WO2012007390A1 - Device for irradiating porphyrin molecules in human tissue - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for irradiating porphyrin molecules in human tissue with at least one light source.
- the major PDT approved light sources are the BLU-U PDT illuminators (DUSA Pharmaceuticals Wilmington, MA), ClearLight Systems (Lumenis) and Omnilux (Photo Therapeutic Ltd.). All these devices emit a monochromatic, broad band, which is usually in blue ⁇ s range of the electromagnetic spectrum.
- the porphyrins show a Soret band absorption at 405-408 nm, which is covered with the broadband light sources.
- the irradiation intensities are high and amount to 7.5-25 W / cm 2 . Since this light energy is usually pulsed on the skin, the name IPL (intensified light pulse sources) enforced for these irradiation devices.
- lasers ie coherent narrow-band light sources
- This emission wavelength corresponds to a so-called Q Absorp ⁇ tion band of porphyrins. Since this absorption band is much weaker against ⁇ on the Soret band at 405 nm, it is when using the dye laser is required despite the high laser intensities to use substantially longer irradiation times.
- the device of the invention enables a significantly improved efficiency in the conversion of the porphyrin molecules, as a result of the Invention ⁇ proper adjustment of the radiation emitted by the device
- a further substantial advantage of the device according to the invention is that the active compound concentrations in the tissue reduces the irradiation times reduced and the Ne ⁇ -effects can be reduced by the reaction products.
- the light in the blue region-generating light source is designed as a laser diode that generates light having a wavelength of about 405 nm
- the light in the grü ⁇ NEN area light source producing a light emitting diode is keptbil ⁇ det which generates light having a wavelength of about 550 nm
- the light generating in the yellow region light source is designed as a light emitting diode, which generates light with a Wel ⁇ lenate of about 580 nm
- the light in the red region generating light source is designed as a laser diode , 660 nm generated light with a wavelength of about 660 nm.
- the optical waveguides are arranged adjacent to a reflector device which reflects the light radiation emitted by the optical waveguides.
- the reflector device is designed as a mirror having an at least approximately parabolic cross section, then the radiation can be concentrated to one point.
- the ends of the optical waveguides are arranged at the focal point of the parabolic shaped mirror, so that the setting of the same from ⁇ radiation by the mirror in a parallel, the four different wavelengths of light comprising radiation can be converted.
- the reflector device as an at least approximately ellipsoidal cross-section mirror is formed, resulting in two focal points.
- the optical waveguides are arranged adjacent to a channel-shaped, a substantially parabolic cross-section cross-section having mirror. In this way, a linear arrangement of the light ⁇ radiation, by which larger areas of skin can be treated.
- the optical waveguides it is possible for the optical waveguides to be arranged adjacent to a channel-shaped mirror having a substantially ellipsoidal cross-section, such an ellipsoidal mirror generating two focal lines, in contrast to a parabolic mirror, whereby a different arrangement of the optical waveguides relative to the mirror is possible.
- the optical waveguides are mounted on a displacement device displaceably arranged in relation to the reflector device.
- Fig. 1 is a very schematic view of the device according to the invention.
- Fig. 2 is a schematic view of the structure of a first
- Fig. 3 shows the device of Fig. 2 in another configuration
- Fig. 4 is a schematic view of the structure of a second
- Fig. 5 shows an end of an optical waveguide, which with a
- Light source of the device according to the invention is connected.
- the device 1 shows a device 1 for the irradiation of porphyrin molecules in human tissue in a very schematic view.
- the device 1 comprises a total of four light sources 2, 3, 4 and 5, which are coupled to a time jewei ⁇ optical waveguides 6, 7, and 8. 9
- the terms "light source” and “optical waveguide” are to be understood so that the light sources 2, 3, 4 and 5 generate light and couple into the optical waveguides 6, 7, 8 and 9, from where they in turn decoupled and in a very schematically illustrated human tissue 10 are introduced.
- porphyrin molecules are present in the human tissue Porphyrin molecules irradiated.
- the porphyrin molecules in particular ⁇ sondere protoporphyrin IX, may be previously in the region to be irradiated of the human tissue 10, in particular in skin cells, are introduced. Since porphyrin is an intermediate in the synthesis of hemoglobin, it is already present in a certain proportion in the human body and thus in particular also in the cells of human tissue. However, if this amount of porphyrin molecules is not sufficient, it may, as mentioned above, for example ⁇ be introduced by injection into the desired areas ⁇ .
- the porphyrin may also be introduced into human tissue 10 via levulinic acid, which may be present as an ointment, for example.
- levulinic acid which may be present as an ointment, for example.
- the porphyrin molecules are broken down in the absorption spectrum of the porphyrin, whereby ozone is generated, which the wall of the cell in which the porphyrin is contained ⁇ th, and thus destroying the entire cell as well.
- Such a procedure or such a method is particularly applicable to skin diseases by the
- Porphyrin molecules are injected into damaged cells, for example in cancer cells, and the cells are subsequently destroyed by the irradiation by means of the device 1. If the porphyrin molecules are exclusively in cancer cells or generally in damaged cells, healthy cells are not affected.
- the absorption spectrum of the porphyrins shows absorption maxima at 405 nm (Soret band) as well as at 550 nm, 580 nm and 660 nm (Q-bands), which show factors between 5 and 50 ge ⁇ ringere absorption, as the Soret band.
- the first light source 2 generates light in the blue region
- the second Lichtquel ⁇ le 3 generates light in the green range
- the light source 2 is formed as a laser diode 2a, which generates light having a wavelength of about 405 nm.
- Derarti ⁇ ge laser diodes 2a are used for example for so-called blue-ray devices, which is why they are very easy ver ⁇ available on the market and cause correspondingly low costs.
- the light source 5 generating light in the red region is also designed as a laser diode 5a and generates a wavelength of approximately 660 nm. Laser diodes 5a are also produced in large numbers for this wavelength range and are therefore available at favorable conditions.
- the light in the green region generating light source 3 is designed as a light-emitting diode 3a which generates light having a wave ⁇ length of about 550 nm, as ⁇ are available on the market no laser diodes for this Wellendorfnbe rich and light-emitting diodes can be produced much cheaper as laser diodes.
- the light-emitting diode 3a may in this case also be formed from ⁇ that it covers two wavelengths or a range of wavelengths.
- the light in the yellow area is generating light source 4 is formed in the present case as a light emitting diode 4 a, which generates light having a wavelength of about 580 nm, as well as laser diodes are difficult or not available for this wavelength range. In this way, results in a device 1, the electronic components are available at relatively low cost ⁇ bar and therefore also relatively cost ⁇ can be made low.
- Figures 2, 3 and 4 show different execution ⁇ shape of the device 1, in which the optical waveguide 6, 7, 8 and 9 and ends 6a, 7a, 8a and 9a adjacent the same to that of the optical waveguides 6, 7, 8 and 9 emitted light radiation reflecting reflector means 11 are arranged.
- the reflector device 11 is designed as a mirror IIa, which has an at least approximately parabolic cross-section.
- the ends 6a, 7a, 8a, 9a of the optical fibers 6, 7, 8 and 9 are mounted adjacent to the mirror IIa on a displacement device 12, which can be moved relative to the mirror IIa.
- FIG. 3 shows the displacement device 12 in a position shifted with respect to the mirror IIa, which leads to a concentration of the radiation at another point within the human tissue 10.
- the cross section of the mirror parabelformigen IIa could also have an at least approximately ellipsoidal cross-section, whereby two focal points will complement ⁇ ben.
- FIG. 4 An illustrated in Fig. 4, alternative embodiment of the device 1 provides that the reflector device 11 as a trough-shaped, at least approximately parabolic cross-section having mirror IIb is formed with a focal line 13 ', opposite which the ends 6a, 7a, 8a and 9a of Optical waveguides 6, 7, 8 and 9 are arranged adjacent. Again, a least Ann ⁇ ⁇ hernd ellipsoidal cross-section of the mirror IIb would be possible again, which would lead to two focal lines.
- the ends 6a, 7a, 8a and 9a of the optical waveguides 6, 7, 8 and 9 are arranged side by side and again on the Slider 12 is arranged, which is displaceable relative to the mirror IIb, as described with reference to Figures 2 and 3.
- a linear Kon ⁇ concentration of the light radiation can be with the device 1 of FIG. 4 reach, so that it can reach a larger region of the human tissue 10 as the apparatus 1 is first described.
- the embodiment of the device 1 shown in Figures 2 and 3 is therefore suitable for a more local irradiation, whereas the embodiment shown in Fig. 4 ⁇ form of the device 1 can be used for a larger-area irradiation.
- FIG. 5 which shows one of the ends 6a, 7a, 8a or 9a of one of the optical waveguides 6, 7, 8 or 9, in the present case the end 6a of the optical waveguide 6, it can be seen that this end 6a, 7a, 8a or 9a of the optical waveguide 6, 7, 8 or 9 concave, in particular spherically concave, is formed and mirrored.
- the incident on the end 6a, 7a, 8a or 9a light radiation is reflected and scatters over the cylindrical surface of the Lichtwel ⁇ lenleiters 6, 7, 8 or 9 from.
- the cylindrical outer surface of the optical waveguide 6, 7, 8 o 9 is also provided with a sheath 15, by which a radiation of light over a part of the lateral surface is prevented.
- This embodiment can be used in particular in the device 1 according to FIG. 4, in which the optical waveguides 6, 7, 8 and 9 directly adjoin one another. are arranged, since in this way the above-described ⁇ ne line shape is achieved even better.
- Fig. 5 the light sources 2, 3, 4 and 5, of which only the light source 2 Darge ⁇ presents, arranged in a control device 15.
- the associated to ⁇ optical waveguide 6 may be out of the controller 15 out to the reflector device 11.
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Abstract
Description
Vorrichtung zur Bestrahlung von Porphyrinmolekülen in menschlichem Gewebe Device for irradiating porphyrin molecules in human tissue
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestrahlung von Porphyrinmolekülen in menschlichem Gewebe mit wenigstens einer Lichtquelle. The invention relates to a device for irradiating porphyrin molecules in human tissue with at least one light source.
Für die Behandlung von Hauterkrankungen, wie zum Beispiel Hautkrebs, aktinische Keratosen, Acne Vulgaris, sowie eini¬ gen dentalen Indikationen, wie zum Beispiel Parodontose, wird die photodynamische Therapie (PDT) seit einigen Jahren erfolgreich klinisch eingesetzt. Dabei werden in allen Fällen Strahlungsquellen verwendet, die kohärente oder nicht¬ kohärente Strahlung emittieren und deren spektrale Emission möglichst gut an jeweils ein Absorptionsmaximum der Porphy- rinemoleküle, die als Photosensitizer agieren, angepasst ist . For the treatment of skin diseases such as skin cancer, actinic keratoses, acne vulgaris, and eini ¬ gen dental indications, such as periodontal disease, photodynamic therapy (PDT) successfully used clinically for several years. Is in all cases radiation sources are used which emit coherent or non ¬ coherent radiation and its spectral emission rinemoleküle as well as possible to a respective absorption maximum of the porphyrin, which act as photosensitizers, adjusted.
Die derzeit wichtigsten für die PDT zugelassenen Lichtquellen sind die BLU-U PDT-Illuminatoren (DUSA Pharmaceuticals Wilmington, MA) , ClearLight Systems (Lumenis) sowie Omnilux (Photo Therapeutic Ltd.). Alle diese Vorrichtungen strahlen eine monochromatische, breite Bande ab, die zumeist im blau¬ en Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Die Porphyrine zeigen eine Soret-Band Absorption bei 405-408 nm, die mit den breitbandigen Lichtquellen abgedeckt wird. Die BeStrahlungsintensitäten sind hoch und betragen 7,5 - 25 W/cm2. Da diese Lichtenergie zumeist gepulst auf die Haut eingestrahlt wird, hat sich auch der Name IPL (intensed light pulse sources) für diese Bestrahlungsvorrichtungen durchgesetzt . Currently, the major PDT approved light sources are the BLU-U PDT illuminators (DUSA Pharmaceuticals Wilmington, MA), ClearLight Systems (Lumenis) and Omnilux (Photo Therapeutic Ltd.). All these devices emit a monochromatic, broad band, which is usually in blue ¬ s range of the electromagnetic spectrum. The porphyrins show a Soret band absorption at 405-408 nm, which is covered with the broadband light sources. The irradiation intensities are high and amount to 7.5-25 W / cm 2 . Since this light energy is usually pulsed on the skin, the name IPL (intensified light pulse sources) enforced for these irradiation devices.
Neben diesen breitbandigen, nicht-kohärenten Lichtquellen werden auch Laser, also kohärente schmalbandige Lichtquellen für die PDT verwendet. Hauptsächlich werden gepulste Farb¬ stofflaser mit einer monochromatischen Emissionswellenlänge von 595 nm, also Licht im gelben Bereich, verwendet. Diese Emissionswellenlänge entspricht einer sogenannten Q- Absorp¬ tionsbande der Porphyrine. Da diese Absorptionsbande gegen¬ über der Soret-Bande bei 405 nm wesentlich schwächer ist, ist es bei Verwendung der Farbstofflaser trotz der hohen Laserintensitäten erforderlich, wesentliche längere Bestrahlzeiten zu verwenden. In addition to these broadband, non-coherent light sources, lasers, ie coherent narrow-band light sources, are also used for the PDT. Mainly be pulsed ¬ color laser material with a monochromatic emission wavelength of 595 nm, so light in the yellow region, is used. This emission wavelength corresponds to a so-called Q Absorp ¬ tion band of porphyrins. Since this absorption band is much weaker against ¬ on the Soret band at 405 nm, it is when using the dye laser is required despite the high laser intensities to use substantially longer irradiation times.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Bestrahlung von Porphyrinmolekülen in menschlichem Gewebe zu schaffen, mit welcher die medizinische Wirksamkeit und Effizienz der photodynamischen Therapie weiter verbessert werden kann. It is an object of the present invention to provide a device for irradiation of porphyrin molecules in human tissue, with which the medical effectiveness and efficiency of photodynamic therapy can be further improved.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in claim 1.
Durch die vier mit einem jeweiligen Lichtwellenleiter gekoppelten Lichtquellen, die Licht im blauen, im grünen, im gelben und im roten Bereich abstrahlen, werden sämtliche Ab- sorptionsmaxima von Porphyrin im menschlichen Gewebe mit ei¬ ner entsprechenden Strahlung beaufschlagt, wodurch die photoempfindliche Substanz aktiviert, die vorhandenen Bindungen aufgebrochen und Ozon erzeugt wird, welches aufgrund seiner Aggressivität die Zellwände zerstört. Auf diese Art und Wei¬ se können bestimmte, im menschlichen Gewebe enthaltenen Zellen, beispielsweise Krebszellen, zerstört und die von den¬ selben ausgehenden Gefahren vermindert werden. Due to the four coupled to a respective fiber optic light sources, light in the blue, the green, the yellow and the red area radiate, all the waste will be acted upon absorption maxima of porphyrin in human tissue with egg ¬ ner corresponding radiation whereby the photosensitive substance is activated, the existing bonds are broken up and ozone is generated, which due to its Aggressiveness destroys the cell walls. In this way, Wei ¬ se particular, contained in human tissue cells, such as cancer cells, destroyed and emanating from the ¬ same dangers can be reduced.
Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen und den mit denselben durchgeführten Verfahren ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine erheblich verbesserte Effizienz bei der Umwandlung der Porphyrinmoleküle , da aufgrund der erfindungs¬ gemäßen Anpassung der von der Vorrichtung ausgesandten In contrast to known devices and those carried out by the same method, the device of the invention enables a significantly improved efficiency in the conversion of the porphyrin molecules, as a result of the Invention ¬ proper adjustment of the radiation emitted by the device
Strahlung an das gesamte Absorptionsspektrum der Porphyrin- moleküle nicht nur ein Teil, sondern sämtliche, auch tiefer im Gewebe befindliche Porphyrinmoleküle aktiviert und wie oben beschrieben zerlegt werden. Irradiation of the entire absorption spectrum of the porphyrin molecules not only a part, but all, also located deeper in the tissue porphyrin molecules are activated and decomposed as described above.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, dass die Wirkstoffkonzentrationen im Gewebe reduziert, die Bestrahlzeiten verringert und die Ne¬ benwirkungen durch die Reaktionsprodukte reduziert werden können . A further substantial advantage of the device according to the invention is that the active compound concentrations in the tissue reduces the irradiation times reduced and the Ne ¬-effects can be reduced by the reaction products.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Licht im blauen Bereich erzeugende Lichtquelle als Laserdiode ausgebildet ist, welche Licht mit einer Wellenlänge von ca. 405 nm erzeugt, die Licht im grü¬ nen Bereich erzeugende Lichtquelle als Leuchtdiode ausgebil¬ det ist, welche Licht mit einer Wellenlänge von ca. 550 nm erzeugt, die Licht im gelben Bereich erzeugende Lichtquelle als Leuchtdiode ausgebildet ist, welche Licht mit einer Wel¬ lenlänge von ca. 580 nm erzeugt, die Licht im roten Bereich erzeugende Lichtquelle als Laserdiode ausgebildet ist, wel- che Licht mit einer Wellenlänge von ca. 660 nm erzeugt. According to an advantageous development of the invention it can be provided that the light in the blue region-generating light source is designed as a laser diode that generates light having a wavelength of about 405 nm, the light in the grü ¬ NEN area light source producing a light emitting diode is ausgebil ¬ det which generates light having a wavelength of about 550 nm, the light generating in the yellow region light source is designed as a light emitting diode, which generates light with a Wel ¬ lenlänge of about 580 nm, the light in the red region generating light source is designed as a laser diode , 660 nm generated light with a wavelength of about 660 nm.
Dadurch sind die in-vivo Absorptionsmaxima von Protoporphy¬ rin IX in optimaler Weise abgedeckt, so dass mit einer sol¬ chen Vorrichtung optimale Bestrahlungsergebnisse erzielt werden. Des Weiteren werden mit einer derartigen Ausgestaltung die Kosten der erfindungsgemäßen Vorrichtung so gering wie möglich gehalten, da alle genannten elektronischen Bauteile mit verhältnismäßig geringen Kostenaufwand beschafft werden können. Thereby, the covered in-vivo absorption maxima of Protoporphy ¬ rin IX in an optimum manner so that a sol ¬ chen device optimum exposure results. Furthermore, the cost of the device according to the invention are kept as low as possible with such a configuration, since all said electronic components can be procured with relatively low cost.
Um die von den Lichtquellen ausgesandten Strahlungen flä- chenhaft zu konzentrieren und damit eine hohe Leistungsdichte zu erreichen, kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Lichtwellenleiter benachbart zu einer die von den Lichtwellenleitern ausgestrahlten Lichtstrahlung reflektierenden Reflektoreinrichtung angeordnet sind. In order to concentrate the radiations emitted by the light sources in a planar manner and thus achieve a high power density, it can be provided in an advantageous development of the invention that the optical waveguides are arranged adjacent to a reflector device which reflects the light radiation emitted by the optical waveguides.
Wenn dabei vorgesehen ist, dass die Reflektoreinrichtung als ein einen wenigstens annähernd parabelförmigen Querschnitt aufweisender Spiegel ausgebildet ist, so kann die Strahlung auf einen Punkt konzentriert werden. Vorzugsweise sind die Enden der Lichtwellenleiter dabei im Brennpunkt des parabel- förmigen Spiegels angeordnet, so dass die von demselben aus¬ gehende Strahlung durch den Spiegel in eine parallele, die vier unterschiedlichen Lichtwellenlängen aufweisende Strahlung umgewandelt werden kann. If it is provided that the reflector device is designed as a mirror having an at least approximately parabolic cross section, then the radiation can be concentrated to one point. Preferably, the ends of the optical waveguides are arranged at the focal point of the parabolic shaped mirror, so that the setting of the same from ¬ radiation by the mirror in a parallel, the four different wavelengths of light comprising radiation can be converted.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Reflektoreinrichtung als einen wenigstens annähernd ellipsoiden Querschnitt aufweisender Spiegel ausgebildet ist, wodurch sich zwei Brennpunkte ergeben. Alternatively it can be provided that the reflector device as an at least approximately ellipsoidal cross-section mirror is formed, resulting in two focal points.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lichtwellenleiter benachbart zu einem rinnenförmigen, einen im Wesentlichen parabelförmi- gen Querschnitt aufweisenden Spiegel angeordnet sind. Auf diese Weise entsteht eine linienförmige Anordnung der Licht¬ strahlung, durch welche größere Hautflächen behandelt werden können . In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the optical waveguides are arranged adjacent to a channel-shaped, a substantially parabolic cross-section cross-section having mirror. In this way, a linear arrangement of the light ¬ radiation, by which larger areas of skin can be treated.
Auch hierbei ist es möglich, dass die Lichtwellenleiter benachbart zu einem rinnenförmigen, einen im Wesentlichen el- lipsoiden Querschnitt aufweisenden Spiegel angeordnet sind, wobei ein derartiger ellipsoider Spiegel im Gegensatz zu einem parabelförmigen Spiegel zwei Brennlinien erzeugt, wodurch eine andere Anordnung der Lichtwellenleiter gegenüber dem Spiegel möglich ist. Here, too, it is possible for the optical waveguides to be arranged adjacent to a channel-shaped mirror having a substantially ellipsoidal cross-section, such an ellipsoidal mirror generating two focal lines, in contrast to a parabolic mirror, whereby a different arrangement of the optical waveguides relative to the mirror is possible.
Um die von den Lichtquellen erzeugte Strahlung fokussieren zu können, kann in einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen sein, dass die Lichtwellenleiter an einer gegenüber der Reflektoreinrichtung verschieblich angeordneten Verschiebeeinrichtung angebracht sind. In order to be able to focus the radiation generated by the light sources, it can be provided in an advantageous development that the optical waveguides are mounted on a displacement device displaceably arranged in relation to the reflector device.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt. Further advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the remaining dependent claims. Embodiments of the invention are shown in principle with reference to the drawings.
Es zeigt: Fig. 1 eine sehr schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung; It shows: Fig. 1 is a very schematic view of the device according to the invention;
Fig. 2 eine schematische Ansicht des Aufbaus einer ersten Fig. 2 is a schematic view of the structure of a first
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Embodiment of the device according to the invention;
Fig. 3 die Vorrichtung aus Fig. 2 in einer anderen Konfiguration; Fig. 3 shows the device of Fig. 2 in another configuration;
Fig. 4 eine schematische Ansicht des Aufbaus einer zweiten Fig. 4 is a schematic view of the structure of a second
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und Embodiment of the device according to the invention; and
Fig. 5 ein Ende eines Lichtwellenleiters, der mit einer Fig. 5 shows an end of an optical waveguide, which with a
Lichtquelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden ist. Light source of the device according to the invention is connected.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Bestrahlung von Porphy- rinmolekülen in menschlichem Gewebe in einer sehr schematischen Ansicht dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist insgesamt vier Lichtquellen 2, 3, 4 und 5 auf, welche mit einem jewei¬ ligen Lichtwellenleiter 6, 7, 8 und 9 gekoppelt sind. Die Begriffe "Lichtquelle" und "Lichtwellenleiter" sind so zu verstehen, dass die Lichtquellen 2, 3, 4 und 5 Licht erzeugen und in die Lichtwellenleiter 6, 7, 8 und 9 einkoppeln, von wo sie wiederum ausgekoppelt und in ein sehr schematisch dargestelltes menschliches Gewebe 10 eingebracht werden. 1 shows a device 1 for the irradiation of porphyrin molecules in human tissue in a very schematic view. The device 1 comprises a total of four light sources 2, 3, 4 and 5, which are coupled to a time jewei ¬ optical waveguides 6, 7, and 8. 9 The terms "light source" and "optical waveguide" are to be understood so that the light sources 2, 3, 4 and 5 generate light and couple into the optical waveguides 6, 7, 8 and 9, from where they in turn decoupled and in a very schematically illustrated human tissue 10 are introduced.
Mittels der nachfolgend detaillierter beschriebenen Vorrichtung 1 werden in dem menschlichen Gewebe 10 vorhandene Porphyrinmolekule bestrahlt. Die Porphyrinmoleküle, insbe¬ sondere Protoporphyrin IX, können zuvor in den zu bestrahlenden Bereich des menschlichen Gewebes 10, insbesondere in Hautzellen, eingebracht werden. Da Porphyrin ein Zwischenprodukt der Synthese von Hämoglobin ist, ist es in einem be¬ stimmten Anteil bereits im menschlichen Körper und damit insbesondere auch in den Zellen des menschlichen Gewebes vorhanden. Falls diese Menge an Porphyrinmolekülen jedoch nicht ausreichend ist, kann es, wie oben erwähnt, beispiels¬ weise mittels Einspritzen in die gewünschten Bereiche einge¬ bracht werden. Das Porphyrin kann beispielsweise auch über Lävulinsäure, die zum Beispiel als Salbe vorliegen kann, in das menschliche Gewebe 10 eingebracht werden. Durch die Be¬ strahlung der Porphyrinmoleküle mittels der Vorrichtung 1 werden aufgrund der nachfolgend beschriebenen Anpassung der Vorrichtung 1 an das Absorptionsspektrum von Porphyrin die Porphyrinmoleküle zerlegt, wodurch Ozon freigesetzt wird, was die Wand der Zelle, in dem das Porphyrinmolekül enthal¬ ten ist, und somit auch die gesamte Zelle zerstört. By means of the device 1 described in more detail below, 10 are present in the human tissue Porphyrin molecules irradiated. The porphyrin molecules, in particular ¬ sondere protoporphyrin IX, may be previously in the region to be irradiated of the human tissue 10, in particular in skin cells, are introduced. Since porphyrin is an intermediate in the synthesis of hemoglobin, it is already present in a certain proportion in the human body and thus in particular also in the cells of human tissue. However, if this amount of porphyrin molecules is not sufficient, it may, as mentioned above, for example ¬ be introduced by injection into the desired areas ¬ . For example, the porphyrin may also be introduced into human tissue 10 via levulinic acid, which may be present as an ointment, for example. By Be ¬ radiation of the porphyrin molecules by means of the apparatus 1 due to the described below adjustment of the device 1, the porphyrin molecules are broken down in the absorption spectrum of the porphyrin, whereby ozone is generated, which the wall of the cell in which the porphyrin is contained ¬ th, and thus destroying the entire cell as well.
Eine solche Vorgehensweise bzw. ein solches Verfahren ist insbesondere bei Hautkrankheiten anwendbar, indem die Such a procedure or such a method is particularly applicable to skin diseases by the
Porphyrinmoleküle in beschädigte Zellen, beispielsweise in Krebszellen, eingespritzt und die Zellen anschließend durch die Bestrahlung mittels der Vorrichtung 1 zerstört werden. Wenn sich die Porphyrinmoleküle dabei ausschließlich in Krebszellen bzw. allgemein in geschädigten Zellen befinden, werden gesunde Zellen nicht beeinträchtigt. Porphyrin molecules are injected into damaged cells, for example in cancer cells, and the cells are subsequently destroyed by the irradiation by means of the device 1. If the porphyrin molecules are exclusively in cancer cells or generally in damaged cells, healthy cells are not affected.
Das Absorptionsspektrum der Porphyrine weist Absorptionsma- xima bei 405 nm ( Soret-Bande ) sowie bei 550 nm, 580 nm und 660 nm (Q-Banden) auf , die um Faktoren zwischen 5 und 50 ge¬ ringere Absorption zeigen, als die Soret-Bande. Außerdem existieren noch sehr schwache Absorptionsmaxima im mittleren Infrarotbereich bei 3400 nm, die für eine photodynamische Therapie wegen der starken Wärmeentwicklung im Gewebe aber nicht nutzbar sind. The absorption spectrum of the porphyrins shows absorption maxima at 405 nm (Soret band) as well as at 550 nm, 580 nm and 660 nm (Q-bands), which show factors between 5 and 50 ge ¬ ringere absorption, as the Soret band. In addition, there are still very weak absorption maxima in the mid-infrared range at 3400 nm, which are not available for photodynamic therapy because of the strong heat development in the tissue.
Um eine Anpassung der Vorrichtung 1 an das Absorptionsspektrum der Porphyrinmoleküle zu erreichen, erzeugt die erste Lichtquelle 2 Licht im blauen Bereich, die zweite Lichtquel¬ le 3 erzeugt Licht im grünen Bereich, die dritte LichtquelleIn order to achieve an adjustment of the device 1 to the absorption spectrum of the porphyrin molecules, the first light source 2 generates light in the blue region, the second Lichtquel ¬ le 3 generates light in the green range, the third light source
4 erzeugt Licht im gelben Bereich und die vierte Lichtquelle4 produces light in the yellow area and the fourth light source
5 erzeugt Licht im roten Bereich. Im vorliegenden Fall ist die Lichtquelle 2 als Laserdiode 2a ausgebildet, welche Licht mit einer Wellenlänge von ca. 405 nm erzeugt. Derarti¬ ge Laserdioden 2a werden beispielsweise für sogenannte Blue- Ray-Geräte verwendet, weshalb sie am Markt sehr leicht ver¬ fügbar sind und entsprechend geringe Kosten verursachen. Auch die Licht im roten Bereich erzeugende Lichtquelle 5 ist als Laserdiode 5a ausgebildet und erzeugt eine Wellenlänge von ca. 660 nm. Auch für diesen Wellenlängenbereich werden Laserdioden 5a in großer Stückzahl hergestellt und sind dementsprechend zu günstigen Konditionen verfügbar. Dagegen ist die Licht im grünen Bereich erzeugende Lichtquelle 3 als Leuchtdiode 3a ausgebildet, welche Licht mit einer Wellen¬ länge von ca. 550 nm erzeugt, da für diesen Wellenlängenbe¬ reich auf dem Markt keine Laserdioden verfügbar sind und Leuchtdioden sehr viel günstiger hergestellt werden können als Laserdioden. Die Leuchtdiode 3a kann dabei auch so aus¬ gebildet sein, dass sie zwei Wellenlängen bzw. einen Wellenlängenbereich abdeckt. Auch die Licht im gelben Bereich er- zeugende Lichtquelle 4 ist im vorliegenden Fall als Leucht¬ diode 4a ausgebildet, welche Licht mit einer Wellenlänge von ca. 580 nm erzeugt, da auch für diesen Wellenlängenbereich Laserdioden nur schwer oder gar nicht verfügbar sind. Auf diese Weise ergibt sich eine Vorrichtung 1, deren elektronische Bauelemente zu verhältnismäßig geringen Kosten verfüg¬ bar sind und die demnach ebenfalls verhältnismäßig kosten¬ günstig hergestellt werden kann. 5 generates light in the red area. In the present case, the light source 2 is formed as a laser diode 2a, which generates light having a wavelength of about 405 nm. Derarti ¬ ge laser diodes 2a are used for example for so-called blue-ray devices, which is why they are very easy ver ¬ available on the market and cause correspondingly low costs. The light source 5 generating light in the red region is also designed as a laser diode 5a and generates a wavelength of approximately 660 nm. Laser diodes 5a are also produced in large numbers for this wavelength range and are therefore available at favorable conditions. In contrast, the light in the green region generating light source 3 is designed as a light-emitting diode 3a which generates light having a wave ¬ length of about 550 nm, as ¬ are available on the market no laser diodes for this Wellenlängenbe rich and light-emitting diodes can be produced much cheaper as laser diodes. The light-emitting diode 3a may in this case also be formed from ¬ that it covers two wavelengths or a range of wavelengths. Also the light in the yellow area is generating light source 4 is formed in the present case as a light emitting diode 4 a, which generates light having a wavelength of about 580 nm, as well as laser diodes are difficult or not available for this wavelength range. In this way, results in a device 1, the electronic components are available at relatively low cost ¬ bar and therefore also relatively cost ¬ can be made low.
Prinzipiell wäre es auch möglich, als Lichtquellen 2, 3, 4 und 5 ausschließlich Laserdioden oder ausschließlich Leuchtdioden zu verwenden, die oben beschriebene Ausführungsform ist jedoch aus rein ökonomischen Gesichtspunkten am günstigsten . In principle, it would also be possible to use exclusively laser diodes or exclusively light-emitting diodes as light sources 2, 3, 4 and 5, but the embodiment described above is the most economical from a purely economic point of view.
Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen unterschiedliche Ausführungs¬ formen der Vorrichtung 1, bei welcher die Lichtwellenleiter 6, 7, 8 und 9 bzw. Enden 6a, 7a, 8a und 9a derselben benachbart zu einer die von den Lichtwellenleitern 6, 7, 8 und 9 ausgestrahlten Lichtstrahlung reflektierenden Reflektoreinrichtung 11 angeordnet sind. Figures 2, 3 and 4 show different execution ¬ shape of the device 1, in which the optical waveguide 6, 7, 8 and 9 and ends 6a, 7a, 8a and 9a adjacent the same to that of the optical waveguides 6, 7, 8 and 9 emitted light radiation reflecting reflector means 11 are arranged.
Bei der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist die Reflektoreinrichtung 11 als ein Spiegel IIa ausgebildet, welcher einen wenigstens annähernd parabelförmigen Querschnitt aufweist. Die Enden 6a, 7a, 8a, 9a der Lichtwellenleiter 6, 7, 8 und 9 sind benachbart zu dem Spiegel IIa an einer Verschiebeeinrichtung 12 angebracht, welche gegenüber dem Spiegel IIa verschoben werden kann. Dadurch ist ein Verschieben der Enden 6a, 7a, 8a, 9a der Lichtwellenleiter 6, 7, 8 und 9 gegenüber dem Spiegel IIa und somit gegenüber einem durch den parabelformigen Querschnitt des Spiegels IIa gebildeten Brennpunkt 13 mög¬ lich. Auf diese Weise lässt sich die von den Lichtwellenlei¬ tern 6, 7, 8 und 9 ausgesandte Strahlung auf einen Punkt, der einen bestimmten Abstand von dem Spiegel IIa aufweist, konzentrieren, wodurch es möglich ist, eine Konzentration der Strahlung in einer bestimmten, einstellbaren Tiefe innerhalb des menschlichen Gewebes 10 zu erreichen. In the embodiment of the device 1 shown in FIGS. 2 and 3, the reflector device 11 is designed as a mirror IIa, which has an at least approximately parabolic cross-section. The ends 6a, 7a, 8a, 9a of the optical fibers 6, 7, 8 and 9 are mounted adjacent to the mirror IIa on a displacement device 12, which can be moved relative to the mirror IIa. As a result, a displacement of the ends 6a, 7a, 8a, 9a of the optical waveguides 6, 7, 8 and 9 with respect to the mirror IIa and thus with respect to a cross-section formed by the parabelformigen IIa of the mirror focal point 13 mög ¬ Lich. In this way can be of the Lichtwellenlei ¬ tern 6, 7, 8 and 9, radiation emitted to a point having a predetermined distance from the mirror IIa focus, whereby it is possible, adjustable concentration of the radiation in a specific, Reach depth within the human tissue 10.
Fig. 3 zeigt die Verschiebeeinrichtung 12 in einer gegenüber dem Spiegel IIa verschobenen Position, was zu einer Konzentration der Strahlung an einem anderen Punkt innerhalb des menschlichen Gewebes 10 führt. FIG. 3 shows the displacement device 12 in a position shifted with respect to the mirror IIa, which leads to a concentration of the radiation at another point within the human tissue 10.
Alternativ zu dem parabelformigen Querschnitt könnte der Spiegel IIa auch einen wenigstens annähernd ellipsoiden Querschnitt aufweisen, wodurch sich zwei Brennpunkte ergä¬ ben . As an alternative to the cross section of the mirror parabelformigen IIa could also have an at least approximately ellipsoidal cross-section, whereby two focal points will complement ¬ ben.
Eine in Fig. 4 dargestellte, alternative Ausführungsform der Vorrichtung 1 sieht vor, dass die Reflektoreinrichtung 11 als rinnenförmiger , einen wenigstens annähernd parabelformigen Querschnitt aufweisender Spiegel IIb mit einer Brennlinie 13' ausgebildet ist, gegenüber welchem die Enden 6a, 7a, 8a und 9a der Lichtwellenleiter 6, 7, 8 und 9 benachbart angeordnet sind. Auch hier wäre wiederum ein wenigstens annä¬ hernd ellipsoider Querschnitt des Spiegels IIb möglich, was zu zwei Brennlinien führen würde. An illustrated in Fig. 4, alternative embodiment of the device 1 provides that the reflector device 11 as a trough-shaped, at least approximately parabolic cross-section having mirror IIb is formed with a focal line 13 ', opposite which the ends 6a, 7a, 8a and 9a of Optical waveguides 6, 7, 8 and 9 are arranged adjacent. Again, a least Annæ ¬ hernd ellipsoidal cross-section of the mirror IIb would be possible again, which would lead to two focal lines.
Die Enden 6a, 7a, 8a und 9a der Lichtwellenleiter 6, 7, 8 und 9 sind dabei nebeneinander und wiederum auf der Ver- Schiebeeinrichtung 12 angeordnet, welche gegenüber dem Spiegel IIb verschieblich ist, wie dies unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 beschrieben wurde. Im Gegensatz zu der punktförmigen Konzentration der Lichtstrahlung lässt sich mit der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 4 eine linienförmige Kon¬ zentration der Lichtstrahlung erreichen, so dass diese einen größeren Bereich des menschlichen Gewebes 10 erreichen kann als die zuerst beschriebene Vorrichtung 1. The ends 6a, 7a, 8a and 9a of the optical waveguides 6, 7, 8 and 9 are arranged side by side and again on the Slider 12 is arranged, which is displaceable relative to the mirror IIb, as described with reference to Figures 2 and 3. Unlike the point-like concentration of the light radiation, a linear Kon ¬ concentration of the light radiation can be with the device 1 of FIG. 4 reach, so that it can reach a larger region of the human tissue 10 as the apparatus 1 is first described.
Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist demnach für eine lokalere Bestrahlung geeignet, wohingegen die in Fig. 4 dargestellte Ausführungs¬ form der Vorrichtung 1 für eine großflächigere Bestrahlung verwendet werden kann. The embodiment of the device 1 shown in Figures 2 and 3 is therefore suitable for a more local irradiation, whereas the embodiment shown in Fig. 4 ¬ form of the device 1 can be used for a larger-area irradiation.
In Fig. 5, welche eines der Enden 6a, 7a, 8a oder 9a eines der Lichtwellenleiter 6, 7, 8 oder 9, im vorliegenden Fall das Ende 6a des Lichtwellenleiters 6, zeigt, ist erkennbar, dass dieses Ende 6a, 7a, 8a oder 9a des Lichtwellenleiters 6, 7, 8 oder 9 konkav, insbesondere sphärisch konkav, ausgebildet und verspiegelt ist. Dadurch wird die auf das Ende 6a, 7a, 8a oder 9a auftreffende Lichtstrahlung reflektiert und streut über die zylindrische Mantelfläche des Lichtwel¬ lenleiters 6, 7, 8 oder 9 aus. Im vorliegenden Fall ist die zylindrische Mantelfläche des Lichtwellenleiters 6, 7, 8 o- der 9 außerdem mit einer Umhüllung 15 versehen, durch welche ein Ausstrahlen von Licht über einen Teil der Mantelfläche verhindert wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei der Vorrichtung 1 gemäß der Fig. 4 einsetzbar, bei welcher die Lichtwellenleiter 6, 7, 8 und 9 unmittelbar nebeneinan- der angeordnet sind, da auf diese Weise die oben beschriebe¬ ne Linienform noch besser erreicht wird. In FIG. 5, which shows one of the ends 6a, 7a, 8a or 9a of one of the optical waveguides 6, 7, 8 or 9, in the present case the end 6a of the optical waveguide 6, it can be seen that this end 6a, 7a, 8a or 9a of the optical waveguide 6, 7, 8 or 9 concave, in particular spherically concave, is formed and mirrored. As a result, the incident on the end 6a, 7a, 8a or 9a light radiation is reflected and scatters over the cylindrical surface of the Lichtwel ¬ lenleiters 6, 7, 8 or 9 from. In the present case, the cylindrical outer surface of the optical waveguide 6, 7, 8 o 9 is also provided with a sheath 15, by which a radiation of light over a part of the lateral surface is prevented. This embodiment can be used in particular in the device 1 according to FIG. 4, in which the optical waveguides 6, 7, 8 and 9 directly adjoin one another. are arranged, since in this way the above-described ¬ ne line shape is achieved even better.
Des Weiteren geht aus Fig. 5 hervor, dass die Lichtquellen 2, 3, 4 und 5, von denen lediglich die Lichtquelle 2 darge¬ stellt ist, in einem Steuergerät 15 angeordnet sind. Der zu¬ gehörige Lichtwellenleiter 6 kann aus dem Steuergerät 15 heraus zu der Reflektoreinrichtung 11 geführt sein. Furthermore, it is apparent from Fig. 5 that the light sources 2, 3, 4 and 5, of which only the light source 2 Darge ¬ presents, arranged in a control device 15. The associated to ¬ optical waveguide 6 may be out of the controller 15 out to the reflector device 11.
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