treatment light to the optical subset that generates the patterns described previously. Specifically, this system 20 'is similar to the system 20 described in FIG. Previous 20. The main differences between the alternative system 20 'and the system previously described 20 are the inclusion of a plurality of laser consoles, the outputs of which are each fed to a fiber coupler 42. Each laser console can provide a beam of laser light with different parameters, like a different wavelength. The fiber coupler produces a single output that is passed through the optics of the laser projector 24 as described in the previous system. The coupling of the plurality of laser consoles 22 on a single optical fiber is achieved with a fiber coupler 42 as is known in the art. Other known mechanisms for combining multiple light sources are available and can be used to replace the fiber coupler described here.
[00097] Neste sistema 20', as múltiplas fontes de luz 22 seguem um caminho semelhante ao descrito no sistema anterior 20, isto é, colimado, difratado, recolimado e dirigido para o dispositivo de projetor e/ou tecido. Neste sistema alternativo 20', o elemento difrativo deve funcionar de maneira diferente da que foi descrita anteriormente, dependendo do comprimento de onda da luz que passa através dele, o que resulta em um padrão ligeiramente variável. A variação é linear com o comprimento de onda da fonte de luz sendo difratado. No geral, a diferença nos ângulos de[00097] In this system 20 ', the multiple light sources 22 follow a path similar to that described in the previous system 20, that is, collimated, diffracted, recollimated and directed towards the projector and / or fabric device. In this alternative system 20 ', the diffractive element must function in a different way than was previously described, depending on the wavelength of the light that passes through it, which results in a slightly variable pattern. The variation is linear with the wavelength of the light source being diffracted. Overall, the difference in the angles of
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51/98 difração é pequena o suficiente para que os diferentes padrões de sobreposição possam ser direcionados ao longo do mesmo caminho óptico através do dispositivo projetor 26 para o tecido para tratamento.51/98 diffraction is small enough that the different patterns of overlap can be directed along the same optical path through the projector device 26 to the fabric for treatment.
[00098] Uma vez que o padrão resultante varia um pouco para cada comprimento de onda, um deslocamento sequencial para obter uma cobertura completa será diferente para cada comprimento de onda. Este deslocamento sequencial pode ser realizado em dois modos. No primeiro modo, todos os comprimentos de onda da luz são aplicados simultaneamente sem cobertura idêntica. Um padrão de direção de deslocamento para obter cobertura completa para um dos múltiplos comprimentos de onda é usado. Assim, enquanto a luz do comprimento de onda selecionado atinge uma cobertura completa da área de tecido, a aplicação dos outros comprimentos de onda atinge uma cobertura incompleta ou sobreposta do tecido. O segundo modo aplica sequencialmente cada fonte de luz de um comprimento de onda variável com o padrão de direção adequado para alcançar uma cobertura completa do tecido para esse comprimento de onda específico. Este modo exclui a possibilidade de tratamento simultâneo usando múltiplos comprimentos de onda, mas permite que o método óptico atinja cobertura idêntica para cada comprimento de onda. Isso evita uma cobertura incompleta ou sobreposta para qualquer um dos comprimentos de onda ópticos.[00098] Since the resulting pattern varies slightly for each wavelength, a sequential shift to obtain complete coverage will be different for each wavelength. This sequential shift can be performed in two modes. In the first mode, all wavelengths of light are applied simultaneously without identical coverage. A travel direction pattern to obtain complete coverage for one of multiple wavelengths is used. Thus, while the light of the selected wavelength reaches a complete coverage of the tissue area, the application of the other wavelengths reaches an incomplete or overlapping coverage of the tissue. The second mode sequentially applies each light source of a variable wavelength with the appropriate direction pattern to achieve complete tissue coverage for that specific wavelength. This mode excludes the possibility of simultaneous treatment using multiple wavelengths, but allows the optical method to achieve identical coverage for each wavelength. This avoids incomplete or overlapping coverage for any of the optical wavelengths.
[00099] Esses modos também podem ser misturados e combinados. Por exemplo, dois comprimentos de onda podem ser aplicados simultaneamente com um comprimento de onda atingindo uma cobertura completa e o outro atingindo uma cobertura incompleta ou sobreposta, seguido por um terceiro comprimento[00099] These modes can also be mixed and matched. For example, two wavelengths can be applied simultaneously with one wavelength reaching full coverage and the other reaching incomplete or overlapping coverage, followed by a third length
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52/98 de onda aplicado sequencialmente e obtendo uma cobertura completa.52/98 wave applied sequentially and obtaining complete coverage.
[000100] A FIGURA 28 ilustra diagramaticamente ainda outra modalidade alternativa do sistema inventivo 20''. Este sistema 20'' é configurado geralmente o mesmo que o sistema 20 representado na FIG. 20. A principal diferença reside na inclusão de múltiplos canais de subconjuntos que geram padrões sintonizados em um comprimento de onda específico da fonte de luz. Vários consoles de laser 22 são dispostos em paralelo, cada um levando diretamente a sua própria óptica do projetor a laser 24. A óptica do projetor de laser de cada canal 44a, 44b, 44c compreende um colimador 32, máscara ou rede de difração 34 e recolimadores 38, 40, como descrito em conjunto com a FIG. 21 anterior - todo o conjunto de lentes sintonizadas para o comprimento de onda específico gerado pelo console de laser correspondente 22. A saída de cada conjunto de óptica 24 é então direcionada para um divisor de feixe 46 para combinação com os outros comprimentos de onda. Versados na técnica sabem que um divisor de feixe usado em reverso pode ser usado para combinar múltiplos feixes de luz em uma única saída. A saída do canal combinada do divisor de feixe final 46c é então direcionada através do dispositivo do projetor 26.[000100] FIGURE 28 diagrammatically illustrates yet another alternative embodiment of the inventive system 20 ''. This system 20 '' is generally configured the same as the system 20 shown in FIG. 20. The main difference lies in the inclusion of multiple channels of subsets that generate patterns tuned to a specific wavelength of the light source. Several laser consoles 22 are arranged in parallel, each taking directly its own optics from the laser projector 24. The optics of the laser projector of each channel 44a, 44b, 44c comprise a collimator 32, mask or diffraction net 34 and recolimizers 38, 40, as described in conjunction with FIG. Previous 21 - the entire set of lenses tuned to the specific wavelength generated by the corresponding laser console 22. The output of each set of optics 24 is then directed to a beam splitter 46 for combination with the other wavelengths. Those skilled in the art know that a beam splitter used in reverse can be used to combine multiple beams of light into a single outlet. The combined channel output of the final beam splitter 46c is then directed through the projector device 26.
[000101] Neste sistema 20'', os elementos ópticos para cada canal são sintonizados para produzir o padrão exato especificado para o comprimento de onda do canal. Consequentemente, quando todos os canais são combinados e estão alinhados adequadamente, um único padrão de direção pode ser usado para obter uma cobertura completa do tecido para todos os comprimentos de onda. O sistema 20'' pode usar tantos canais 44a, 44b, 44c, etc. e divisores de feixe 46a,[000101] In this 20 '' system, the optical elements for each channel are tuned to produce the exact pattern specified for the channel's wavelength. Consequently, when all channels are combined and properly aligned, a single direction pattern can be used to achieve complete fabric coverage for all wavelengths. The 20 '' system can use so many channels 44a, 44b, 44c, etc. and beam splitters 46a,
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 66/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 66/162
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6b, 4 6c, etc. como existem comprimentos de onda de luz sendo usados no tratamento.6b, 4 6c, etc. as there are wavelengths of light being used in the treatment.
[000102] A implementação do sistema 20'' pode tirar proveito de diferentes simetrias para reduzir o número de restrições de alinhamento. Por exemplo, os padrões de grade propostos são periódicos em duas dimensões e direcionados em duas dimensões para obter cobertura completa. Como resultado, se os padrões de cada canal forem idênticos, conforme especificado, o padrão real de cada canal não precisaria ser alinhado para o mesmo padrão de direção para obter cobertura completa para todos os comprimentos de onda. Cada canal só precisaria estar alinhado opticamente para conseguir uma combinação eficiente.[000102] The implementation of the 20 '' system can take advantage of different symmetries to reduce the number of alignment restrictions. For example, the proposed grid patterns are periodic in two dimensions and targeted in two dimensions to obtain complete coverage. As a result, if the patterns of each channel are identical, as specified, the actual pattern of each channel would not need to be aligned to the same direction pattern to obtain complete coverage for all wavelengths. Each channel would only need to be aligned optically to achieve an efficient match.
[000103] No sistema 20'', cada canal começa com uma fonte de luz 22, que pode ser de uma fibra óptica como em outras modalidades do subconjunto que gera padrões. Esta fonte de luz 22 é direcionada para o conjunto óptico 24 para colimação, difração, recolimação e direcionada para o divisor de feixe que combina o canal com a salda principal.[000103] In the 20 '' system, each channel starts with a light source 22, which can be of an optical fiber as in other modalities of the subset that generates patterns. This light source 22 is directed to the optical assembly 24 for collimation, diffraction, recolimation and directed to the beam divider that combines the channel with the main outlet.
[000104] Será entendido que os sistemas de geração de luz laser ilustrados nas FIGS. 20 a 28 são exemplares. Outros dispositivos e sistemas podem ser utilizados para gerar uma fonte de luz laser SDM que pode ser operavelmente passada através de um dispositivo de projeção, tipicamente na forma de um endoscópio que tem um tubo de luz ou semelhante. Também, outras formas de radiação eletromagnética também podem ser geradas e usadas, incluindo ondas ultravioleta, micro-ondas, outras ondas de radiofrequência e luz laser em comprimentos de onda predeterminados. Além disso, as ondas de ultrassom também podem ser geradas e usadas para criar um pico de temperatura térmica no tecido alvo suficiente para ativar ou[000104] It will be understood that the laser light generation systems illustrated in FIGS. 20 to 28 are exemplary. Other devices and systems can be used to generate an SDM laser light source that can be operably passed through a projection device, typically in the form of an endoscope that has a light tube or the like. Also, other forms of electromagnetic radiation can also be generated and used, including ultraviolet waves, microwaves, other radio frequency waves and laser light at predetermined wavelengths. In addition, ultrasound waves can also be generated and used to create a peak thermal temperature in the target tissue sufficient to activate or
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 67/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 67/162
54/98 produzir proteínas de choque térmico nas células do tecido alvo sem danificar o próprio tecido alvo. Para fazer isso, tipicamente, uma fonte pulsada de energia de radiação ultrassônica ou eletromagnética é fornecida e aplicada ao tecido alvo de uma maneira que eleva a temperatura do tecido alvo, tal como entre 6°C e 11°C, transitoriamente, enquanto apenas 6°C ou 1°C ou menos em longo prazo, tal como durante vários minutos.54/98 produce heat shock proteins in the cells of the target tissue without damaging the target tissue itself. To do this, typically, a pulsed source of ultrasonic or electromagnetic radiation energy is supplied and applied to the target tissue in a way that raises the temperature of the target tissue, such as between 6 ° C and 11 ° C, transiently, while only 6 ° C or 1 ° C or less in the long run, such as for several minutes.
[000105] Acredita-se que a estimulação da produção da HSP de acordo com a presente invenção pode ser eficazmente utilizada no tratamento de um amplo conjunto de anomalias dos tecidos, doenças e mesmo infecções. Por exemplo, os vírus que causam resfriados afetam principalmente uma pequena porta do epitélio respiratório nas passagens nasais e na nasofaringe. Semelhante à retina, o epitélio respiratório é um tecido fino e claro. Com referência à FIG. 29, uma vista em corte transversal de uma cabeça humana 62 é mostrada com um endoscópio 14 inserido na cavidade nasal 64 e a energia 16, tal como luz laser ou semelhante, sendo dirigida para o tecido 18 a ser tratado dentro da cavidade nasal 64. O tecido 18 a ser tratado pode estar dentro da cavidade nasal 64, incluindo as passagens nasais e nasofaringe.[000105] It is believed that the stimulation of HSP production according to the present invention can be effectively used in the treatment of a wide range of tissue abnormalities, diseases and even infections. For example, viruses that cause colds mainly affect a small port of the respiratory epithelium in the nasal passages and nasopharynx. Similar to the retina, the respiratory epithelium is a thin, clear tissue. With reference to FIG. 29, a cross-sectional view of a human head 62 is shown with an endoscope 14 inserted in the nasal cavity 64 and the energy 16, such as laser light or the like, being directed to the tissue 18 to be treated within the nasal cavity 64. The tissue 18 to be treated can be inside the nasal cavity 64, including the nasal passages and nasopharynx.
[000106] Para assegurar a absorção da energia do laser, ou outra fonte de energia, o comprimento de onda pode ser ajustado a um pico de absorção de infravermelho(IR) da água ou um corante adjuvante pode ser usado para servir como fotossensibilizador. Em um caso como este, o tratamento consistiría em beber, ou aplicar topicamente, o adjuvante, esperar alguns minutos para o adjuvante permear o tecido da superfície e depois administrar a luz laser ou outra fonte de[000106] To ensure the absorption of energy from the laser, or other energy source, the wavelength can be adjusted to an infrared (IR) absorption peak of the water or an adjuvant dye can be used to serve as a photosensitizer. In a case like this, the treatment would consist of drinking, or topically applying, the adjuvant, waiting a few minutes for the adjuvant to permeate the surface tissue and then administering laser light or another source of
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 68/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 68/162
55/98 energia 16 ao tecido alvo 18 durante um alguns segundos, tal como através de fibras ópticas em um endoscópio 14, como ilustrado na FIG. 29. Para proporcionar conforto ao paciente, o endoscópio 14 pode ser inserido após a aplicação de um anestésico tópico. Se necessário, o procedimento pode ser repetido periodicamente, como em um dia ou mais.55/98 energy 16 to the target tissue 18 for a few seconds, such as through optical fibers in an endoscope 14, as illustrated in FIG. 29. To provide comfort to the patient, endoscope 14 can be inserted after applying a topical anesthetic. If necessary, the procedure can be repeated periodically, as in a day or more.
[000107] 0 tratamento estimularia a ativação ou produção de proteínas de choque térmico e facilitaria o reparo proteico sem danificar as células e tecidos a serem tratados. Como discutido anteriormente, foi descoberto que certas proteínas de choque térmico desempenham um papel importante na resposta imune, bem como no bem-estar das células e tecidos alvo. A fonte de energia pode ser luz laser monocromática, tal como luz laser de comprimento de onda de 810 nm, administrada de uma maneira semelhante à descrita nos pedidos de patente anteriormente referenciados, mas administrada através de um endoscópio ou semelhante, como ilustrado na FIG. 29. O corante adjuvante seria selecionado de modo a aumentar a absorção da luz laser. Embora isto compreenda um método e uma modalidade particularmente preferidos para realizar a invenção, será percebido que outros tipos de energia e meios de distribuição podem ser utilizados para alcançar os mesmos objetivos de acordo com a presente invenção.[000107] The treatment would stimulate the activation or production of heat shock proteins and facilitate the protein repair without damaging the cells and tissues to be treated. As discussed earlier, it was discovered that certain heat shock proteins play an important role in the immune response, as well as in the well-being of target cells and tissues. The energy source can be monochromatic laser light, such as 810 nm wavelength laser light, administered in a similar manner to that described in the previously referenced patent applications, but administered through an endoscope or the like, as illustrated in FIG. 29. The adjuvant dye would be selected in order to increase the absorption of the laser light. While this comprises a particularly preferred method and embodiment for carrying out the invention, it will be appreciated that other types of energy and distribution means can be used to achieve the same goals in accordance with the present invention.
[000108] Com referência agora à FIG. 30, existe uma situação semelhante para os vírus da gripe, em que o alvo primário é o epitélio da árvore respiratória superior, em segmentos com diâmetros superiores a 3,3 mm, ou seja, as seis gerações superiores da árvore respiratória superior. Uma fina camada de muco separa as células epiteliais alvo do lúmen das vias[000108] With reference now to FIG. 30, there is a similar situation for influenza viruses, in which the primary target is the epithelium of the upper respiratory tree, in segments with diameters greater than 3.3 mm, that is, the six upper generations of the upper respiratory tree. A thin layer of mucus separates the target epithelial cells from the lumen of the pathways
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 69/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 69/162
56/98 aéreas e é nessa camada que ocorrem as interações antígenoanticorpo gue resultam na inativação de vírus.56/98 and it is in this layer that antigen-antibody interactions occur that result in virus inactivation.
[000109] Com referência contínua à FIG. 30, o tubo de luz flexível 12 de um broncoscópio 14 é inserido através da boca do indivíduo 66 através da garganta e da traqueia 68 e para um brônquio 70 da árvore respiratória. All a luz laser ou outra fonte de energia 16 é administrada e entregue ao tecido nesta área dos segmentos mais superiores para tratar o tecido e a área da mesma maneira descrita anteriormente em relação à FIG. 29. Contempla-se que um comprimento de onda de laser ou outra energia seria selecionado de modo a corresponder a um pico de absorção de IR da água residente no muco para aquecer o tecido e estimular a ativação ou produção da HSP e facilitar a reparação proteica, com os seus benefícios inerentes.[000109] With continuous reference to FIG. 30, the flexible light tube 12 of a bronchoscope 14 is inserted through the individual's mouth 66 through the throat and trachea 68 and into a bronchus 70 of the respiratory tree. All laser light or other energy source 16 is administered and delivered to the tissue in this area of the uppermost segments to treat the tissue and the area in the same manner as described above in relation to FIG. 29. It is envisaged that a laser wavelength or other energy would be selected to correspond to a peak of IR absorption from the water residing in the mucus to heat the tissue and stimulate the activation or production of HSP and facilitate protein repair , with its inherent benefits.
[000110] Com referência agora à FIG. 31, um colonoscópio 14 pode ter tubo óptico flexível 12 do mesmo inserido no ânus e reto 72 e no intestino grosso 74 ou no intestino delgado 76 de modo a administrar a luz laser selecionada ou outra fonte de energia 16 na área e tecido a ser tratado, como ilustrado. Isso podería ser usado para ajudar no tratamento do câncer de cólon, bem como outros problemas gastrointestinais.[000110] With reference now to FIG. 31, a colonoscope 14 may have a flexible optical tube 12 of the same inserted in the anus and rectum 72 and in the large intestine 74 or in the small intestine 76 in order to administer the selected laser light or other energy source 16 in the area and tissue to be treated , as illustrated. This could be used to help treat colon cancer, as well as other gastrointestinal problems.
[000111] Tipicamente, o procedimento podería ser realizado de forma semelhante a uma colonoscopia em que todas as fezes seriam removidas do intestino e o paciente deitaria de lado e o médico inseriría a porção longa e fina do tubo de luz 12 do colonoscópio 14 no reto e o movería para a área do cólon, intestino grosso 74 ou intestino delgado 76 para a área a ser tratada. 0 médico pode ver através de um monitor o caminho do membro flexível inserido 12 e até ver o tecido na ponta do colonoscópio 14 dentro do intestino, de modo a ver a área a[000111] Typically, the procedure could be performed similar to a colonoscopy in which all feces would be removed from the intestine and the patient would lie on his side and the doctor would insert the long, thin portion of the light tube 12 of the colonoscope 14 into the rectum and move it to the colon area, large intestine 74 or small intestine 76 to the area to be treated. The doctor can see through the monitor the path of the inserted flexible member 12 and even see the tissue at the tip of the colonoscope 14 inside the intestine, in order to see the area to be
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 70/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 70/162
57/98 ser tratada. Utilizando um dos outros tubos de fibra óptica ou luz, a ponta 78 do telescópio seria direcionada para o tecido a ser tratado e a fonte de luz laser ou outra radiação 16 seria fornecida através de um dos tubos de luz do colonoscópio 14 para tratar a área do tecido a ser tratada, como descrito anteriormente, a fim de estimular a ativação ou produção de HSP nesse tecido 18.57/98 be treated. Using one of the other fiber optic or light tubes, the tip 78 of the telescope would be directed towards the tissue to be treated and the laser light source or other radiation 16 would be delivered through one of the colonoscope light tubes 14 to treat the area of the tissue to be treated, as previously described, in order to stimulate the activation or production of HSP in this tissue 18.
[000112] Com referência agora à FIG. 32, outro exemplo em que a presente invenção pode ser utilizada vantajosamente no trato é que é frequentemente referido como síndrome de gotejamento intestinal, uma condição do trato gastrointestinal(GI) marcada por inflamação e outra disfunção metabólica. Uma vez que o trato GI é susceptível à disfunção metabólica semelhante à da retina, prevê-se que este responda bem ao tratamento da presente invenção. Isto pode ser feito por meio de tratamento com laser micropulsado sublimiar de diodo(SDM), como discutido anteriormente, ou por outras fontes de energia e meios como discutido aqui e conhecidos na técnica.[000112] With reference now to FIG. 32, another example in which the present invention can be used advantageously in the tract is that it is often referred to as intestinal drip syndrome, a condition of the gastrointestinal tract (GI) marked by inflammation and another metabolic dysfunction. Since the GI tract is susceptible to metabolic dysfunction similar to that of the retina, it is expected that it will respond well to the treatment of the present invention. This can be done by means of treatment with diode subliminal micropulsed laser (SDM), as discussed above, or by other sources of energy and means as discussed herein and known in the art.
[000113] Com referência contínua à FIG. 32, o tubo de luz flexível 12 de um endoscópio ou semelhante inserido pela boca 66 do paciente através da área da garganta e da traqueia 68 e para o estômago 80, em que a ponta ou extremidade 7 8 da mesma é direcionada para o tecido 18 a ser tratado e a luz laser ou outra fonte de energia 16 é direcionada para o tecido 18. Versados na técnica perceberão que um colonoscópio também podería ser utilizado e inserido através do reto 72 e no estômago 80 ou qualquer tecido entre o estômago e o reto.[000113] With continuous reference to FIG. 32, the flexible light tube 12 of an endoscope or the like inserted through the patient's mouth 66 through the throat and trachea area 68 and into the stomach 80, where the tip or end 7 8 of it is directed towards the tissue 18 to be treated and the laser light or other energy source 16 is directed to the tissue 18. Experts in the technique will realize that a colonoscope could also be used and inserted through the rectum 72 and into the stomach 80 or any tissue between the stomach and the rectum .
[000114] Se necessário, um pigmento cromóforo pode ser administrado ao tecido gastrintestinal oralmente para permitir a absorção da radiação. Se, por exemplo, a radiação de 810 nm[000114] If necessary, a chromophore pigment can be administered to the gastrointestinal tissue orally to allow radiation absorption. If, for example, 810 nm radiation
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 71/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 71/162
58/98 sem foco de um diodo de laser ou LED fosse usada, o pigmento teria um pico de absorção de 810 nm ou próximo a ele. Alternativamente, o comprimento de onda da fonte de energia podería ser ajustado para um comprimento de onda ligeiramente maior em um pico de absorção de água, de modo que não seria necessário nenhum cromóforo aplicado externamente.58/98 without focusing a laser diode or LED was used, the pigment would have an absorption peak at or near 810 nm. Alternatively, the wavelength of the energy source could be adjusted to a slightly longer wavelength at a peak of water absorption, so that no externally applied chromophore would be needed.
[000115] Também é contemplado pela presente invenção que um endoscópio de cápsula 82, tal como o ilustrado na FIG. 33, pode ser usado para administrar a radiação e a fonte de energia de acordo com a presente invenção. Tais cápsulas são de tamanho relativamente pequeno, como aproximadamente uma polegada de comprimento, de modo a serem engolidas pelo paciente. Quando a cápsula ou a pílula 82 é engolida e entra no estômago e passa através do trato gastrointestinal, quando no local apropriado, a cápsula ou pílula 82 pode receber energia e sinais, tal como através da antena 84, de modo a ativar a fonte de energia 86, tal como um diodo de laser e circuitos relacionados, com uma lente apropriada 88 focando a luz laser ou radiação gerada através de uma cobertura transparente para radiação 90 e sobre o tecido a ser tratado. Será entendido que a localização da cápsula do endoscópio 82 pode ser determinada por uma variedade de meios, tal como[000115] It is also contemplated by the present invention that a capsule endoscope 82, such as that illustrated in FIG. 33, can be used to administer the radiation and the energy source according to the present invention. Such capsules are relatively small in size, approximately one inch long, in order to be swallowed by the patient. When the capsule or pill 82 is swallowed and enters the stomach and passes through the gastrointestinal tract, when in the appropriate place, the capsule or pill 82 can receive energy and signals, such as through antenna 84, in order to activate the source of energy 86, such as a laser diode and related circuits, with an appropriate lens 88 focusing the laser light or radiation generated through a transparent cover for radiation 90 and on the tissue to be treated. It will be understood that the location of the endoscope capsule 82 can be determined by a variety of means, such as
estava passando naquele momento. A cápsula ou a pílula 82 pode ser fornecida com a sua própria fonte de energia, como por meio de uma batería ou pode ser alimentada externamente através de uma antena, de tal modo que o diodo de laser 8 6 ou outra fonte que gera energia cria o comprimento de ondait was happening at that moment. The capsule or pill 82 can be supplied with its own energy source, such as by means of a battery or it can be fed externally through an antenna, in such a way that the laser diode 8 6 or another source that generates energy creates the wavelength
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 72/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 72/162
59/98 desejado e fonte de energia pulsada para tratar o tecido e a área a ser tratada.59/98 desired and pulsed energy source to treat the tissue and the area to be treated.
[000116] Como no tratamento da retina em aplicações anteriores, a radiação seria pulsada para aproveitar os picos de temperatura de micropulso e a segurança associada e a potência podería ser ajustada para que o tratamento fosse completamente inofensivo ao tecido. Isso podería envolver o ajuste da potência de pico, tempos de pulso e taxa de repetição para elevar a temperatura na ordem de 10°C, mantendo o aumento de temperatura em longo prazo menor que o limite estabelecido pelo FDA de 1°C. Se a forma de pílula 82 de distribuição for usada, o dispositivo podería ser alimentado por uma pequena bateria recarregável ou por excitação indutiva sem fio ou algo semelhante. O tecido aquecido/estressado estimularia a ativação ou produção da HSP e facilitaria o reparo proteico e os benefícios resultantes do mesmo.[000116] As in the treatment of the retina in previous applications, the radiation would be pulsed to take advantage of the micropulse temperature peaks and the associated safety and the power could be adjusted so that the treatment was completely harmless to the tissue. This could involve adjusting the peak power, pulse times and repetition rate to raise the temperature by 10 ° C, keeping the long-term temperature rise below the FDA's 1 ° C limit. If pill form 82 is used, the device could be powered by a small rechargeable battery or by wireless inductive excitation or the like. The heated / stressed tissue would stimulate the activation or production of HSP and facilitate the protein repair and the benefits resulting from it.
[000117] Dos exemplos anteriores, a técnica da presente invenção está limitada ao tratamento de condições em superfícies próximas do corpo ou em superfícies internas facilmente acessíveis por meio de fibras ópticas ou outros meios de distribuição ópticos. A razão pela qual a aplicação de SDM para ativar a atividade da HSP é limitada a regiões próximas da superfície ou opticamente acessíveis do corpo é que o comprimento de absorção de IR ou radiação visível no corpo é muito curto. No entanto, existem condições mais profundas no tecido ou no corpo que podem se beneficiar da presente invenção. Assim, a presente invenção contempla a utilização de ultrassons e/ou radiofrequência(RF) e ainda radiações eletromagnéticas(EM) de comprimentos de onda mais curtos, tais comas micro-ondas, que têm comprimentos de[000117] From the previous examples, the technique of the present invention is limited to the treatment of conditions on surfaces close to the body or on internal surfaces easily accessible by means of optical fibers or other optical distribution means. The reason that the application of SDM to activate HSP activity is limited to regions close to the surface or optically accessible from the body is that the length of absorption of IR or visible radiation in the body is very short. However, there are deeper conditions in the tissue or body that can benefit from the present invention. Thus, the present invention contemplates the use of ultrasound and / or radio frequency (RF) as well as electromagnetic radiation (EM) of shorter wavelengths, such as microwaves, which have wavelengths of
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 73/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 73/162
60/98 absorção relativamente longos nos tecidos corporais. O uso de ultrassom pulsado é preferível à radiação eletromagnética de RF para ativar a atividade corretiva da HSP no tecido anormal que é inacessível ao SDM de superfície ou semelhante.60/98 relatively long absorption into body tissues. The use of pulsed ultrasound is preferable to electromagnetic RF radiation to activate the corrective activity of HSP in abnormal tissue that is inaccessible to surface SDM or similar.
[000118] Para tecidos profundos que não estão perto de um orifício interno, um tubo de luz pode não ser um meio efetivo de fornecer a energia pulsada. Nesse caso, energia eletromagnética de baixa frequência pulsada ou, preferivelmente, ultrassom pulsado pode ser usada para causar uma série de picos de temperatura no tecido alvo.[000118] For deep tissues that are not close to an internal orifice, a light tube may not be an effective means of delivering pulsed energy. In that case, pulsed low frequency electromagnetic energy or, preferably, pulsed ultrasound can be used to cause a series of temperature spikes in the target tissue.
[000119] Assim, de acordo com a presente invenção, uma fonte de ultrassom pulsado ou radiação eletromagnética é aplicada ao tecido alvo de modo a estimular a produção ou ativação da HSP e facilitar a reparação proteica no tecido animal vivo. Em geral, a radiação eletromagnética pode ser ondas ultravioleta, micro-ondas, outras ondas de radiofrequência, luz laser em comprimentos de onda predeterminados, etc. Por outro lado, se a energia eletromagnética for utilizada para tecidos alvo profundos longe dos orifícios naturais, os comprimentos de absorção restringem os comprimentos de onda aos das microondas ou ondas de radiofrequência, dependendo da profundidade do tecido alvo. No entanto, o ultrassom deve ser preferido à radiação eletromagnética de comprimento de onda longo para tecidos alvo profundos longe dos orifícios naturais.[000119] Thus, according to the present invention, a source of pulsed ultrasound or electromagnetic radiation is applied to the target tissue in order to stimulate the production or activation of HSP and facilitate protein repair in living animal tissue. In general, electromagnetic radiation can be ultraviolet waves, microwaves, other radio frequency waves, laser light at predetermined wavelengths, etc. On the other hand, if electromagnetic energy is used for target tissues deep away from natural orifices, the absorption lengths restrict the wavelengths to those of microwaves or radio frequency waves, depending on the depth of the target tissue. However, ultrasound should be preferred over long wavelength electromagnetic radiation to target tissues deep away from natural orifices.
[000120] A radiação ultrassônica ou eletromagnética é pulsada de modo a criar um curso térmico no tempo no tecido que estimula a produção ou ativação da HSP e facilita o reparo da proteína sem causar danos às células e ao tecido a ser tratado. A área e/ou volume do tecido tratado também é controlada e minimizada de forma que os picos de temperatura[000120] Ultrasonic or electromagnetic radiation is pulsed in order to create a thermal course in time in the tissue that stimulates the production or activation of HSP and facilitates the repair of the protein without causing damage to the cells and tissue to be treated. The area and / or volume of the treated tissue is also controlled and minimized so that temperature spikes
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 74/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 74/162
61/98 sejam da ordem de vários graus, por exemplo, aproximadamente 10°C, enquanto o aumento de temperatura em longo prazo é menor que o exigido pelo limite do FDA, como 1°C. Verificou-se que, se for tratada uma área ou volume de tecido muito grande, o aumento da temperatura do tecido não pode ser difundido suficientemente rápido o suficiente para satisfazer os requisitos do FDA. No entanto, a limitação da área e/ou volume do tecido tratado, bem como a criação de uma fonte de energia pulsada, realiza os objetivos da presente invenção de estimular a ativação ou produção da HSP por aquecimento ou de outra forma estressar as células e tecidos, permitindo que as células e tecidos tratados dissipem qualquer excesso de calor gerado dentro de limites aceitáveis.61/98 are of the order of several degrees, for example, approximately 10 ° C, while the long-term temperature rise is less than that required by the FDA limit, such as 1 ° C. It has been found that if a very large area or volume of tissue is treated, the rise in tissue temperature cannot be diffused fast enough to meet FDA requirements. However, limiting the area and / or volume of the treated tissue, as well as creating a pulsed energy source, accomplishes the objectives of the present invention to stimulate HSP activation or production by heating or otherwise stressing cells and tissues, allowing treated cells and tissues to dissipate any excess heat generated within acceptable limits.
[000121] Com referência agora à FIG. 34, com ultrassom, uma região específica no fundo do corpo pode ser especificamente direcionada usando um ou mais feixes que estão focados no local alvo. O aquecimento pulsante será, em grande parte, apenas na região alvo onde os feixes estão focados e se sobrepõem. Fontes de ultrassom pulsado também podem ser[000121] With reference now to FIG. 34, with ultrasound, a specific region at the bottom of the body can be specifically targeted using one or more beams that are focused on the target location. The pulsating heating will, in large part, only be in the target region where the beams are focused and overlap. Pulsed ultrasound sources can also be
correspondência acústica-impedância e penetram através da pele 96 e através de tecido não danificado em frente do foco dos feixes 94 para um órgão alvo 98, tal como o fígado ilustrado e especificamente para um tecido alvo 100 a ser tratado onde os feixes de ultrassom 94 estão focados. Como mencionado anteriormente, o aquecimento pulsante será então apenas naacoustic-impedance correspondence and penetrate through the skin 96 and through undamaged tissue in front of the focus of the bundles 94 to a target organ 98, such as the illustrated liver and specifically to a target tissue 100 to be treated where the ultrasound bundles 94 are focused. As previously mentioned, the pulsating heating will then be only in the
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 75/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 75/162
62/98 região alvo, focalizada 100, onde os feixes focalizados 94 se sobrepõem. O tecido na frente e atrás da região focalizada 100 não será aquecido ou afetado consideravelmente.62/98 target region, focused 100, where focused bundles 94 overlap. The tissue in front of and behind the focused region 100 will not be heated or affected considerably.
[000123] A presente invenção contempla não apenas o tratamento de tecidos superficiais ou próximos, tais como o uso de luz laser ou semelhantes, tecidos profundos usando, por exemplo, feixes de ultrassom focalizados ou semelhantes, mas também o tratamento de doenças do sangue, tal como sepse. Como indicado anteriormente, o tratamento com ultrassom focalizado podería ser usado tanto na superfície quanto no tecido corporal profundo e também podería ser aplicado, neste caso, no tratamento do sangue. No entanto, também se contempla que as opções de tratamento SDM semelhantes que são tipicamente limitadas ao tratamento superficial ou próximo da superfície de células epiteliais e semelhantes, sejam usadas no tratamento de doenças do sangue em áreas onde o sangue é acessível através de uma camada relativamente fina de tecido, tal como o lóbulo da orelha.[000123] The present invention contemplates not only the treatment of superficial or close tissues, such as the use of laser light or the like, deep tissues using, for example, focused or similar ultrasound beams, but also the treatment of blood diseases, such as sepsis. As previously indicated, the focused ultrasound treatment could be used both on the surface and on deep body tissue and could also be applied, in this case, in the treatment of blood. However, it is also contemplated that similar SDM treatment options that are typically limited to surface treatment or close to the surface of epithelial cells and the like, are used to treat blood disorders in areas where blood is accessible through a relatively thin layer. thin tissue, such as the earlobe.
[000124] Com referência agora às FIGS. 35 e 36, o tratamento de desordens sanguíneas requer simplesmente a transmissão de SDM ou outra radiação eletromagnética ou impulsos de ultrassom para o lóbulo da orelha 102, onde o SDM ou outra fonte de energia de radiação pode passar através do tecido do lóbulo da orelha para o sangue que passa pelo lóbulo da orelha. Será percebido que esta abordagem também pode ocorrer em outras áreas do corpo onde o fluxo sanguíneo é relativamente alto e/ou próximo da superfície do tecido, tal como as pontas dos dedos, dentro da boca ou garganta, etc.[000124] With reference now to FIGS. 35 and 36, treatment of blood disorders simply requires the transmission of SDM or other electromagnetic radiation or ultrasound impulses to the ear lobe 102, where the SDM or other radiation energy source can pass through the ear lobe tissue to the blood that passes through the earlobe. It will be appreciated that this approach can also occur in other areas of the body where blood flow is relatively high and / or close to the surface of the tissue, such as the fingertips, inside the mouth or throat, etc.
[000125] Com referência novamente às FIGS. 35 e 36, um lóbulo da orelha 102 é mostrado adjacente a um dispositivo de grampo[000125] With reference again to FIGS. 35 and 36, an ear lobe 102 is shown adjacent to a clamp device
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 76/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 76/162
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104 configurado para transmitir radiação SDM ou semelhante. Isto podería ser, por exemplo, por meio de um ou mais diodos de laser 106, os quais transmitiríam a frequência desejada no pulso e trem de pulso desejados para o lóbulo da orelha 102. A energia pode ser fornecida, por exemplo, por meio de um acionamento da lâmpada 108. Alternativamente, o acionamento da lâmpada 108 pode ser a fonte real de luz laser, que seria transmitida através da óptica e eletrônica apropriadas para o lóbulo da orelha 102. O dispositivo de fixação 104 seria utilizado apenas para fixar o lóbulo da orelha do paciente e fazer com que a radiação seja limitada ao lóbulo da orelha do paciente 102. Isto pode ser feito por meio de espelhos, refletores, difusores, etc. Isto podería ser controlado por um computador de controle 110, que seria operado por um teclado 112 ou semelhante. O sistema também pode incluir um mostrador e alto-falantes 114, se necessário, por exemplo, se o procedimento for realizado por um operador a uma certa distância do paciente.104 configured to transmit SDM radiation or the like. This could be, for example, by means of one or more laser diodes 106, which would transmit the desired frequency on the desired pulse and pulse train to the earlobe 102. Energy can be supplied, for example, by means of a drive of the lamp 108. Alternatively, the drive of the lamp 108 can be the actual source of laser light, which would be transmitted through the appropriate optics and electronics to the earlobe 102. The fixation device 104 would only be used to fix the lobe of the patient's ear and cause radiation to be limited to the patient's earlobe 102. This can be done using mirrors, reflectors, diffusers, etc. This could be controlled by a control computer 110, which would be operated by a keyboard 112 or the like. The system may also include a display and speakers 114, if necessary, for example, if the procedure is performed by an operator at a distance from the patient.
[000126] 0 tratamento proposto com um trem de pulsos eletromagnéticos ou de ultrassom tem duas grandes vantagens sobre os tratamentos anteriores que incorporam um único pulso curto ou prolongado(longo). Primeiro, os pulsos individuais curtos(preferivelmente subsegundo) na frequência ativam mecanismos de reconfiguração celular como a ativação da HSP com maiores constantes de velocidade de reação que as que operam em escalas de tempo maiores(minuto ou hora). Em segundo lugar, os pulsos repetidos no tratamento fornecem grandes picos térmicos(na ordem de 10.000) que permitem que o sistema de reparo da célula ultrapasse mais rapidamente a barreira de energia de ativação que separa um estado celular[000126] The treatment proposed with an electromagnetic pulse or ultrasound train has two major advantages over previous treatments that incorporate a single short or prolonged (long) pulse. First, the short individual pulses (preferably sub-seconds) in the frequency activate cellular reconfiguration mechanisms such as the activation of the HSP with higher reaction speed constants than those that operate in larger time scales (minute or hour). Second, the repeated pulses in the treatment provide large thermal spikes (in the order of 10,000) that allow the cell repair system to more quickly overcome the activation energy barrier that separates a cellular state.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 77/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 77/162
64/98 disfuncional do estado funcional desejado. 0 resultado líquido é um limiar terapêutico reduzido, no sentido de que uma potência média aplicada mais baixa e a energia total aplicada podem ser usadas para atingir a meta de tratamento desej ada.64/98 dysfunctional of the desired functional state. The net result is a low therapeutic threshold, in the sense that a lower average applied power and the total applied energy can be used to achieve the desired treatment goal.
[000127] As limitações de potência nos lasers de diodo micropulsados atuais exigem uma duração de exposição razoavelmente longa. Quanto maior a exposição, mais importante é a capacidade de dissipação de calor do ponto central em direção ao tecido não exposto nas margens do ponto de laser. Assim, o feixe de luz laser micropulsado de um laser de diodo de 810 nm deve ter uma duração de envelope de exposição de 500 milissegundos ou menos e, preferivelmente, aproximadamente 300 milissegundos. É claro que, se os lasers de diodo micropulsados se tornarem mais poderosos, a duração da exposição deve ser diminuída de acordo.[000127] Power limitations in today's micropulsed diode lasers require a reasonably long exposure duration. The greater the exposure, the more important is the ability to dissipate heat from the central point towards the unexposed tissue at the edges of the laser point. Thus, the micro-pulsed laser beam of an 810 nm diode laser should have an exposure envelope life of 500 milliseconds or less and, preferably, approximately 300 milliseconds. Of course, if the micro-pulsed diode lasers become more powerful, the duration of exposure should be shortened accordingly.
[000128] Além das limitações de potência, outro parâmetro da presente invenção é o ciclo de trabalho ou a frequência do trem de micropulsos ou o comprimento do tempo de relaxamento térmico entre impulsos consecutivos. Verificou-se que o uso de um ciclo de trabalho de 10% ou superior ajustado para fornecer laser micropulsado a uma irradiância em níveis de MPE semelhantes aumenta significativamente o risco de lesão celular letal. No entanto, ciclos de menos de 10%, e preferivelmente 5% ou menos, demonstram elevação térmica e tratamento adequados no nível da célula MPE para estimular uma resposta biológica, mas permanecem abaixo do nível esperado para produzir lesão celular letal. Quanto menor o ciclo de trabalho, no entanto, maior a duração do envelope de exposição e, em alguns casos, pode exceder 500 milissegundos.[000128] In addition to the power limitations, another parameter of the present invention is the duty cycle or the frequency of the micropulse train or the length of the thermal relaxation time between consecutive pulses. It has been found that the use of a duty cycle of 10% or higher adjusted to provide micropulsed laser to an irradiance at similar MPE levels significantly increases the risk of lethal cell injury. However, cycles of less than 10%, and preferably 5% or less, demonstrate adequate thermal elevation and treatment at the level of the MPE cell to stimulate a biological response, but remain below the level expected to produce lethal cell damage. The shorter the duty cycle, however, the longer the duration of the exposure envelope and, in some cases, can exceed 500 milliseconds.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 78/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 78/162
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[000129] Cada micropulso dura uma fração de milissegundos, normalmente entre 50 microssegundos e 100 microssegundos de duração. Assim, para a duração do envelope de exposição de 300 a 500 milissegundos e em um ciclo de trabalho de menos de 5%, há uma quantidade significativa de tempo gasto entre os micropulsos para permitir o tempo de relaxamento térmico entre pulsos consecutivos. Tipicamente, é necessário um atraso entre 1 e 3 milissegundos e, preferivelmente, aproximadamente milissegundos, do tempo de relaxamento térmico entre impulsos consecutivos. Para o tratamento adequado, as células são tipicamente expostas ou atingidas entre 50 e 200 vezes e, preferivelmente, entre 75 e 150 em cada localização e com 1 a milissegundos de tempo de relaxamento ou de intervalo, o tempo total de acordo com as modalidades descritas anteriormente para tratar uma determinada área que está sendo exposta a pontos de laser é geralmente menor que um segundo, como entre 100 milissegundos e 600 milissegundos em média. O tempo de relaxamento térmico é necessário para não superaquecer as células dentro desse local ou ponto e para evitar que as células sejam danificadas ou destruídas. Apesar de períodos de tempo de 100 a 600 milissegundos não parecerem longos, dado o pequeno tamanho dos pontos de laser e a necessidade de tratar uma área relativamente grande do tecido alvo, o tratamento de todo o tecido alvo toma uma quantidade significativa de tempo, particularmente para um paciente que está em tratamento.[000129] Each micropulse lasts a fraction of milliseconds, typically between 50 microseconds and 100 microseconds in duration. Thus, for the duration of the exposure envelope of 300 to 500 milliseconds and in a duty cycle of less than 5%, there is a significant amount of time spent between the micropulses to allow for the thermal relaxation time between consecutive pulses. Typically, a delay of between 1 and 3 milliseconds and, preferably, approximately milliseconds, of the thermal relaxation time between consecutive pulses is required. For proper treatment, cells are typically exposed or hit between 50 and 200 times, and preferably between 75 and 150 at each location and with 1 to milliseconds of relaxation time or interval, the total time according to the described modalities previously to treat a particular area being exposed to laser points is generally less than a second, such as between 100 milliseconds and 600 milliseconds on average. The thermal relaxation time is necessary in order not to overheat the cells within that location or point and to prevent the cells from being damaged or destroyed. Although periods of time from 100 to 600 milliseconds may not seem long, given the small size of the laser points and the need to treat a relatively large area of the target tissue, treatment of the entire target tissue takes a significant amount of time, particularly for a patient being treated.
[000130] Outras fontes de energia pulsadas, incluindo microondas, radiofrequência e ultrassom também são, preferivelmente, pulsadas na natureza e têm ciclos de funcionamento e/ou frequências de pulso e, assim, atrasos de[000130] Other pulsed energy sources, including microwaves, radiofrequencies and ultrasound are also preferably pulsed in nature and have duty cycles and / or pulse frequencies and thus delay
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66/98 tempo ou intervalos entre aplicações de energia de micropulso ao tecido alvo. Além disso, o tecido alvo previamente tratado com o micropulso da energia deve dissipar naturalmente o calor criado pela aplicação de energia de modo a não exceder um nível de temperatura superior predeterminado que podería danificar permanentemente ou mesmo destruir as células do tecido alvo. Tipicamente, a área ou volume do tecido alvo a ser tratado é muito maior que a área ou volume do tecido alvo que é tratado em qualquer momento pelas fontes de energia, mesmo que múltiplos feixes de energia sejam criados e aplicados ao tecido alvo.66/98 time or intervals between applications of micropulse energy to the target tissue. In addition, the target tissue previously treated with the energy micropulse must naturally dissipate the heat created by the application of energy so as not to exceed a predetermined upper temperature level that could permanently damage or even destroy the cells of the target tissue. Typically, the area or volume of the target tissue to be treated is much larger than the area or volume of the target tissue that is treated at any time by the energy sources, even if multiple bundles of energy are created and applied to the target tissue.
[000131] Consequentemente, a presente invenção pode utilizar o intervalo entre aplicações consecutivas na mesma localização para aplicar energia a uma segunda área de tratamento, ou áreas adicionais, do tecido alvo que está espaçado da primeira área de tratamento. A energia pulsada é devolvida ao primeiro local de tratamento, ou locais de tratamento anteriores, dentro do intervalo de tempo predeterminado, de modo a proporcionar tempo de relaxamento térmico suficiente entre pulsos consecutivos, mas também tratar suficientemente as células nesses locais ou áreas adequadamente, aumentando suficientemente a temperatura dessas células ao longo do tempo aplicando repetidamente a energia a esse local de modo a alcançar os benefícios terapêuticos desejados da invenção.[000131] Consequently, the present invention can use the interval between consecutive applications at the same location to apply energy to a second treatment area, or additional areas, of the target tissue that is spaced from the first treatment area. The pulsed energy is returned to the first treatment site, or previous treatment sites, within the predetermined time interval, in order to provide sufficient thermal relaxation time between consecutive pulses, but also to sufficiently treat cells in those locations or areas properly, increasing sufficiently the temperature of these cells over time by repeatedly applying energy to that location in order to achieve the desired therapeutic benefits of the invention.
[000132] É importante retornar a um local previamente tratado dentro de um período predeterminado de tempo para permitir que a área resfrie suficientemente durante esse período, mas também para tratá-la dentro da janela de tempo necessária. No caso das aplicações de energia pulsada de luz laser, a luz laser é devolvida ao local previamente tratado dentro de um a[000132] It is important to return to a previously treated location within a predetermined period of time to allow the area to cool sufficiently during that period, but also to treat it within the required time window. In the case of pulsed laser light applications, the laser light is returned to the previously treated location within one to
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 80/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 80/162
67/98 três milissegundos e, preferivelmente, aproximadamente dois milissegundos, pois não se pode esperar um ou dois segundos e retornar a uma área previamente tratada que ainda não recebeu o tratamento completo necessário, pois o tratamento não será tão efetivo ou talvez nem efetivo. No entanto, durante esse intervalo de tempo, tipicamente cerca de 2 milissegundos, pelo menos uma outra área e tipicamente múltiplas áreas, podem ser tratados com uma aplicação de luz laser, uma vez que os impulsos de luz do laser são tipicamente de 50 segundos a 100 microssegundos de duração. Isto é referido aqui como microdeslocamento. O número de áreas adicionais que podem ser tratadas é limitado apenas pela duração do micopulso e pela capacidade de mover de forma controlada os feixes de luz de uma área para outra.67/98 three milliseconds and, preferably, approximately two milliseconds, as you cannot wait a second or two and return to a previously treated area that has not yet received the necessary complete treatment, as the treatment will not be as effective or perhaps not even effective. However, during that time, typically about 2 milliseconds, at least one other area and typically multiple areas, can be treated with a laser light application, as the laser light pulses are typically 50 seconds at 100 microseconds in duration. This is referred to here as microdisplacement. The number of additional areas that can be treated is limited only by the duration of the mycopulse and the ability to move light beams from one area to another in a controlled manner.
[000133] Atualmente, cerca de quatro áreas adicionais que estão suficientemente espaçadas umas das outras podem ser tratadas durante os intervalos de relaxamento térmico começando com uma primeira área de tratamento quando se utiliza luz laser. Assim, múltiplas áreas podem ser tratadas, pelo menos parcialmente, durante o envelope de exposição de 200 a 500 milissegundos para a primeira área. Assim, em um único intervalo de tempo, em vez de apenas 100 pontos de luz simultâneos serem aplicados a uma área de tratamento, aproximadamente 500 pontos de luz podem ser aplicados durante esse intervalo de tempo em diferentes áreas de tratamento. Este seria o caso, por exemplo, de um feixe de luz laser com um comprimento de onda de 810 nm. Para comprimentos de onda mais curtos, como 572 nm, até mesmo um número maior de locais individuais pode ser exposto aos feixes de laser para criar pontos de luz. Assim, em vez de um máximo de aproximadamente[000133] Currently, about four additional areas that are sufficiently spaced from each other can be treated during thermal relaxation intervals starting with a first treatment area when using laser light. Thus, multiple areas can be treated, at least partially, during the 200 to 500 millisecond exposure envelope for the first area. Thus, in a single time interval, instead of just 100 simultaneous light points being applied to a treatment area, approximately 500 light points can be applied during that time in different treatment areas. This would be the case, for example, with a beam of laser light with a wavelength of 810 nm. For shorter wavelengths, such as 572 nm, even a larger number of individual locations can be exposed to laser beams to create points of light. So, instead of a maximum of approximately
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400 pontos simultâneos, aproximadamente 2.000 pontos poderíam ser cobertos durante o intervalo entre os tratamentos com micropulso para uma determinada área ou localização. Tipicamente, cada local tem entre 50 e 200 e, mais tipicamente, entre 75 e 150, aplicações leves aplicadas ao longo da duração do envelope de exposição(tipicamente 200 a 500 milissegundos) para alcançar o tratamento desejado. De acordo com uma modalidade da presente invenção, a luz laser seria reaplicada a áreas previamente tratadas em sequência durante os intervalos de tempo de relavagem para cada área ou localização. Isto ocorrería repetidamente até que um número predeterminado de aplicações de luz laser em cada área a ser tratada fosse alcançado.400 simultaneous points, approximately 2,000 points could be covered during the interval between micropulse treatments for a given area or location. Typically, each site has between 50 and 200 and, more typically, between 75 and 150, light applications applied over the duration of the exposure envelope (typically 200 to 500 milliseconds) to achieve the desired treatment. In accordance with an embodiment of the present invention, the laser light would be reapplied to previously treated areas in sequence during the rewash time intervals for each area or location. This would occur repeatedly until a predetermined number of laser light applications in each area to be treated were achieved.
[000134] Da mesma forma, um ou mais feixes de micro-ondas, radiofrequência e/ou ultrassom poderíam ser aplicados a segundas áreas de tratamento adicionais do tecido alvo, separadas da primeira área de tratamento, e após um intervalo pré-determinado de retorno, se necessário, para a primeira área de tratamento do tecido alvo para reaplicar a energia pulsada para o mesmo. A energia pulsada pode ser reaplicada a uma área previamente tratada em sequência, durante os intervalos de tempo de relaxamento para cada área ou localização, até que um número desejado de aplicações tenha sido alcançado para cada área de tratamento. As áreas de tratamento devem ser separadas por pelo menos uma distância mínima predeterminada para permitir o relaxamento térmico e a dissipação e evitar danos térmicos aos tecidos. Os parâmetros de energia pulsada, incluindo comprimento de onda ou frequência, ciclo de serviço e duração da frequência de pulso são selecionados para elevar a temperatura do tecido alvo até[000134] Likewise, one or more microwave, radiofrequency and / or ultrasound beams could be applied to additional second treatment areas of the target tissue, separated from the first treatment area, and after a predetermined return interval , if necessary, for the first treatment area of the target tissue to reapply the pulsed energy to it. The pulsed energy can be reapplied to a previously treated area in sequence, during the relaxation time intervals for each area or location, until a desired number of applications have been reached for each treatment area. The treatment areas must be separated by at least a predetermined minimum distance to allow for thermal relaxation and dissipation and to avoid thermal damage to tissues. Pulsed energy parameters, including wavelength or frequency, duty cycle and pulse frequency duration are selected to raise the temperature of the target tissue to
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 82/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 82/162
69/98 °C, como aproximadamente entre 6 ° a 11 °C, durante a aplicação da fonte de energia pulsada ao tecido alvo para conseguir um efeito terapêutico, tal como estimulando a produção de HSP dentro das células. No entanto, as células do tecido alvo devem ter um período de tempo para dissipar o calor de modo que o aumento médio da temperatura do tecido durante vários minutos seja mantido a um nível predeterminado ou abaixo dele, como 6°C ou menos, ou mesmo 1°C ou menos, durante vários minutos, para não danificar permanentemente o tecido alvo.69/98 ° C, as approximately between 6 ° to 11 ° C, during the application of the pulsed energy source to the target tissue to achieve a therapeutic effect, such as stimulating the production of HSP within the cells. However, the cells of the target tissue must have a period of time to dissipate heat so that the average rise in tissue temperature over several minutes is maintained at or below a predetermined level, such as 6 ° C or less, or even 1 ° C or less, for several minutes, to not permanently damage the target tissue.
[000135] Isto é ilustrado esquematicamente nas FIGS. 37A a 37D. A FIG. 37A ilustra com círculos sólidos uma primeira área tendo feixes de energia, tais como feixes de luz laser, aplicada a ela como uma primeira aplicação. Os feixes são deslocados de forma controlada ou microsdeslocados para uma segunda área de exposição, seguidos por uma terceira área de exposição e uma quarta área de exposição, como ilustrado na FIG. 37B, até que os locais na primeira área de exposição necessitem ser novamente tratados por meio de veículos aplicados novamente dentro do intervalo de tempo de relaxamento térmico. Os locais dentro da primeira área de exposição teriam então feixes de energia reaplicados aos mesmos, como ilustrado na FIG. 37C. Exposições secundárias ou subsequentes ocorreríam em cada área de exposição, como ilustrado na FIG. 37D pelos pontos ou círculos cada vez mais sombreados até que o número desejado de exposições ou golpes ou aplicações de energia na área do tecido alvo tenha sido alcançado para tratar terapeuticamente estas áreas, ilustradas diagramaticamente pelos círculos em preto na área de exposição 1 na FIG. 37D. Quando uma primeira área de exposição ou[000135] This is illustrated schematically in FIGS. 37A to 37D. FIG. 37A illustrates with solid circles a first area having beams of energy, such as beams of laser light, applied to it as a first application. The beams are moved in a controlled way or microscoupled to a second exposure area, followed by a third exposure area and a fourth exposure area, as illustrated in FIG. 37B, until the sites in the first exposure area need to be treated again by means of vehicles applied again within the thermal relaxation time interval. The locations within the first exposure area would then have energy bundles reapplied to them, as illustrated in FIG. 37C. Secondary or subsequent exposures would occur in each exposure area, as illustrated in FIG. 37D by the increasingly shaded points or circles until the desired number of exposures or blows or applications of energy in the target tissue area has been reached to therapeutically treat these areas, illustrated diagrammatically by the black circles in the exposure area 1 in FIG. 37D. When a first exhibition area or
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 83/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 83/162
70/98 anterior for concluída, isso permite que o sistema adicione uma área de exposição adicional, processo esse que é repetido até que toda a área a ser tratada tenha sido totalmente tratada. Deve ser entendido que o uso de círculos sólidos, círculos de linha quebrada, círculos parcialmente sombreados e círculos totalmente sombreados são apenas para fins explicativos, como de fato a exposição da energia ou luz laser de acordo com a presente invenção é invisível e não detectável tanto ao olho humano quanto por dispositivos e técnicas de detecção conhecidos.70/98 is completed, this allows the system to add an additional exposure area, a process that is repeated until the entire area to be treated has been fully treated. It should be understood that the use of solid circles, broken line circles, partially shaded circles and fully shaded circles are for explanatory purposes only, as in fact the exposure of energy or laser light according to the present invention is invisible and not detectable either the human eye and by known detection devices and techniques.
[000136] Áreas de exposição adjacentes devem ser separadas por pelo menos uma distância mínima predeterminada para evitar danos térmicos ao tecido. Tal distância é de pelo menos 0,5 de diâmetro da localização ou área tratada imediatamente precedente e mais preferivelmente entre 1 e 2 distâncias de diâmetro. Tal espaçamento se refere aos locais realmente tratados em uma área de exposição anterior. É contemplado pela presente invenção que uma área relativamente grande pode realmente incluir múltiplas áreas de exposição que são deslocadas de uma maneira diferente da ilustrada na FIG. 37. Por exemplo, as áreas de exposição podem compreender as linhas finas ilustradas nas FIGS. 25 e 26, que seriam repetidamente expostos em sequência até que todas as áreas necessárias estivessem totalmente expostas e tratadas. De acordo com a presente invenção, o tempo necessário para tratar a área a ser tratada é significativamente reduzido, tal como por um fator de 4 ou 5 vezes, de tal modo que uma única sessão de tratamento leva muito menos tempo para que o médico e o paciente não precisem ficar desconfortáveis por um período tão longo de tempo.[000136] Adjacent exposure areas must be separated by at least a predetermined minimum distance to avoid thermal damage to the fabric. Such a distance is at least 0.5 in diameter from the immediately preceding location or treated area and more preferably between 1 and 2 distances in diameter. Such spacing refers to the places actually treated in a previous exhibition area. It is contemplated by the present invention that a relatively large area can actually include multiple areas of exposure that are shifted in a different way than illustrated in FIG. 37. For example, the display areas may comprise the fine lines illustrated in FIGS. 25 and 26, which would be repeatedly exposed in sequence until all necessary areas were fully exposed and treated. According to the present invention, the time needed to treat the area to be treated is significantly reduced, such as by a factor of 4 or 5 times, so that a single treatment session takes much less time for the doctor and the patient does not need to be uncomfortable for such a long period of time.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 84/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 84/162
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[000137] De acordo com esta modalidade da invenção da aplicar um ou mais feixes de tratamento de uma só vez, e mover os feixes de tratamento para uma série de novos locais, então devolver os feixes para retratar o mesmo local ou área repetidamente também requer menos energia em comparação com a metodologia de manter os feixes nos mesmos locais ou área durante toda a duração do envelope de exposição. Com referência às FIGS. 38 a 40, existe uma relação linear entre o comprimento do pulso e a potência necessária, mas existe uma relação logarítmica entre o calor gerado.[000137] According to this modality of the invention of applying one or more treatment bundles at once, and moving the treatment bundles to a series of new locations, then returning the bundles to depict the same location or area repeatedly also requires less energy compared to the methodology of keeping the beams in the same locations or area for the duration of the exposure envelope. With reference to FIGS. 38 to 40, there is a linear relationship between the pulse length and the required power, but there is a logarithmic relationship between the heat generated.
[000138] Com referência à FIG. 38, é apresentado um gráfico em que o eixo x representa o Log da potência média em watts de um laser e o eixo y representa o tempo de tratamento, em segundos. A curva inferior é para tratamento panmacular e a curva superior é para tratamento panretinal. Isso seria para um feixe de luz laser com um tempo de micropulsação de 50 microssegundos, um período de 2 milissegundos de tempo entre[000138] With reference to FIG. 38, a graph is shown in which the x-axis represents the Log of the average power in watts of a laser and the y-axis represents the treatment time, in seconds. The lower curve is for panmacular treatment and the upper curve is for panretinal treatment. This would be for a beam of laser light with a micropulse time of 50 microseconds, a period of 2 milliseconds between
exigindo 7.000 pontos panmaculares totais e a área panretinal o e 3,30 , exigindo 42.000 pontos de laser para cobertura total. Cada ponto de RPE requer uma energia mínima para que o seu mecanismo de reposição seja adequadamente ativado, de acordo com a presente invenção, a saber, 38,85 joules para panmacular e 233,1 joules para panretinal. Como seria de esperar, quanto menor o tempo de tratamento, maior a potência média necessária. No entanto, existe um limite superior na potênciarequiring 7,000 total panmacular points and the panretinal area o and 3.30, requiring 42,000 laser points for full coverage. Each point of RPE requires minimum energy for its replacement mechanism to be properly activated, according to the present invention, namely, 38.85 joules for panmacular and 233.1 joules for panretinal. As expected, the shorter the treatment time, the greater the average power required. However, there is an upper limit on the power
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 85/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 85/162
72/98 média permitida, o que limita o quão curto o tempo de tratamento pode ser.72/98 average allowed, which limits how short the treatment time can be.
[000139] Como mencionado anteriormente, não há apenas restrições de energia em relação à luz laser disponível e usada, mas também com relação à quantidade de energia que pode ser aplicada no olho sem danificar o tecido ocular. Por exemplo, o aumento de temperatura na lente do olho é limitado, tal como entre 4°C, de modo a não sobreaquecer e danificar a lente, tal como causar cataratas. Assim, uma potência média de 7,52 watts podería elevar a temperatura da lente para aproximadamente 4°C. Esta limitação de potência aumenta o tempo mínimo de tratamento.[000139] As mentioned earlier, there are not only energy restrictions in relation to the available and used laser light, but also in relation to the amount of energy that can be applied to the eye without damaging the eye tissue. For example, the temperature rise in the lens of the eye is limited, such as between 4 ° C, so as not to overheat and damage the lens, such as causing cataracts. Thus, an average power of 7.52 watts could raise the temperature of the lens to approximately 4 ° C. This power limitation increases the minimum treatment time.
[000140] Contudo, com referência à FIG. 39, a potência total por pulso requerida é menor no caso do microdeslocamento de mover repetida e sequencialmente os pontos de laser e regressar para locais previamente tratados, de modo que a energia total distribuída e a potência média total durante o tempo de tratamento sejam as mesmas. As FIGS. 39 e 40 mostram como a potência total depende do tempo de tratamento. Isto é apresentado na FIG. 39 para tratamento panmacular e na FIG. 40 para tratamento panretinal. A linha ou curva superior e sólida representa a modalidade onde não existem microdeslocamentos aproveitando o intervalo de tempo de relaxamento térmico, tal como descrito e ilustrado na FIG. 24, enquanto a linha tracejada inferior representa a situação para tais microdeslocamentos, tal como descrito e ilustrado na FIG.[000140] However, with reference to FIG. 39, the total pulse power required is lower in the case of the microdisplacement of moving the laser points repeatedly and sequentially and returning to previously treated locations, so that the total energy distributed and the total average power during the treatment time are the same . FIGS. 39 and 40 show how the total potency depends on the treatment time. This is shown in FIG. 39 for panmacular treatment and in FIG. 40 for panretinal treatment. The top and solid line or curve represents the mode where there are no microdisplacements taking advantage of the thermal relaxation time interval, as described and illustrated in FIG. 24, while the lower dashed line represents the situation for such micro displacements, as described and illustrated in FIG.
37. As FIGS. 39 e 40 mostram que, para um dado tempo de tratamento, a potência total de pico é menor com os microdeslocamentos que sem os microdeslocamentos. Isto significa gue menos energia é necessária para um dado tempo de37. FIGS. 39 and 40 show that, for a given treatment time, the total peak power is lower with microdisplacements than without microdisplacements. This means that less energy is needed for a given
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 86/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 86/162
73/98 tratamento, utilizando a modalidade do microdeslocamento da presente invenção. Alternativamente, a potência de pico permitida pode ser usada com vantagem, reduzindo o tempo total de tratamento.73/98 treatment, using the microdisplacement modality of the present invention. Alternatively, the permissible peak power can be used to advantage, reducing the total treatment time.
[000141] Assim, de acordo com as FIGS. 38 a 40, uma potência de log de 1,0(10 watts) exigiría um tempo total de tratamento de 20 segundos, utilizando a modalidade do microdeslocamento da presente invenção, como aqui descrito. Isso levaria mais de 2 minutos sem os microdeslocamentos e, em vez disso, deixaria os feixes de luz micropulsados no mesmo local ou área durante toda a duração do envelope de tratamento. Existe um tempo mínimo de tratamento de acordo com a potência. No entanto, este tempo de tratamento com microdeslocamento é muito menor que sem microdeslocamento. Uma vez que a potência do laser requerido é muito menor com o microdeslocamento, é possível aumentar a potência em alguns casos, a fim de reduzir o tempo de tratamento para uma dada área de tratamento da retina. O produto do tempo de tratamento e a potência média são fixados para uma dada área de tratamento, de modo a conseguir o tratamento terapêutico de acordo com a presente invenção. Isto pode ser implementado, por exemplo, aplicando um número maior de feixes ou pontos terapêuticos de luz laser simultaneamente a uma potência reduzida. Evidentemente, uma vez que os parâmetros da luz laser são selecionados para serem terapeuticamente eficazes, mas não destrutivos ou permanentemente prejudiciais para as células, não são necessários feixes de orientação ou rastreamento, apenas os feixes de tratamento, uma vez que todas as áreas podem ser tratadas de acordo com a presente invenção.[000141] Thus, according to FIGS. 38 to 40, a log power of 1.0 (10 watts) would require a total treatment time of 20 seconds, using the microdisplacement modality of the present invention, as described herein. This would take more than 2 minutes without the microdisplaces and, instead, leave the micropulsed light beams in the same location or area for the entire duration of the treatment envelope. There is a minimum treatment time according to the power. However, this treatment time with microdisplacement is much less than without microdisplacement. Since the laser power required is much less with microdisplacement, it is possible to increase the power in some cases, in order to reduce the treatment time for a given retinal treatment area. The product of the treatment time and the average power are fixed for a given treatment area, in order to achieve the therapeutic treatment according to the present invention. This can be implemented, for example, by applying a larger number of beams or therapeutic laser light points simultaneously at reduced power. Of course, since the laser light parameters are selected to be therapeutically effective, but not destructive or permanently harmful to cells, no guidance or tracking beams are needed, only treatment beams, since all areas can be treated in accordance with the present invention.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 87/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 87/162
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[000142] Embora a presente invenção seja descrita para uso em conjunto com um laser micropulsado, teoricamente um laser de onda continua podería potencialmente ser usado em vez de um laser micropulsado. No entanto, com o laser de ondas continuas, há preocupação de superaquecimento, pois o laser é deslocado de um local para outro, pois o laser não para e pode haver vazamento de calor e superaquecimento entre as áreas de tratamento. Assim, embora seja teoricamente possível usar um laser de ondas contínuas, na prática não é ideal e o laser micropulsado é preferido.[000142] Although the present invention is described for use in conjunction with a micropulse laser, theoretically a continuous wave laser could potentially be used instead of a micropulse laser. However, with the continuous wave laser, there is concern about overheating, as the laser is moved from one location to another, as the laser does not stop and there may be heat leakage and overheating between the treatment areas. Thus, although it is theoretically possible to use a continuous wave laser, in practice it is not ideal and the micropulsed laser is preferred.
[000143] Enquanto a informação fornecida em conjunto com os gráficos 38 a 40 é derivada de observações e cálculos de feixes de luz laser como fonte de energia aplicada ao tecido da retina do olho, acredita-se que a aplicação de luz laser pulsada a outro tecido conseguirá resultados semelhantes em que o movimento dos feixes de tratamento para uma série de novos locais, então trazendo os feixes de volta para tratar repetidamente o mesmo local ou área repetidamente não apenas economizará tempo, mas também exigirá menos energia em comparação com a metodologia de manter os feixes no mesmo local ou área durante a duração total do envelope de exposição. Da mesma forma, acredita-se que essa conservação de energia também será alcançada com outras fontes de energia pulsada, incluindo fontes de energia de micro-ondas, radiofrequência e ultrassom.[000143] While the information provided in conjunction with charts 38 to 40 is derived from observations and calculations of laser light beams as a source of energy applied to the retinal tissue of the eye, it is believed that the application of pulsed laser light to another tissue will achieve similar results in that the movement of the treatment bundles to a series of new locations, then bringing the bundles back to repeatedly treat the same location or area repeatedly will not only save time, but will also require less energy compared to the keep the bundles in the same location or area for the entire duration of the exposure envelope. Likewise, it is believed that this energy conservation will also be achieved with other sources of pulsed energy, including microwave, radiofrequency and ultrasound energy sources.
[000144] De acordo com a técnica de microdeslocamento descrita anteriormente, o deslocamento ou o direcionamento do padrão de feixes de luz pode ser feito pelo uso de um mecanismo de varredura óptica, tal como o ilustrado e descrito em conjunto com as FIGS. 22 e 23. Para situações em que o comprimento de[000144] According to the microdisplacement technique described above, the displacement or direction of the light beam pattern can be done using an optical scanning mechanism, such as that illustrated and described together with FIGS. 22 and 23. For situations where the length of
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75/98 onda da iluminação ou da energia é muito menor que a distância até o volume a ser iluminado ou exposto, o direcionamento pode ser realizado usando arranjos em fases. A iluminação ou energia neste caso é dito ser o campo distante. Arranjos em fases podem ser usados para a aplicação de iluminação de micro-ondas e ultrassom ou mesmo para a fonte de feixe de luz laser.75/98 wave of illumination or energy is much less than the distance to the volume to be illuminated or exposed, the targeting can be performed using phased arrangements. The lighting or energy in this case is said to be the distant field. Phased arrangements can be used for the application of microwave and ultrasound lighting or even for the laser beam source.
[000145] O direcionamento para micro-ondas, ultrassom e até mesmo para fontes de energia laser pode ser feito pelo uso de múltiplas fontes que fornecem um arranjo. A ideia básica para direcionar o padrão de radiação de iluminação de um arranjo é a interferência construtiva(e destrutiva) entre a radiação dos membros individuais do arranjo de fontes. Com referência à FIG. 41, para ilustrar isso, é necessário apenas considerar dois membros adjacentes do arranjo. A FIG. 41 representa a frente de onda originada de duas fontes adj acentes.[000145] The targeting for microwaves, ultrasound and even for laser energy sources can be done through the use of multiple sources that provide an arrangement. The basic idea for directing the lighting radiation pattern of an array is the constructive (and destructive) interference between the radiation of the individual members of the array of sources. With reference to FIG. 41, to illustrate this, it is only necessary to consider two adjacent members of the arrangement. FIG. 41 represents the wavefront originating from two adjacent sources.
[000146] É evidente que para uma frente de onda que é representada em um ângulo Θ com relação à distância entre as duas fontes, a amplitude da onda da fonte à esquerda é proporcional a exp[icot] enquanto a amplitude da onda da fonte à direita é proporcional a exp[icot - kasinQ -φ] , em que ω é a frequência angular da radiação e k = 2π/λ.[000146] It is evident that for a wavefront that is represented at an angle Θ with respect to the distance between the two sources, the amplitude of the wave from the source on the left is proportional to exp [icot] while the amplitude of the wave from the source to right is proportional to exp [icot - kasinQ -φ], where ω is the angular frequency of radiation and k = 2π / λ.
[000147] Para interferência construtiva, estas duas ondas devem estar em fase, ou seja, çconstrutivo = kasinQ + 2nn [1][000147] For constructive interference, these two waves must be in phase, that is, çconstrutivo = kasinQ + 2nn [1]
[000148] Para interferência destrutiva, essas duas ondas devem estar fora de fase, ou seja, çdestrutivo = kasinQ +(2n +1) π [2][000148] For destructive interference, these two waves must be out of phase, that is, çdestructive = kasinQ + (2n +1) π [2]
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[000149] Assim, a iluminação será grande nas direções Θ dadas por sinQ =(l/ka) [çconstrutivo-2nn] [3][000149] Thus, the illumination will be great in the directions Θ given by sinQ = (l / ka) [çconstrutivo-2nn] [3]
[000150] Em outras palavras, a radiação pode ser direcionada para diferentes direções desejadas Θ simplesmente escolhendo diferentes intervalos φ.[000150] In other words, the radiation can be directed in different desired directions Θ simply by choosing different intervals φ.
[000151] Os intervalos podem ser introduzidos eletronicamente nos circuitos para excitar as fontes de radiação. Os meios para fazer isto também foram bem discutidos na literatura publicada: circuitos de intervalo analógico estão disponíveis, bem como circuitos de intervalo digital.[000151] The intervals can be introduced electronically in the circuits to excite the sources of radiation. The means to do this have also been well discussed in the published literature: analog range circuits are available, as well as digital range circuits.
[000152] Os padrões de radiação para micro-ondas, ultrassom e fontes de laser são bem direcionados. Se estimarmos a divergência do feixe de radiação de uma fonte de dimensão transversal 2b pela expressão do disco Airy[000152] The radiation standards for microwaves, ultrasound and laser sources are well targeted. If we estimate the divergence of the radiation beam from a source of transversal dimension 2b by the expression of the Airy disk
01/2 =0,6 À/b [4]01/2 = 0.6 À / b [4]
[000153] Então, a uma distância alvo D da fonte, a meia largura w da região iluminada é aproximadamente w = 0,6 ÀD/b [5][000153] So, at a target distance D from the source, the half width w of the illuminated region is approximately w = 0.6 ÀD / b [5]
[000154] Se precisarmos que a separação das regiões iluminadas seja 2w, então a separação da fonte s é de aproximadamente 3w: a = 1,8 ÀD/b [6][000154] If we need the separation of the illuminated regions to be 2w, then the separation of the source s is approximately 3w: a = 1.8 ÀD / b [6]
[000155] Esta pode ser uma pequena separação se o tamanho da fonte for escolhido para ser muito maior que o comprimento de onda da radiação.[000155] This can be a small separation if the font size is chosen to be much larger than the radiation's wavelength.
[000156] Por exemplo, para o ultrassom, suponha que tenhamos uma fonte de 5 MHz com uma dimensão transversal de 1 cm e suponha que a distância desejada seja de 10 cm. Então a distância de separação é de ~ 0,5 cm.[000156] For example, for ultrasound, suppose we have a 5 MHz source with a transversal dimension of 1 cm and suppose that the desired distance is 10 cm. Then the separation distance is ~ 0.5 cm.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 90/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 90/162
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[000157] Como outro exemplo, uma fonte de chifre de ganho padrão de micro-ondas disponível comercialmente, operando em 140 a 220 GHz tem dimensões transversais de 13,9 mm por 10,8 mm e uma dimensão de profundidade de 32,2 mm. Para 200 GHz, o comprimento de onda é de 0,15 cm e para uma distância alvo de 10 cm, a largura alvo dada pela equação [5] é 1,2 x 0,15 x 10/0,6 = 3 cm. Para o espaçamento dos chifres, eq. [6] então dá 9 cm.[000157] As another example, a commercially available standard microwave gain horn source operating at 140 to 220 GHz has cross-sectional dimensions of 13.9 mm by 10.8 mm and a depth dimension of 32.2 mm . For 200 GHz, the wavelength is 0.15 cm and for a target distance of 10 cm, the target width given by equation [5] is 1.2 x 0.15 x 10 / 0.6 = 3 cm. For the spacing of the horns, eq. [6] then gives 9 cm.
[000158] Em seguida, aplique as eqs. [4] a [6] para obter estimativas aproximadas de um arranjo direcionável de radiação laser de 810 nm. Suponha b = 2x810 nm e suponha D = 1 mm. Então as eqs. [4] a [6] fornecem Θ1/2 = 0,3, w = 0,3 mm e a = 0,9 mm.[000158] Then apply the eqs. [4] to [6] to obtain approximate estimates of a directional array of 810 nm laser radiation. Suppose b = 2x810 nm and suppose D = 1 mm. Then the eqs. [4] to [6] provide Θ1 / 2 = 0.3, w = 0.3 mm and a = 0.9 mm.
[000159] Para a aplicação de radiofrequência, no entanto, o comprimento de onda da radiação de radiofrequência é tipicamente muito maior que as dimensões de um corpo humano. Nesse caso, diz-se que o volume de tratamento está no campo próximo da fonte de radiofrequência. Arranjos em fases não são úteis em campo próximo e é necessário um método diferente de direcionamento.[000159] For the application of radio frequency, however, the wavelength of radio frequency radiation is typically much larger than the dimensions of a human body. In this case, it is said that the treatment volume is in the field close to the radio frequency source. Phased arrangements are not useful in the near field and a different method of targeting is needed.
[000160] Para o tratamento por radiofrequência, o comprimento de onda da radiação é muito maior que as dimensões do corpo. Assim, para 3 a 6 MHz, os comprimentos de onda variam de 10.000 cm a 5.000 cm. Assim, a região alvo no corpo está no campo próximo da fonte, isto é, a distância e as dimensões do alvo são muito menores que o comprimento de onda da radiação de RF. Isso significa que os campos de tratamento relevantes não são campos de radiação (como eram no caso de tratamentos de micro-ondas, ultrassom e laser), mas sim campos de indução.[000160] For radiofrequency treatment, the wavelength of the radiation is much greater than the dimensions of the body. Thus, for 3 to 6 MHz, the wavelengths vary from 10,000 cm to 5,000 cm. Thus, the target region in the body is in the field close to the source, that is, the distance and dimensions of the target are much smaller than the wavelength of the RF radiation. This means that the relevant treatment fields are not radiation fields (as they were in the case of microwave, ultrasound and laser treatments), but induction fields.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 91/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 91/162
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[000161] O campo de indução de uma bobina de RF é apenas grande sobre dimensões comparáveis à dimensão da bobina. Os campos magnéticos de indução caem rapidamente como l/r3 para distâncias maiores que isso. Assim, para uma bobina na superfície do corpo, podemos imaginar o volume de tratamento como aproximadamente um hemisfério com raio igual ao da bobina.[000161] The induction field of an RF coil is only large over dimensions comparable to the dimension of the coil. The induction magnetic fields drop rapidly as l / r3 for distances greater than that. Thus, for a coil on the body surface, we can imagine the treatment volume as approximately a hemisphere with a radius equal to that of the coil.
[000162] Para bobinas com raios entre 2 e 6 mm, os volumes de tratamento para essas bobinas são bastante próximos da superfície(distâncias comparáveis às dimensões da bobina). Bobinas maiores podem ser usadas para alvos mais profundos. De acordo com os critérios de espaçamento discutidos anteriormente, o espaçamento entre as bobinas em uma matriz de superfície seria escolhido para ser comparável às dimensões individuais da bobina.[000162] For coils with radii between 2 and 6 mm, the treatment volumes for these coils are very close to the surface (distances comparable to the dimensions of the coil). Larger coils can be used for deeper targets. According to the spacing criteria discussed earlier, the spacing between the coils in a surface matrix would be chosen to be comparable to the individual dimensions of the coil.
[000163] Como mencionado anteriormente, o modo controlado de aplicar energia ao tecido alvo destina-se a aumentar a temperatura do tecido alvo para tratar terapeuticamente o tecido alvo sem destruir ou danificar permanentemente o tecido alvo. Acredita-se que tal aquecimento ativa as HSPs e que as HSPs ativadas termicamente trabalham para redefinir o tecido doente para uma condição saudável, por exemplo, removendo e/ou reparando proteínas danificadas. Os inventores acreditam que a maximização dessa ativação da HSP melhora o efeito terapêutico no tecido alvo. Como tal, compreendendo o comportamento e ativação de espécies de sistemas HSPs e HSP, sua geração e ativação, faixas de temperatura para ativação de HSPs e prazos de ativação ou geração e desativação de HSP podem ser utilizados para otimizar o tratamento térmico do tecido alvo biológico.[000163] As mentioned earlier, the controlled way of applying energy to the target tissue is designed to increase the temperature of the target tissue to therapeutically treat the target tissue without destroying or permanently damaging the target tissue. Such heating is believed to activate HSPs and that thermally activated HSPs work to redefine diseased tissue to a healthy condition, for example, by removing and / or repairing damaged proteins. The inventors believe that maximizing this activation of HSP improves the therapeutic effect on the target tissue. As such, understanding the behavior and activation of HSP and HSP system species, their generation and activation, temperature ranges for HSP activation and time limits for HSP activation or generation and deactivation can be used to optimize the thermal treatment of biological target tissue .
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 92/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 92/162
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[000164] Como mencionado anteriormente, o tecido alvo é aquecido pela energia pulsada por um curto período de tempo, tal como dez segundos ou menos, e tipicamente menos de um segundo, tal como entre 100 milissegundos e 600 milissegundos. O tempo que a energia é efetivamente aplicada ao tecido alvo é tipicamente muito menor que isto, a fim de prover intervalos de tempo para o relaxamento do calor, de modo que o tecido alvo não sobreaqueça e seja danificado ou destruído. Por exemplo, como mencionado anteriormente, os pulsos de luz do laser podem durar na ordem de microssegundos com vários milissegundos de intervalos de tempo de relavamento.[000164] As mentioned earlier, the target tissue is heated by the pulsed energy for a short period of time, such as ten seconds or less, and typically less than one second, such as between 100 milliseconds and 600 milliseconds. The time that energy is effectively applied to the target tissue is typically much less than this, in order to provide time intervals for the relaxation of heat, so that the target tissue does not overheat and is damaged or destroyed. For example, as mentioned earlier, pulses of light from the laser can last in the order of microseconds with several milliseconds of time laps.
[000165] Assim, compreender os comportamentos de subsegundos das HSPs pode ser importante para a presente invenção. A ativação térmica das HSPs no SDM é tipicamente descrita por uma integral de Arrhenius associada,[000165] Thus, understanding the HSP sub-second behaviors may be important for the present invention. The thermal activation of HSPs in the SDM is typically described by an associated Arrhenius integral,
Ω = Jdt A exp [-E/kBT (t) ] [1] em que a integral está no tempo de tratamento eΩ = Jdt A exp [-E / k B T (t)] [1] where the integral is in the treatment time and
A é a constante da taxa de Arrhenius para ativação de HSP E é a energia de ativaçãoA is the Arrhenius rate constant for HSP activation E is the activation energy
T(t) é a temperatura da fina camada de RPE, incluindo o aumento de temperatura induzido por laserT (t) is the temperature of the thin layer of RPE, including the laser-induced temperature rise
[000166] O aumento de temperatura induzido pelo laser - e, portanto, a ativação da Integral de Arrhenius - depende dos parâmetros de tratamento(por exemplo, potência do laser, ciclo de trabalho, duração total do trem) e das propriedades do RPE(por exemplo, coeficientes de absorção, densidade de HSPs) . Verificou-se clinicamente que o tratamento SDM eficaz é obtido quando as integrais de Arrhenius são da ordem da unidade.[000166] The temperature increase induced by the laser - and therefore the activation of the Arrhenius integral - depends on the treatment parameters (for example, laser power, duty cycle, total train duration) and the properties of the RPE ( for example, absorption coefficients, density of HSPs). It has been clinically verified that effective SDM treatment is obtained when the Arrhenius integrals are of the order of the unit.
[000167] O formalismo integral de Arrhenius leva em conta apenas uma reação direta, isto é, somente a reação de ativação[000167] Arrhenius' integral formalism takes into account only a direct reaction, that is, only the activation reaction
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 93/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 93/162
80/98 do HSP) : não leva em conta nenhuma reação reversa na qual as HSP ativadas retornam aos seus estados inativados. Para as durações de subsegundos típicas dos tratamentos SDM, isso parece ser bastante adequado. No entanto, por longos períodos de tempo(por exemplo, um minuto ou mais), esse formalismo não é uma boa aproximação: nesses tempos mais longos, toda uma série de reações ocorre resultando em taxas de ativação de HSP muito menores. Este é o caso durante o minuto ou intervalos propostos entre as aplicações SDM na divulgação da presente invenção.80/98 of the HSP): does not take into account any reverse reaction in which the activated HSP returns to their inactivated states. For typical sub-second durations of SDM treatments, this appears to be quite adequate. However, for long periods of time (for example, a minute or more), this formalism is not a good approximation: in these longer times, a whole series of reactions occur resulting in much lower rates of HSP activation. This is the case during the proposed minute or intervals between SDM applications in the disclosure of the present invention.
[000168] Na literatura publicada, a produção e destruição de proteínas de choque térmico(HSPs) em células de maior duração é geralmente descrita por um conjunto de 9 a 13 equações diferenciais simultâneas de equilíbrio de massa que descrevem o comportamento das várias espécies moleculares envolvidas no cicli de vida de uma molécula de HSP. Essas equações simultâneas são geralmente resolvidas por computador para mostrar o comportamento no tempo das HSPs e das outras espécies após a temperatura ter sido repentinamente aumentada.[000168] In the published literature, the production and destruction of heat shock proteins (HSPs) in cells of longer duration is generally described by a set of 9 to 13 simultaneous differential mass equilibrium equations that describe the behavior of the various molecular species involved in the life cycle of an HSP molecule. These simultaneous equations are usually solved by computer to show the time behavior of HSPs and other species after the temperature has been suddenly increased.
[000169] Essas equações são todas equações de conservação baseadas nas reações das várias espécies moleculares envolvidas na atividade das HSPs.[000169] These equations are all conservation equations based on the reactions of the various molecular species involved in the activity of HSPs.
Para descrever o comportamento das HSfs em. aproximadamente um minuto entre as aplicações repetidas de SDM, usaremos as equações descritas em M. Rybinski, Z.Szymanska, S. Lasota, A. Gambin(2013) Modeling the efficacy of hyperthermia treatment. Journal of the Royal Society Interface 10, No. 88, 20130527 (Rybinski et al (2013)) . A_s espécies consideradas em Rybinski et al(2013) são mostradas na Tabela 1.To describe the behavior of HSfs in. approximately one minute between repeated applications of SDM, we will use the equations described in M. Rybinski, Z.Szymanska, S. Lasota, A. Gambin (2013) Modeling the efficacy of hyperthermia treatment. Journal of the Royal Society Interface 10, No. 88, 20130527 (Rybinski et al (2013)). The species considered in Rybinski et al (2013) are shown in Table 1.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 94/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 94/162
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Tabela 1. Espécie do sistema de HSP na descrição de Rybinski et al (2013) :Table 1. Species of the HSP system in the description by Rybinski et al (2013):
HSP proteína de choque térmico onipresente de peso molecular 70 Da(em estado livre ativado)HSP ubiquitous heat shock protein of molecular weight 70 Da (in activated free state)
HSF' fator de choque térmico (transcrição) que não possui capacidade de ligação ao DNAHSF 'thermal shock factor (transcription) that lacks DNA binding capacity
HSF3 fator de choque térmico HSF3(trímero) capaz de se ligar ao DNA, formado a partir de HSFHSF 3 heat shock factor HSF3 (trimer) capable of binding to DNA, formed from HSF
HSE >* elemento de choque térmico de HSE, um sítio de DNA que inicia a transcrição de HSP quando ligado a HSF3 mRNA -μ molécula, de RNA mensageiro para produzir HSPHSE> * HSE heat shock element, a DNA site that initiates HSP transcription when bound to the HSF 3 mRNA -μ molecule, from messenger RNA to produce HSP
A substrato para a ligação de HSP: uma proteína, danificada.A substrate for HSP binding: a damaged protein.
P proteína adequadamente dobradaP protein properly folded
HSP.HSF ->i um complexo de HSP ligado a HSF (HSPs não ativados)HSP.HSF -> i is a HSP complex bound to HSF (HSPs not activated)
HSFj.HSE ->i um. complexo de HSF3 ligado a HSE, que induz a transcrição e a criação de uma nova molécula de mRNA de HSPHSFj.HSE -> i um. HSE-linked HSF 3 complex, which induces the transcription and creation of a new HSP mRNA molecule
HSP.S -x um complexo de HSP ligado a proteínas danificadas (HSP que repara ativamente a. proteína)HSP.S -x an HSP complex linked to damaged proteins (HSP that actively repairs the. Protein)
[000170] As equações de conservação de massa simultâneas acopladas para estas 10 espécies estão resumidas abaixo como eqs. [2] a [11]:[000170] The coupled simultaneous mass conservation equations for these 10 species are summarized below as eqs. [2] to [11]:
d[HSP]/dt = (li+kio) [HSPS] + 12 [HSPHSF] +k4 [mRNA]d [HSP] / dt = (li + kio) [HSPS] + 1 2 [HSPHSF] + k 4 [mRNA]
- ki [S] [HSP]-k2 [HSP] [HSF]-13 [HSP] [HSF3] - k9[HSP] [2] d{HSF]/dt = 12[HSPHSF] + 213 [HSP] [HSF3] + k6 [HSPHSF] [ S ]- ki [S] [HSP] -k 2 [HSP] [HSF] -1 3 [HSP] [HSF 3 ] - k 9 [HSP] [2] d {HSF] / dt = 1 2 [HSPHSF] + 21 3 [HSP] [HSF 3 ] + k 6 [HSPHSF] [S]
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 95/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 95/162
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-k2 [HSP] [HSF] - 3k3 [HSF] 3 - 16 [HSPS ] [HSF] [3] d[S]/dt = ku{ [P] + li[HSPS] + 16[SPS][HSF] - ki[S][HSP] k6[HSPHSF] [S][4] d[HSPHSF]/dt = k2[HSP][HSF] + 16 [HSPS ] [HSF] + 13 [HSP] [HSF3] - 12[HSPHSF] - k6[HSPHSF] [S][5]-k 2 [HSP] [HSF] - 3k 3 [HSF] 3 - 1 6 [HSPS] [HSF] [3] d [S] / dt = ku {[P] + li [HSPS] + 1 6 [SPS ] [HSF] - ki [S] [HSP] k 6 [HSPHSF] [S] [4] d [HSPHSF] / dt = k 2 [HSP] [HSF] + 1 6 [HSPS] [HSF] + 1 3 [HSP] [HSF 3 ] - 1 2 [HSPHSF] - k 6 [HSPHSF] [S] [5]
d[HSE]/dt = 17 [HSF3] [HSE] - k7 [HSF3] [HSE][8 d[HSF3HSE]/dt = k7 [HSF3] [HSE] - 17 [HSF3] [HSE] [9] d[mRNA]/dt = k8 [HSF3HSE] - k5 [mRNA][10] d[P]/dt = k10[HSPS] - kn[P][11]d [HSE] / dt = 1 7 [HSF 3 ] [HSE] - k 7 [HSF 3 ] [HSE] [8 d [HSF 3 HSE] / dt = k 7 [HSF 3 ] [HSE] - 1 7 [ HSF 3 ] [HSE] [9] d [mRNA] / dt = k 8 [HSF 3 HSE] - k 5 [mRNA] [10] d [P] / dt = k 10 [HSPS] - k n [P] [11]
celular da quantidade dentro do suporte. Para Rybinski et al(2013), as concentrações iniciais na temperatura de equilíbrio de 310K são dadas na Tabela 2.0the amount inside the holder. For Rybinski et al (2013), the initial concentrations at the equilibrium temperature of 310K are given in Table 2.0
Tabela 2. Valores iniciais de espécies em 310K para uma célula típica em unidades arbitrárias [Rybinski et al(2013)]. As unidades arbitrárias são escolhidas por Rybinski et al para conveniência computacional: para fazer as quantidades de interesse no intervalo de 0,01 a 10.Table 2. Initial values of species in 310K for a typical cell in arbitrary units [Rybinski et al (2013)]. The arbitrary units are chosen by Rybinski et al for computational convenience: to make the quantities of interest in the range of 0.01 to 10.
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taxas em min 1 para as unidades de concentração arbitrárias da tabela anterior.min 1 rates for arbitrary concentration units in the previous table.
constantes de velocidade da Tabela 3 foram determinados porspeed constants in Table 3 were determined by
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[000174] Observe que a concentração inicial de HSPs é 100 x 0,308649/(8,76023 +0,113457 +1,12631)} = 3,09% do número total de proteínas presentes na célula.[000174] Note that the initial concentration of HSPs is 100 x 0.308649 / (8.76023 +0.113457 +1.1231)} = 3.09% of the total number of proteins present in the cell.
[000175] Embora as constantes de velocidade da Tabela 3 sejam utilizadas por Rybinski et al. para T = 310 +5 + 315K é provável que existam constantes de velocidade muito semelhantes a outras temperaturas. Neste contexto, o comportamento qualitativo das simulações é semelhante para uma cirande variedade de parâmetros. Por conveniência, assumiremos que os valores das constantes de velocidade na Tabela 3 são um boa aproximação para os valores na temperatura de equilíbrio de T === 310K.[000175] Although the speed constants in Table 3 are used by Rybinski et al. for T = 310 +5 + 315K it is likely that there are velocity constants very similar to other temperatures. In this context, the qualitative behavior of the simulations is similar for a large variety of parameters. For convenience, we will assume that the values of the velocity constants in Table 3 are a good approximation for the values at the equilibrium temperature of T === 310K.
[000176] 0 comportamento dos diferentes componentes na célula de Rybinski et al é apresentado na FIG. 42 por 350 minutos para a situação em que a temperatura é subitamente aumentada 5K em t = 0 de um 310K ambiente.[000176] The behavior of the different components in the cell of Rybinski et al is shown in FIG. 42 for 350 minutes for the situation where the temperature is suddenly increased by 5K at t = 0 in an 310K environment.
[000177] Com referência contínua à FIG. 42, é mostrado o comportamento dos componentes do sistema celular HSP durante 350 minutos após um aumento súbito de temperatura de 37 °C para[000177] With continuous reference to FIG. 42, the behavior of the components of the HSP cellular system is shown for 350 minutes after a sudden temperature rise from 37 ° C to
42°C.42 ° C.
[000178] Aqui, as concentrações dos componentes são apresentadas em unidades arbitrárias computacionalmente convenientes. S representa proteínas desnaturadas ou danificadas que ainda não foram afetadas pelas HSPs; HSP representa proteínas de choque térmico livres(ativadas); HSP:S representa HSPs ativadas que estão ligadas às proteínas danificadas e realizam reparos; HSP:HSF representa HSPs(inativas) que estão ligadas a monômeros do fator de choque térmico; HSF representa um monômero de fator de choque térmico; HSF3 representa um trímero de fator de choque térmico[000178] Here, the concentrations of the components are presented in arbitrarily computationally convenient units. S represents denatured or damaged proteins that have not yet been affected by HSPs; HSP represents free (activated) heat shock proteins; HSP: S represents activated HSPs that are bound to the damaged proteins and perform repairs; HSP: HSF represents HSPs (inactive) that are linked to thermal shock factor monomers; HSF represents a thermal shock factor monomer; HSF3 represents a thermal shock factor trimer
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 98/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 98/162
85/98 que pode penetrar na membrana nuclear para interagir com um elemento de choque térmico na molécula de DNA; HSE:HSF3 representa um trimero de fator de choque térmico ligado a um elemento de choque térmico na molécula de DNA que inicia a transcrição de uma nova molécula de mRNA; mRNA representa a molécula de RNA mensageiro que resulta de HSE:HSF3 e que leva à produção de uma nova molécula de HSP(ativada) no citoplasma da célula.85/98 that can penetrate the nuclear membrane to interact with a thermal shock element in the DNA molecule; HSE: HSF3 represents a trimester of thermal shock factor linked to a thermal shock element in the DNA molecule that initiates the transcription of a new mRNA molecule; mRNA represents the messenger RNA molecule that results from HSE: HSF3 and that leads to the production of a new HSP molecule (activated) in the cell's cytoplasm.
[000179] A FIGURA 42 mostra que inicialmente a concentração de HSPs ativadas é o resultado da liberação de HSPs sequestradas nas moléculas HSPHSF no citoplasma, com a criação de novas HSPs a partir do núcleo da célula por meio de mRNA não ocorrendo até 60 minutos após o aumento de temperatura ocorrer. A FIG. 42 também mostra que as HSP ativadas são muito rapidamente ligadas as proteínas danificadas para iniciar seu trabalho de reparo. Para a célula representada, o aumento repentino na temperatura também resulta em um aumento temporário na concentração de proteína danificada, com o pico na concentração de proteína danificada ocorrendo cerca de 30 minutos após o aumento da temperatura.[000179] FIGURE 42 shows that initially the concentration of activated HSPs is the result of the release of HSPs sequestered in the HSPHSF molecules in the cytoplasm, with the creation of new HSPs from the cell nucleus by means of mRNA not occurring until 60 minutes after the temperature rise occurs. FIG. 42 also shows that activated HSP are very quickly bound to damaged proteins to begin their repair work. For the cell represented, the sudden increase in temperature also results in a temporary increase in the concentration of damaged protein, with the peak in the concentration of damaged protein occurring about 30 minutes after the temperature increase.
[000180] A FIGURA 42 mostra o que as equações de Rybinski et al preveem a variação das 10 espécies diferentes ao longo de um período de 350 minutos. No entanto, a presente invenção se refere à aplicação de SDM na variação da espécie ao longo do intervalo O(minuto) muito mais curto entre duas aplicações de SDM em qualquer local único da retina. Será entendido que a modalidade preferida de SDM na forma de tratamento com luz laser é analisada e descrita, mas também é aplicável a outras fontes de energia.[000180] FIGURE 42 shows what the equations of Rybinski et al predict the variation of 10 different species over a period of 350 minutes. However, the present invention relates to the application of SDM in species variation over the much shorter O (minute) interval between two applications of SDM at any single location on the retina. It will be understood that the preferred modality of SDM in the form of laser light treatment is analyzed and described, but it is also applicable to other energy sources.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 99/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 99/162
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[000181] Com referência agora às FIGS. 43A-43H, ο comportamento dos componentes do sistema celular HSP durante o primeiro minuto após um aumento súbito de temperatura de 37 °C para 42°C usando as equações de Rybinski et al. (2013) com os valores iniciais e constantes de velocidade das Tabelas 2 e 3 é mostrado. A abscissa representa o tempo em minutos e a ordenada mostra a concentração nas mesmas unidades arbitrárias que na FIG. 43.[000181] With reference now to FIGS. 43A-43H, ο behavior of the components of the HSP cellular system during the first minute after a sudden temperature rise from 37 ° C to 42 ° C using the equations of Rybinski et al. (2013) with the initial values and speed constants in Tables 2 and 3 is shown. The abscissa represents the time in minutes and the ordinate shows the concentration in the same arbitrary units as in FIG. 43.
[000182] A FIGURA 43 mostra que a fonte nuclear de HSPs praticamente não desempenha nenhum papel durante um período de 1 minuto e que a principal fonte de novas HSPs no citoplasma surge da liberação de HSPs sequestradas do reservatório de moléculas de HSPHSF. Ela também mostra que uma boa fração das HSPs recém ativadas se liga a proteínas danificadas para iniciar o processo de reparo.[000182] FIGURE 43 shows that the nuclear source of HSPs practically plays no role over a period of 1 minute and that the main source of new HSPs in the cytoplasm arises from the release of sequestered HSPs from the HSPHSF molecule reservoir. It also shows that a good fraction of the newly activated HSPs bind to damaged proteins to initiate the repair process.
[000183] As concentrações iniciais na Tabela 2 não são os valores de equilíbrio da espécie, isto é, eles não fornecem d [ . . . ]/dt = 0, como evidenciado pelas curvas nas FIGS. 42 e 43. Os valores de equilíbrio que fornecem d [...] /dt = 0 correspondentes às constantes de velocidade da Tabela 3 são os listados na Tabela 4.[000183] The initial concentrations in Table 2 are not the equilibrium values of the species, that is, they do not provide d [. . . ] / dt = 0, as evidenced by the curves in FIGS. 42 and 43. The equilibrium values that provide d [...] / dt = 0 corresponding to the speed constants in Table 3 are those listed in Table 4.
Tabela 4. Valores de equilíbrio de espécies em unidades arbitrárias [Rybinski et al(2013)] correspondentes às constantes de velocidade da Tabela 3. As unidades arbitrárias são as escolhidas por Rybinski et al para conveniência computacional: para fazer as quantidades de interesse no intervalo de 0,01 a 10.Table 4. Species equilibrium values in arbitrary units [Rybinski et al (2013)] corresponding to the velocity constants in Table 3. The arbitrary units are those chosen by Rybinski et al for computational convenience: to make the quantities of interest in the range from 0.01 to 10.
[HSP(equil)] 0,315343[HSP (equilibrium)] 0.315343
[HSF(equil)] 0,255145[HSF (equil)] 0.255545
[S(equil)] 0,542375[S (equilibrium)] 0.542375
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[HSPHSF(equil)] 1,982248[HSPHSF (equil)] 1.982248
[HSPS(equil)] 5,05777[HSPS (equilibrium)] 5.05777
[HSF3 (equil) ] 0,210688[HSF 3 (equilibrium)] 0.210688
[HSE(equil)] 0,206488[HSE (equilibrium)] 0.206488
[HSF3HSE (equil) ] 0, 643504[HSF 3 HSE (equilibrium)], 643504
[mRNA(equil)] 0,1171274[mRNA (equilibrium)] 0.1171274
[P(equil)] 4,39986[P (equilibrium)] 4.39986
[000184] Observe que a concentração de equilíbrio de HSPs é 100 x {0,315343/(4,39986 + 5,05777 + 0,542375)} = 3,15% do número total de proteínas presentes na célula. Isso é comparável, mas menor que o esperado de 5% a 10% do total de proteínas encontradas por outros pesquisadores. No entanto, não tentamos ajustar a porcentagem para cima, esperando que o comportamento geral não seja sensivelmente alterado, conforme indicado por outros pesquisadores.[000184] Note that the equilibrium concentration of HSPs is 100 x {0.315343 / (4.39986 + 5.05777 + 0.542375)} = 3.15% of the total number of proteins present in the cell. This is comparable, but less than expected, from 5% to 10% of the total proteins found by other researchers. However, we do not try to adjust the percentage upwards, hoping that the general behavior will not be significantly altered, as indicated by other researchers.
[000185] Os inventores descobriram que um primeiro tratamento para o tecido alvo pode ser realizado aplicando repetidamente a energia pulsada(por exemplo, SDM) ao tecido alvo ao longo de um período de tempo de modo a elevar de forma controlada a temperatura do tecido alvo para tratar terapeuticamente o tecido alvo sem destruir ou danificar permanentemente o tecido alvo. Um tratamento compreende o número total de aplicações da energia pulsada no tecido alvo durante um dado período de tempo, tais como dezenas ou até centenas de aplicações de luz ou de outras energias no tecido alvo durante um curto período de tempo, tais como um período de menos de dez segundos e, mais tipicamente, um período de menos de um segundo, como 100 milissegundos a 600 milissegundos. Este tratamento aumenta controladamente a temperatura do tecido alvo para ativar as proteínas de choque térmico e componentes relacionados.[000185] The inventors have found that a first treatment for the target tissue can be carried out by repeatedly applying pulsed energy (e.g., SDM) to the target tissue over a period of time in order to raise the temperature of the target tissue in a controlled manner to therapeutically treat the target tissue without destroying or permanently damaging the target tissue. A treatment comprises the total number of applications of pulsed energy to the target tissue over a given period of time, such as tens or even hundreds of applications of light or other energies to the target tissue over a short period of time, such as a period of less than ten seconds and, more typically, a period of less than one second, such as 100 milliseconds to 600 milliseconds. This treatment increases the temperature of the target tissue to activate heat shock proteins and related components.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 101/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 101/162
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[000186] O que foi encontrado, no entanto, é que, se a aplicação da energia pulsante para o tecido alvo for interrompida por um intervalo de tempo, como um intervalo de tempo que excede o primeiro período de tempo que compreende o primeiro tratamento, que pode incluir vários segundos a vários minutos, tais como três segundos a três minutos ou mais, preferivelmente, dez segundos a 90 segundos, e então um segundo tratamento é executado sobre o tecido alvo após o intervalo de tempo dentro de uma sessão ou consulta médica de tratamento único, no qual o segundo tratamento implica também repetidamente, reaplicar a energia pulsante no tecido alvo a fim de controlavelmente elevar a temperatura do tecido alvo para tratar terapeuticamente o tecido alvo sem destruir ou danificar permanentemente o tecido alvo, a quantidade de HSPs ativada e componentes relacionados nas células do tecido alvo é aumentada, resultando em um tratamento mais eficaz e global do tecido biológico. Em outras palavras, o primeiro tratamento cria um nível de ativação da proteína de choque térmico do tecido alvo e o segundo tratamento aumenta o nível de ativação da proteína de choque térmico no tecido alvo acima do nível devido ao primeiro tratamento. Assim, a realização de múltiplos tratamentos no tecido alvo do paciente dentro de uma única sessão de tratamento ou visita ao consultório melhora o tratamento global do tecido biológico, desde que o segundo tratamento ou tratamentos adicionais sejam realizados após um intervalo de tempo que não exceda vários minutos, mas que é de comprimento suficiente de modo a permitir o relaxamento da temperatura de modo a não danificar ou destruir o tecido alvo.[000186] What has been found, however, is that if the application of pulsating energy to the target tissue is interrupted for a period of time, such as a period of time that exceeds the first period of time that comprises the first treatment, which can include several seconds to several minutes, such as three seconds to three minutes or more, preferably ten seconds to 90 seconds, and then a second treatment is performed on the target tissue after the time interval within a session or medical consultation single treatment, in which the second treatment also involves repeatedly reapplying the pulsating energy in the target tissue in order to controllably raise the temperature of the target tissue to therapeutically treat the target tissue without destroying or permanently damaging the target tissue, the amount of activated HSPs and related components in the target tissue cells is increased, resulting in a more effective and comprehensive treatment of biological tissue. In other words, the first treatment creates a level of activation of the heat shock protein in the target tissue and the second treatment increases the level of activation of the heat shock protein in the target tissue above the level due to the first treatment. Thus, conducting multiple treatments on the patient's target tissue within a single treatment session or office visit improves the overall treatment of the biological tissue, provided that the second treatment or additional treatments are carried out after an interval of time that does not exceed several minutes, but that is long enough to allow the temperature to relax so as not to damage or destroy the target tissue.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 102/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 102/162
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[000187] Esta técnica pode ser referida aqui como degrau, na medida em que os níveis de produção de HSP ativada aumentam com o tratamento ou tratamentos subsequentes dentro da mesma sessão de tratamento de visita ao consultório. Esta técnica de degraus pode ser descrita por uma combinação da abordagem integral de Arrhenius para fenômenos de subsegundos com o tratamento de intervalos de Rybinski et al. (2013) entre aplicações de subsegundos repetidas do SDM ou outra energia pulsada.[000187] This technique can be referred to here as a step, as the levels of activated HSP production increase with the treatment or subsequent treatments within the same treatment session as the office visit. This step technique can be described by combining Arrhenius' integral approach to subsecond phenomena with the treatment of intervals by Rybinski et al. (2013) between repeated subsecond applications of SDM or other pulsed energy.
[000188] Para o SDM de degraus proposto(aplicações SDM repetitivas) nesta divulgação da invenção existem algumas diferenças importantes da situação representada na Figura 42:[000188] For the proposed step SDM (repetitive SDM applications) in this disclosure of the invention there are some important differences from the situation represented in Figure 42:
• SDM pode ser aplicado profilaticamente a uma célula saudável, mas muitas vezes SDM será aplicado a uma célula doente. Nesse caso, a concentração inicial de proteínas danificadas [S (0)] pode ser maior que a dada na Tabela 4. Não tentaremos explicar isso, assumindo que o comportamento qualitativo não será alterado.• SDM can be applied prophylactically to a healthy cell, but often SDM will be applied to a diseased cell. In this case, the initial concentration of damaged proteins [S (0)] may be higher than that given in Table 4. We will not try to explain this, assuming that the qualitative behavior will not be changed.
• A duração de uma única aplicação SDM é apenas subsegundos, em vez dos minutos mostrados na Figura 42. As constantes de velocidade de Rybinski e outros são muito menores que as constantes de Arrhenius: as últimas fornecem integrais de• The duration of a single SDM application is only sub-seconds, instead of the minutes shown in Figure 42. The Rybinski and other velocity constants are much smaller than the Arrhenius constants: the latter provide integrals of
Arrhenius da ordem de unidade para, durações de subsegundos, enquanto as constantes de velocidade de Rybinski e outros são muito pequenas para fazer isso. Este é um exemplo das diferentes constantes de taxa efetiva que existem quando as escalas de tempo de interesse são diferentes: as constantes deArrhenius of the order of unity for, subsecond durations, while the speed constants of Rybinski and others are too small to do this. This is an example of the different effective rate constants that exist when the time scales of interest are different:
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 103/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 103/162
90/98 taxa de Rybinski et al se aplicam a fenômenos que ocorrem em minutos, enquanto as constantes de taxa de Arrhenius se aplicam a fenômenos de subsegundos.90/98 Rybinski et al rates apply to phenomena that occur in minutes, while Arrhenius rate constants apply to subsecond phenomena.
[000189] Desta forma, para analisar o que acontece na técnica de SDM em desgraus proposta para melhorar a eficácia do SDM, deve-se combinar o tratamento da integral de Arrhenius apropriado para os fenômenos do subssegundo com o tratamento de Rybinski et al(2013) apropriado para os fenômenos ocorridos ao durante a ordem de um intervalo de minutos entre aplicações de SDM repetidas:[000189] Thus, to analyze what happens in the proposed stepwise SDM technique to improve the effectiveness of SDM, the treatment of the Arrhenius integral appropriate for the subsecond phenomena must be combined with the treatment of Rybinski et al (2013 ) appropriate for the phenomena that occurred during the order of an interval of minutes between repeated SDM applications:
• Aplicação subssegundo de SDM descrita pelo formalismo integral de Arrhenius • Intervalo de O(minuto) entre aplicações SDM descrito por equações de Rybinski et al(2013)• Sub-second application of SDM described by the integral formalism of Arrhenius • O interval (minute) between SDM applications described by equations by Rybinski et al (2013)
[000190] Especificamente, consideramos duas aplicações sucessivas de SDM, cada frequência de micropulso SDM tendo uma duração de subssegundo.[000190] Specifically, we consider two successive applications of SDM, each SDM micropulse frequency having a subsecond duration.
• Para a escala de tempo de subssegundo curta, assume-se que as HSPs não ativadas que são a fonte das HSP ativadas(livres) estão todas contidas nas moléculas de HSPHSF no citoplasma. Assim, a primeira aplicação de SDM é tomada para reduzir o reservatório citoplasmático de HSPs não ativadas na população inicial de moléculas de HSPHSF de• For the short subsecond time scale, it is assumed that the non-activated HSPs that are the source of the activated (free) HSP are all contained in the HSPHSF molecules in the cytoplasm. Thus, the first application of SDM is taken to reduce the cytoplasmic reservoir of non-activated HSPs in the initial population of HSPHSF molecules from
[HSPHSF(equil)] para [HSPHSF(equil)] exp [-Ω], • e aumentar a população molecular inicial de HSP de[HSPHSF (equil)] to [HSPHSF (equil)] exp [-Ω], • and increase the initial molecular population of HSP from
[HSP(equil)] para [HSP(equil)] + [HSPHSF(equil)](1exp [-Ω])[HSP (equil)] to [HSP (equilibr)] + [HSPHSF (equilibr)] (1exp [-Ω])
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 104/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 104/162
91/98 • bem como aumentar a população molecular inicial de HSF de91/98 • as well as increasing the initial molecular population of HSF from
[HSF(equil)] para [HSF(equil)] +[HSF (equil)] to [HSF (equilibr)] +
[HSPHSF(equil) ] (l-exp[-Q] ) • Presume-se que as concentrações de equilíbrio de todas as outras espécies permanecem as mesmas após a primeira aplicação do SDM • As equações de Rybinski et al são então usadas para calcular o que acontece com [HSP] e [HSPHSF] no intervalo Àt = 0(minuto) entre a primeira aplicação SDM e a segunda aplicação SDM, com os valores iniciais de HSP, HSF e HSPHSF após o primeiro aplicativo SDM considerados como[HSPHSF (equilibr)] (l-exp [-Q]) • It is assumed that the equilibrium concentrations of all other species remain the same after the first application of the SDM • Rybinski et al's equations are then used to calculate what happens to [HSP] and [HSPHSF] in the interval Àt = 0 (minute) between the first SDM application and the second SDM application, with the initial values of HSP, HSF and HSPHSF after the first SDM application considered as
[HSP(SDMl)] = [HSP(equil)] + [HSPHSF(equil)](1-exp [Ω] )[HSP (SDMl)] = [HSP (equil)] + [HSPHSF (equilibr)] (1-exp [Ω])
[HSF(SDMl)] = [HSF(equil)] + [HSPHSF(equil)](1-exp [Ω] ) e[HSF (SDMl)] = [HSF (equil)] + [HSPHSF (equilibr)] (1-exp [Ω]) and
[HSPHSF(SDM1)] = [HSPHSF(equil)] exp [-Ω] • Para a segunda aplicação do SDM após o intervalo Àt, os valores de [HSP] , [HSF] e {HSPHSF] após o SDM serão considerados como sendo[HSPHSF (SDM1)] = [HSPHSF (equil)] exp [-Ω] • For the second application of the SDM after the Àt interval, the values of [HSP], [HSF] and {HSPHSF] after the SDM will be considered as being
[HSP(SDM2)] = [HSP(Àt)] + [HSPHSF(Àt)](1-exp[Ω] )[HSP (SDM2)] = [HSP (Àt)] + [HSPHSF (Àt)] (1-exp [Ω])
[HSF(SDM2)] = [HSF(Àt)] + [HSPHSF(Àt)](1-exp[Ω] ) e[HSF (SDM2)] = [HSF (Àt)] + [HSPHSF (Àt)] (1-exp [Ω]) and
[HSPHSF(SDM2)] = [HSPHSF(Àt)] exp [-Ω][HSPHSF (SDM2)] = [HSPHSF (Àt)] exp [-Ω]
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 105/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 105/162
92/98 em que [HSP(Xt)], [HSF(Xt)] e [HSPHSF(Xt)] são os valores determinados pelas equações de Rybinski et al(2013) no tempo Xt.92/98 where [HSP (Xt)], [HSF (Xt)] and [HSPHSF (Xt)] are the values determined by the equations of Rybinski et al (2013) at time Xt.
[HSP(SDM2)]/[HSP(SDM1)] {[{[HSP(Xt)] + [HSPHSF(Xt)](1-exp[-Ω])}/{[HSP (SDM2)] / [HSP (SDM1)] {[{[HSP (Xt)] + [HSPHSF (Xt)] (1-exp [-Ω])} / {
[HSP(O)] + [HSPHSF(0)](1-exp[-Ω])} fornece uma medida direta da melhoria no grau de ativação de HSP para uma aplicação repetida do SDM após um intervalo Xt da primeira aplicação do SDM.[HSP (O)] + [HSPHSF (0)] (1-exp [-Ω])} provides a direct measure of the improvement in the degree of HSP activation for a repeated application of the SDM after an Xt interval of the first application of the SDM .
[000191] As concentrações de HSP e HSPHSF podem variar bastante no intervalo Xt entre as aplicações de SDM.[000191] The concentrations of HSP and HSPHSF can vary widely in the Xt interval between SDM applications.
[000192] As FIGURAS 44A e 44B ilustram a variação nas concentrações ativadas [HSP] e a HSP não ativada no reservatório citoplasmático [HSPHSF] durante um intervalo Xt = 1 minuto entre as aplicações SDM quando a integral de Arrhenius de SDM Ω = 1 e as concentrações de equilíbrio são dadas na Tabela 4.[000192] FIGURES 44A and 44B illustrate the variation in activated concentrations [HSP] and HSP not activated in the cytoplasmic reservoir [HSPHSF] during an interval Xt = 1 minute between SDM applications when the Arrhenius integral of SDM Ω = 1 and equilibrium concentrations are given in Table 4.
[000193] Embora apenas uma única repetição(uma etapa) seja tratada aqui, é evidente que o procedimento podería ser repetido para fornecer múltiplos eventos de degraus como um meio de melhorar a eficácia do SDM ou outro método terapêutico envolvendo ativação de HSPs de tecido.[000193] Although only a single repetition (one step) is treated here, it is evident that the procedure could be repeated to provide multiple step events as a means of improving the effectiveness of SDM or another therapeutic method involving activation of tissue HSPs.
Petição 870190083984, de 28/08/2019, pág. 106/162Petition 870190083984, of 08/28/2019, p. 106/162
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[000194] Os efeitos da variação da magnitude da integral de Arrhenius Ω e do intervalo Àt entre dois tratamentos distintos separados por um intervalo de tempo são mostrados pelos seguintes exemplos e resultados.[000194] The effects of the variation in the magnitude of the Arrhenius integral Ω and the Àt interval between two different treatments separated by a time interval are shown by the following examples and results.
[000195] Nove exemplos gerados com o procedimento descrito anteriormente são apresentados a seguir. Todos os exemplos são de um tratamento que consiste em dois tratamentos SDM, com o segundo ocorrendo em um tempo Àt seguindo o primeiro e eles exploram:[000195] Nine examples generated with the procedure described above are presented below. All examples are of a treatment that consists of two SDM treatments, with the second occurring in an Àt time following the first and they explore:
• O efeito de diferentes integrais de Arrhenius de magnitude Ω nos tratamentos SDM [Três Ω diferentes são considerados: Ω = 0,2, 0,5 e 1,0] • O impacto de variar o intervalo Àt entre os dois tratamentos SDM [Três diferentes Àt são considerados: Àt = 15 s, 30 s e 60 s.• The effect of different Arrhenius integrals of magnitude Ω in the SDM treatments [Three different Ω are considered: Ω = 0.2, 0.5 and 1.0] • The impact of varying the Àt interval between the two SDM treatments [Three different Àt are considered: Àt = 15 s, 30 s and 60 s.
[000196] Como indicado anteriormente, a ativação da Integral de Arrhenius depende tanto dos parâmetros de tratamento(por exemplo, potência do laser, ciclo de trabalho, duração total do trem) quanto das propriedades do RPE(por exemplo, coeficientes de absorção, densidade de HSPs).[000196] As previously indicated, the activation of the Arrhenius Integral depends both on the treatment parameters (for example, laser power, duty cycle, total train duration) and on the properties of the RPE (for example, absorption coefficients, density HSPs).
[000197] A Tabela 5 a seguir mostra o efeito de diferentes Ω(Ω = 0,2, 0,5, 1) no conteúdo de HSP de uma célula quando o intervalo entre os dois tratamentos de SDM é Xt = 1 minuto. Aqui, a célula é considerada como tendo as concentrações de equilíbrio de Rybinski et al(2013) para as dez espécies envolvidas, dadas na Tabela 4.[000197] Table 5 below shows the effect of different Ω (Ω = 0.2, 0.5, 1) on the HSP content of a cell when the interval between the two SDM treatments is Xt = 1 minute. Here, the cell is considered to have the equilibrium concentrations of Rybinski et al (2013) for the ten species involved, given in Table 4.
[000198] A Tabela 5 mostra quatro concentrações de HSP(nas unidades arbitrárias de Rybinski et al.) cada uma correspondendo a quatro diferentes tempos:[000198] Table 5 shows four concentrations of HSP (in the arbitrary units of Rybinski et al.) Each corresponding to four different times:
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94/98 • Antes do primeiro tratamento SDM: [HSP(equil)] • Imediatamente após a primeira aplicação de SDM: [HSP(SDMI)] • No final do intervalo Àt após o primeiro tratamento SDM: [HSP(Àt)] • Imediatamente após o segundo tratamento SDM em Àt: [HSP(SDM2)] • Também é mostrado o fator de melhoria em um único tratamento: β = [HSP(SDM2)]/[HSP(SDMI) ]94/98 • Before the first SDM treatment: [HSP (equil)] • Immediately after the first application of SDM: [HSP (SDMI)] • At the end of the Àt interval after the first SDM treatment: [HSP (Àt)] • Immediately after the second SDM treatment in Àt: [HSP (SDM2)] • The improvement factor in a single treatment is also shown: β = [HSP (SDM2)] / [HSP (SDMI)]
Tabela 5. Concentrações de HSP nas quatro vezes descritas no texto: Efeito da variação do SDM Ω para duas aplicações SDM em uma célula quando os tratamentos são separados por Àt = 0,25 minutos = 15 segundos.Table 5. HSP concentrations in the four times described in the text: Effect of the variation of SDM Ω for two SDM applications in a cell when the treatments are separated by Àt = 0.25 minutes = 15 seconds.
[HSP(equil)] [HSP(SDMl)] [HSP(Àt)] [HSP(SDM2)] β[HSP (equilibrium)] [HSP (SDMl)] [HSP (Àt)] [HSP (SDM2)] β
para um intervalo entre os tratamentos SDM de Àt = 0,5 minuto = segundos.for an interval between SDM treatments of Àt = 0.5 minutes = seconds.
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95/9895/98
Tabela 6. Concentrações de HSP nas quatro vezes descritas no texto: Efeito da variação do SDM Ω para os dois tratamentos de SDM em uma célula quando os tratamentos são separados por Àt = 0,5 minuto = 30 segundos.Table 6. HSP concentrations in the four times described in the text: Effect of the variation of SDM Ω for the two treatments of SDM in a cell when the treatments are separated by Àt = 0.5 minutes = 30 seconds.
tratamentos são separados por um minuto ou sessenta segundos.treatments are separated by one minute or sixty seconds.
Tabela 7. Concentrações de HSP nas quatro vezes descritas noTable 7. HSP concentrations at the four times described in
• O primeiro tratamento do SDM aumenta [HSP] por um fator grande para todos os três Q's, embora o• The first treatment of SDM increases [HSP] by a large factor for all three Q's, although the
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96/98 aumento seja maior quanto maior Ω. Embora não seja apresentado explicitamente nas tabelas, o aumento em [HSP] ocorre às custas do reservatório citoplasmático de HSPs sequestradas(não ativadas): [HSPHSF(SDM1)] é muito menor que [HSPHSF(equil)] • [HSP] diminui sensivelmente no intervalo Àt entre os dois tratamentos SDM, com a diminuição sendo maior quanto maior for o Àt. (A diminuição em [HSP] é acompanhada por um aumento tanto em [HSPHSF], como mostrado na Figura 44, quanto em [HSPS] durante o intervalo Àt, indicando uma rápida reposição do reservatório citoplasmático de HSPs inativadas e uma rápida ligação de HSPs às proteínas danificadas.) • Para Àt menor que 60 segundos, há uma melhoria no número de HSP ativada(livre) no citoplasma para dois tratamentos de SDM, em vez de um único tratamento.96/98 increase is greater the greater Ω. Although not shown explicitly in the tables, the increase in [HSP] occurs at the expense of the cytoplasmic reservoir of hijacked (not activated) HSPs: [HSPHSF (SDM1)] is much smaller than [HSPHSF (equil)] • [HSP] in the Àt interval between the two SDM treatments, with the decrease being greater the greater the Àt. (The decrease in [HSP] is accompanied by an increase in both [HSPHSF], as shown in Figure 44, and in [HSPS] during the Àt interval, indicating a rapid replacement of the cytoplasmic reservoir of inactivated HSPs and a rapid onset of HSPs to damaged proteins.) • For Àt less than 60 seconds, there is an improvement in the number of activated (free) HSP in the cytoplasm for two treatments of SDM, instead of a single treatment.
• A melhoria aumenta à medida que Àt se torna menor.• The improvement increases as Àt becomes smaller.
• Para Àt se tornar tão grande quanto 60 segundos, no entanto, a razão β = [HSP(SDM2)]/[HSP(SDMI) ] se torna menor que a unidade, indicando que não há melhora nos dois tratamentos de SDM em comparação com um único tratamento de SDM, embora este resultado possa variar dependendo dos parâmetros da fonte de energia e do tipo de tecido que é tratado.• For Àt to become as large as 60 seconds, however, the ratio β = [HSP (SDM2)] / [HSP (SDMI)] becomes smaller than the unit, indicating that there is no improvement in the two treatments of SDM in comparison with a single treatment of SDM, although this result may vary depending on the parameters of the energy source and the type of tissue that is treated.
• A melhoria para Àt<60 segundos é maior quanto menor for a integral de Arrhenius de SDM Ω.• The improvement for Àt <60 seconds is greater the smaller the Arrhenius integral of SDM Ω.
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97/9897/98
[000202] Os resultados para a taxa de melhoria β = [HSP(SDM2) ]/[HSP(SDMI) ] estão resumidos na Figura 45, em que a razão de melhoria β = [HSP(SDM2)]/[HSP(SDMI) ] em função do intervalo entre tratamentos de SDM Xt(em segundos) para três[000202] The results for the improvement rate β = [HSP (SDM2)] / [HSP (SDMI)] are summarized in Figure 45, where the improvement ratio β = [HSP (SDM2)] / [HSP (SDMI )] as a function of the interval between treatments of SDM Xt (in seconds) for three
constantes de taxa de Rybinski et al(2013) da Tabela 3 e as concentrações de espécies em equilíbrio da Tabela 4.rate constants of Rybinski et al (2013) in Table 3 and the concentrations of species in equilibrium in Table 4.
[000203] Deve -se perceber que os resultados das Tabelas 5 a 7 e FIG. 45 são para as constantes de Rybinski et al. (2013) da Tabela 3 e as concentrações de equilíbrio da Tabela 4. As concentrações reais e constantes de velocidade em uma célula podem diferir destes valores e, assim, o número resulta nas Tabelas 5 a 7 e a FIG. 45 deve ser considerada representativa e não absoluta. No entanto, eles não devem ser significativamente diferentes. Assim, realizando múltiplos tratamentos intra-sessionais em uma única localização ou área de tecido alvo, tal como um único local retinal, com o segundo e subsequentes tratamentos depois do primeiro após um intervalo entre três segundos a três minutos e preferivelmente entre dez segundos e noventa segundos, deve aumentar a ativação das HSPs e componentes relacionados e, assim, a eficácia do tratamento global do tecido alvo. O efeito de degrau resultante alcança aumentos incrementais no número de proteínas de choque térmico que são ativadas, aumentando o efeito terapêutico do tratamento. No entanto, se o intervalo de tempo entre o primeiro e o subsequente tratamento for muito[000203] It should be noted that the results of Tables 5 to 7 and FIG. 45 are for the constants by Rybinski et al. (2013) in Table 3 and the equilibrium concentrations in Table 4. The actual and velocity constant concentrations in a cell can differ from these values and, thus, the number results in Tables 5 to 7 and FIG. 45 should be considered representative and not absolute. However, they should not be significantly different. Thus, performing multiple intra-session treatments in a single location or target tissue area, such as a single retinal site, with the second and subsequent treatments after the first after an interval between three seconds to three minutes and preferably between ten seconds and ninety seconds, it should increase the activation of HSPs and related components and thus the effectiveness of the overall treatment of the target tissue. The resulting stepping effect achieves incremental increases in the number of heat shock proteins that are activated, increasing the therapeutic effect of the treatment. However, if the time interval between the first and the subsequent treatment is very
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98/98 grande, o efeito degrau será diminuído ou não será alcançado.98/98 large, the step effect will be decreased or not achieved.
[000204] A técnica da presente invenção é especialmente útil quando os parâmetros de tratamento ou características do tecido são tais que a integral de Arrhenius associada à ativação é baixa e quando o intervalo entre aplicações repetidas é pequeno, tal como menos de noventa segundos e preferivelmente menos que um minuto. Consequentemente, tais múltiplos tratamentos devem ser realizados dentro da mesma sessão de tratamento, tal como em uma única visita ao consultório, em que tratamentos distintos podem ter uma janela de intervalo de tempo entre eles, de modo a alcançar os benefícios da técnica da presente invenção.[000204] The technique of the present invention is especially useful when the treatment parameters or tissue characteristics are such that the Arrhenius integral associated with activation is low and when the interval between repeated applications is short, such as less than ninety seconds and preferably less than a minute. Consequently, such multiple treatments must be performed within the same treatment session, as in a single office visit, in which different treatments may have a window of time between them, in order to achieve the benefits of the technique of the present invention. .
[000205] Embora várias modalidades tenham sido descritas em detalhe para fins de ilustração, podem ser feitas várias modificações sem sair do âmbito e espírito da invenção. Desta forma, a invenção não deve ser limitada, exceto conforme as reivindicações anexas.[000205] Although several modalities have been described in detail for purposes of illustration, several modifications can be made without departing from the scope and spirit of the invention. Thus, the invention should not be limited, except in accordance with the appended claims.
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