DE102016106804B4 - Apparatus for radiating human tissue and irradiating underlying human tissue - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (1) zur Durchstrahlung von menschlichem Gewebe, insbesondere Knochengewebe, und zur Bestrahlung von darunterliegendem menschlichem Gewebe, mit wenigstens einer eine elektromagnetische Strahlung emittierenden Bestrahlungseinrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlungseinrichtung (2) wenigstens ein eine die Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes in einen angeregten Zustand oder einen Sättigungszustand versetzende Pumpstrahlung emittierendes Leuchtmittel (3) und wenigstens ein eine im Hinblick auf das zu bestrahlende Gewebe therapeutische Strahlung emittierendes Leuchtmittel (4) aufweist. Device (1) for irradiating human tissue, in particular bone tissue, and for irradiating underlying human tissue, comprising at least one irradiation device (2) emitting an electromagnetic radiation, characterized in that the irradiation device (2) comprises at least one of the molecules to be irradiated Having tissue in an excited state or a saturation state displacing pump radiation emitting light emitting means (3) and at least one with respect to the tissue to be irradiated therapeutic radiation emitting light emitting means (4).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchstrahlung von menschlichem Gewebe, insbesondere Knochengewebe, und zur Bestrahlung von darunterliegendem menschlichem Gewebe, mit wenigstens einer eine elektromagnetische Strahlung emittierenden Bestrahlungseinrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuervorrichtung zur Steuerung einer solchen Vorrichtung.The invention relates to a device for irradiating human tissue, in particular bone tissue, and for irradiating underlying human tissue, with at least one irradiation device emitting an electromagnetic radiation. Furthermore, the invention relates to a control device for controlling such a device.
Aus
Insbesondere für die Behandlung von Schlaganfallpatienten, traumatischen Gehirnverletzungen, Alzheimer- und Parkinsonerkrankungen, amyotropher Lateralsklerose (ALS) sowie somatischen Depressionszuständen liegen erste erfolgversprechende klinische Studien vor, wie dem
Dabei zeigte sich, dass das zentrale Problem dieser Behandlungen darin besteht, dass der Schädelknochen und die Dura mater eine sehr hohe Absorption für elektromagnetische Strahlung des roten und nah-infraroten Spektralbereiches aufweisen. Man nimmt an, dass nur ca. 3 % der Strahlung die kortikale Ebene erreichen, 97 % jedoch vorher im Knochengewebe absorbiert werden.It turned out that the central problem of these treatments is that the cranial bone and the dura mater have a very high absorption for electromagnetic radiation of the red and near-infrared spectral range. It is believed that only about 3% of the radiation reaches the cortical level but 97% is previously absorbed in the bone tissue.
Die Wirksamkeit dieser Behandlungen hängt jedoch insbesondere davon ab, bis zu welcher Tiefe im zerebralen Gewebe die für die Anregung photobiologischer Prozesse in den Targetmolekülen der neuronalen Mitochondrien erforderlichen kritischen Schwellwerte der Strahlungsdichte sicher und reproduzierbar erreicht und überschritten werden können.The effectiveness of these treatments, however, depends in particular on the depth at which the critical tissue thresholds for stimulating photobiological processes in the target molecules of the neuronal mitochondria can be safely and reproducibly reached and exceeded.
Prinzipiell wäre dies immer möglich, indem entsprechend leistungsstarke Lichtquellen, wie zum Beispiel im Watt-Bereich emittierende Laserdioden oder LEDs, eingesetzt werden. Durch gesetzliche Regelungen bleibt dieser Weg aber versperrt, da zum Beispiel die ANSI (American National Standards Institute) eine maximale Leistungsdichte von 320 mW/cm2 auf der Hautoberfläche erlaubt.In principle, this would always be possible by using correspondingly powerful light sources, such as laser diodes or LEDs emitting in the wattage range. However, this approach is blocked by legislation, as, for example, the ANSI (American National Standards Institute) allows a maximum power density of 320 mW / cm 2 on the skin surface.
Die Transparenz des Knochengewebes hängt von den Absorptionskoeffizienten ab, bei denen es sich um unveränderbare Materialparameter handelt. Die Absorptionskoeffizienten selbst sind außerdem noch abhängig von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung. Diese können allerdings nicht frei ausgewählt werden, da sie von den Absorptionsbanden der Targetmoleküle der photobiologischen Stimulation abhängen und damit auf einen bestimmten Wert festgelegt sind. Das Problem ist daher, dass man photomedizinisch auf bestimmte diskrete Werte der Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung festgelegt ist. Allerdings ist keine der derzeit in der Photomedizin verwendeten Lichtquellen in der Lage, das Problem der Gewebetransparenz zu beeinflussen, geschweige denn zu verbessern.The transparency of the bone tissue depends on the absorption coefficients, which are unchangeable material parameters. The absorption coefficients themselves are also still dependent on the wavelength of the electromagnetic radiation. However, these can not be chosen freely because they depend on the absorption bands of the target molecules of the photobiological stimulation and are thus fixed at a certain value. The problem is therefore that one is determined photomedizinisch to certain discrete values of the wavelengths of electromagnetic radiation. However, none of the light sources currently used in photomedicine is able to influence, let alone improve, the problem of tissue transparency.
Die
Aus der
Eine Vorrichtung zur Biostimulation von menschlichem Gewebe ist in der
Aus der
Aus der
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchstrahlung von menschlichem Gewebe, insbesondere Knochengewebe, und zur Bestrahlung von darunterliegendem menschlichem Gewebe zu schaffen, die es ermöglicht, die Transparenz von menschlichem Gewebe, insbesondere Knochengewebe, zu verbessern, um auf diese Weise darunterliegendes Gewebe auf therapeutisch wirksame Art und Weise bestrahlen zu können.It is therefore an object of the present invention to provide a device for irradiating human tissue, in particular bone tissue, and for irradiating underlying human tissue, which makes it possible to improve the transparency of human tissue, in particular bone tissue, to thereby underlying To be able to irradiate tissue in a therapeutically effective manner.
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
Die erfindungsgemäße Lösung sieht also eine Bestrahlungseinrichtung mit zwei unterschiedlich wirkenden und damit zwei unterschiedliche Funktionen erfüllenden Leuchtmitteln vor, nämlich zum einen ein Leuchtmittel, das eine Pumpstrahlung emittiert, welche die Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes in einen angeregten Zustand oder einen Sättigungszustand versetzt, und zum anderen ein Leuchtmittel, das eine im Hinblick auf das zu bestrahlende Gewebe therapeutische Strahlung emittiert. The solution according to the invention thus provides an irradiation device with two differently acting and thus two different functions fulfilling bulbs, namely on the one hand, a light emitting a pump radiation, which puts the molecules of the tissue to be irradiated in an excited state or a saturation state, and on the other a light source that emits a therapeutic radiation with respect to the tissue to be irradiated.
Dadurch, dass die Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes mittels der Pumpstrahlung in einen angeregten Zustand oder einen Sättigungszustand versetzt werden, können diese Moleküle kein weiteres Photon absorbieren, weshalb die Photonen der Therapiestrahlung diese Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes passieren können. In diesem Zusammenhang ist es aus der physikalischen Absorptionskinetik bekannt, dass ein Atom oder Molekül nur dann ein Photon absorbieren kann, wenn es freie, nicht besetzte Energieniveaus aufweist, was durch den Einsatz der Pumpstrahlung gerade verhindert wird. Damit vergrößert sich die mittlere freie Weglänge des Photons und es verkleinert sich der Absorptionskoeffizient, da dieser proportional zum Kehrwert der mittleren freien Weglänge ist. Letztlich verbessert sich dadurch die Transparenz des zu durchstrahlenden Gewebes, bei dem es sich insbesondere um Knochengewebe handeln kann, und zwar insbesondere für rote und nah-infrarote Strahlung.The fact that the molecules of the tissue to be irradiated by means of the pumping radiation in an excited state or a saturated state, these molecules can not absorb another photon, so that the photons of the therapy radiation can pass through these molecules of the tissue to be irradiated. In this context, it is known from the physical absorption kinetics that an atom or molecule can only absorb a photon if it has free, unoccupied energy levels, which is just prevented by the use of the pump radiation. This increases the mean free path of the photon and reduces the absorption coefficient, since this is proportional to the reciprocal of the mean free path. Ultimately, this improves the transparency of the tissue to be irradiated, which may in particular be bone tissue, in particular for red and near-infrared radiation.
Auf diese Weise ist es möglich, die therapeutische elektromagnetische Strahlung des sichtbaren und nah-infraroten Spektralbereichs zum Beispiel durch die Kopfhaut, den Schädelknochen und die Dura mater zu strahlen, so dass auf der kortikalen Ebene Leistungsdichten der elektromagnetischen Strahlung erreicht werden, die photobiologische Prozesse in den neuronalen Zellen des zu bestrahlenden menschlichen Gewebes anregen und neuronal-vaskulare Kopplungsprozesse stimulieren. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass mit derselben eine nicht-invasive und nebenwirkungsfreie Behandlung für einen breiten klinischen Einsatz ermöglicht wird.In this way, it is possible to radiate the therapeutic electromagnetic radiation of the visible and near-infrared spectral range, for example through the scalp, cranial bone and dura mater, so that at the cortical level power densities of electromagnetic radiation are achieved, the photobiological processes in stimulate the neuronal cells of the human tissue to be irradiated and stimulate neuronal-vascular coupling processes. A particular advantage of the device according to the invention is that with the same a non-invasive and side effect-free treatment for a broad clinical use is made possible.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine die Pumpstrahlung emittierende Leuchtmittel so moduliert ist, dass die Pulsfrequenz der Pumpstrahlung im Wesentlichen dem reziproken Wert der Lebensdauer des energiereichsten angeregten Zustandes von Molekülen des zu durchstrahlenden Gewebes und von Hämoglobinmolekülen entspricht, und dass die Wellenlänge der Pumpstrahlung 580 +/- 10 nm beträgt. Die oben erläuterte allgemeine Betrachtung im Bereich der physikalischen Absorptionskinetik wird mit dieser Ausführungsform auf die zwei Hauptabsorber im Knochengewebe, die Knochensubstanz Hydroxylapatit und das Blutmolekül Hämoglobin, reduziert. Um ein Hydroxylapatitmolekül vom Grundzustand in einen angeregten Zustand zu überführen, wird dabei von den Energieniveaus dieses Moleküls und den sich daraus ergebenden Absorptionsbanden ausgegangen. Einige dieser Absorptionsbanden liegen nach
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine die Pumpstrahlung emittierende Leuchtmittel so moduliert ist, dass die Pulsleistung und die Pulsenergie der Pumpstrahlung so eingestellt sind, dass die Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes und Hämoglobinmoleküle in einen Sättigungszustand überführt werden. Diese Ausgestaltung nutzt die aus der physikalischen Quantenoptik bekannte Tatsache aus, dass die Wechselwirkung zwischen Photonen eines elektromagnetischen Lichtfeldes und Atomen bzw. Molekülen durch ein zweites Lichtfeld beeinflusst werden kann. Strahlt man ein zweites elektromagnetisches Lichtfeld, dessen Frequenz gegenüber der Frequenz des ersten Lichtfeldes gering verstimmt ist, in einen Festkörper, wie zum Beispiel in das zu durchstrahlende Gewebe ein, so verschieben sich die Energieniveaus der angeregten Zustände der Atome bzw. Moleküle. Die Photonen des ersten Lichtfeldes können nun nicht mehr spezifisch an den Atomen bzw. Molekülen des zu durchstrahlenden Gewebes absorbieren und diese anregen, sodass die Photonen der Therapiestrahlung durch das zu durchstrahlende Gewebe hindurch zu dem zu bestrahlenden Gewebe gelangen können. Dieser als elektromagnetisch induzierte Transparenz bekannte physikalische Effekt stellt neben der oben beschriebenen Ausführungsform der Sättigung der Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes eine zweite Variante dar, die Transparenz des zu durchstrahlenden Gewebes zu erhöhen und damit die Absorption der therapeutischen Strahlung zu reduzieren, sodass diese bis zu dem zu bestrahlenden Gewebe gelangen kann.In an alternative embodiment of the invention, it may be provided that the at least one light source emitting the pump radiation is modulated in such a way that the pulse power and the pulse energy of the pump radiation are adjusted in such a way that the molecules of the tissue to be irradiated and hemoglobin molecules are converted into a saturation state. This embodiment makes use of the fact known from physical quantum optics that the interaction between photons of an electromagnetic light field and atoms or molecules can be influenced by a second light field. If a second electromagnetic light field whose frequency is slightly detuned with respect to the frequency of the first light field is irradiated into a solid, for example into the tissue to be irradiated, the energy levels of the excited states of the atoms or molecules are shifted. The photons of the first light field can no longer specifically absorb and excite the atoms or molecules of the tissue to be irradiated so that the photons of the therapeutic radiation can pass through the tissue to be irradiated through to the tissue to be irradiated. This physical effect known as electromagnetically induced transparency, in addition to the embodiment described above, saturates the molecules of the molecule By radiating tissue a second variant is to increase the transparency of the tissue to be irradiated and thus to reduce the absorption of the therapeutic radiation, so that they can reach the tissue to be irradiated.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wellenlänge des wenigstens einen die Therapiestrahlung emittierenden Leuchtmittels 820 +/- 10 nm und/oder 630 +/- 10 nm und/oder 405 +/- 10 nm beträgt. Auf diese Weise ergibt sich eine von dem die therapeutische Strahlung emittierenden Leuchtmittel ausgestrahlte Therapiestrahlung, die an die Absorptionsbanden der Targetmoleküle angepasst ist. Von den insgesamt ca. 60 bekannten endogenen Chromophoren, d. h. lichtempfindlichen Molekülen, des menschlichen Organismus, wird im vorliegenden Fall als Targetmolekül das in Mitochondrien enthaltene Chromophor Cytochrom-C-Oxidase ausgewählt. Nach
Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform die Wellenlänge des wenigstens einen die Therapiestrahlung emittierenden Leuchtmittels 660 +/- 10 nm beträgt, so kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bei photodynamischen Behandlungen eingesetzt werden und dabei eine effektive Anregung des exogenen Photosensitizers Chlorin erfolgen. Dadurch lässt sich eine Vielzahl von Krankheiten behandeln, und zwar sowohl Hautkrankheiten als auch innere Krankheiten.If, in a further advantageous embodiment, the wavelength of the at least one light source emitting the therapy radiation is 660 +/- 10 nm, then the device according to the invention can be used for photodynamic treatments and an effective excitation of the exogenous photosensitizer chlorin can take place. This can treat a variety of diseases, both skin diseases and internal diseases.
Um eine Kühlung der Leuchtmittel und der behandelten Hautpartie zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass die Bestrahlungseinrichtung ein die Leuchtmittel aufnehmendes Gehäuse aufweist, das eine Einrichtung zur Zuführung von Luft und/oder Sauerstoff zu einem zu bestrahlenden Bereich aufweist. Auf diese Weise ergibt sich eine Kühlwirkung auf der Haut, wodurch Hautverbrennungen vorgebeugt werden kann. Des Weiteren wird mit dieser Ausführungsform eine Kühlung der Leuchtmittel erzielt. Durch die Zufuhr von Sauerstoff ergibt sich außerdem eine wesentliche Verbesserung der Effektivität von photodynamischen Behandlungen und es können auch Bakterien als Ziel der Therapiestrahlung vorgesehen sein. Damit lassen sich zum Beispiel schlecht heilende Wunden behandeln.In order to achieve cooling of the lamps and of the treated area of the skin, it can be provided that the irradiation device has a housing receiving the lamps, which has a device for supplying air and / or oxygen to an area to be irradiated. In this way, there is a cooling effect on the skin, which skin burns can be prevented. Furthermore, a cooling of the lamps is achieved with this embodiment. The addition of oxygen also results in a significant improvement in the effectiveness of photodynamic treatments, and bacteria may also be targeted for the therapy radiation. This can treat, for example, poorly healing wounds.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung zur Zuführung von Luft und/oder Sauerstoff zu dem zu bestrahlenden Bereich wenigstens eine durch das Gehäuse verlaufende Bohrung aufweist. Die Kühlung der Leuchtmittel erfolgt dabei über die Kühlung des Gehäuses mittels der von Luft bzw. Sauerstoff durchströmten Bohrungen, was eine hohe Effektivität der Kühlung bei relativ geringem Aufwand ermöglicht. Durch diese Kühlung können Beschädigungen der Leuchtmittel oder ein Verschieben des Emissionsspektrums derselben verhindert werden.Furthermore, it can be provided that the device for supplying air and / or oxygen to the area to be irradiated has at least one bore extending through the housing. The cooling of the lamps is carried out via the cooling of the housing by means of the flowed through by air or oxygen holes, which allows a high efficiency of cooling at relatively low cost. This cooling can damage the lamps or shifting the emission spectrum of the same can be prevented.
Eine Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich, wenn die Leuchtmittel an einem Endoskop angeordnet sind. Dies ermöglicht insbesondere die Behandlung von inneren Krankheiten.An extension of the possible uses of the device according to the invention results when the lighting means are arranged on an endoscope. This allows in particular the treatment of internal diseases.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung eine Steuervorrichtung, aufweisend wenigstens fünf Steuerkanäle, wobei jeder Steuerkanal zur Steuerung wenigstens eines Leuchtmittels ausgebildet ist, umfassen. Mit einer derartigen Steuervorrichtung, über deren Steuerkanäle die Leuchtmittel angesteuert werden können, lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders einfach ansteuern.In a further advantageous embodiment of the invention, the device may comprise a control device, comprising at least five control channels, each control channel being designed to control at least one light source. With such a control device, via the control channels, the lighting means can be controlled, the device according to the invention can be controlled particularly easily.
Wenn dabei die Steuervorrichtung die freie Einstellung von Pulsfrequenzen für die die Pumpstrahlung emittierende Leuchtmittel ermöglicht, so kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auf die unterschiedlichsten Einsatzzwecke angepasst werden.If the control device permits the free setting of pulse frequencies for the illuminants emitting the pump radiation, then the device according to the invention can be adapted to a very wide variety of applications.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.Embodiments of the invention are shown in principle with reference to the drawings.
Es zeigt:
-
1 eine sehr schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
2 eine sehr schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
3 eine umfangreichere Darstellung der Vorrichtung aus1 ; -
4 eine umfangreichere Darstellung der Vorrichtung aus2 ; -
5 eine Vorderansicht der Vorrichtung aus3 ; -
6 eine Steuervorrichtung zur Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Endoskop; und -
7 eine Draufsicht aufdas Endoskop von 6 .
-
1 a very schematic view of a first embodiment of the device according to the invention; -
2 a very schematic view of a second embodiment of the device according to the invention; -
3 a fuller illustration of thedevice 1 ; -
4 a fuller illustration of thedevice 2 ; -
5 a front view of thedevice 3 ; -
6 a control device for controlling the device according to the invention with an endoscope connected thereto; and -
7 a top view of the endoscope of6 ,
Die Vorrichtung
Die Bestrahlungseinrichtung
In einem Fall, in dem die therapeutische Strahlung mehrere Gewebeschichten durchdringen muss, können gegebenenfalls unterschiedliche Pumpstrahlungen eingesetzt werden, die dann an die jeweilige zu durchstrahlende Schicht angepasst sind. Hierzu kann die Bestrahlungseinrichtung
Sowohl die Leuchtmittel
Während bei der Ausführungsform der
Das die Pumpstrahlung emittierende, erste Leuchtmittel
Die Wellenlänge des die Therapiestrahlung emittierenden, zweiten Leuchtmittels
Des Weitern ist es auch möglich, dass die Wellenlänge des wenigstens einen die Therapiestrahlung emittierenden Leuchtmittels
Alternativ könnte das die Pumpstrahlung emittierende, erste Leuchtmittel
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Frequenz des wenigstens einen die Pumpstrahlung emittierenden Leuchtmittels um einen Betrag verstimmt ist, der der halben Emissionslinienbreite der therapeutischen Strahlung entspricht.In addition, it can be provided that the frequency of the at least one light source emitting the pump radiation is detuned by an amount which corresponds to half the emission line width of the therapeutic radiation.
In den
Zusätzlich sind in dem Gehäuse
In der Seitenansicht gemäß
Auch die oben beschriebene Einrichtung
In
Das Endoskop
Mit dem mit den Bestrahlungseinrichtungen
Durch die oben beschriebene optische Faser
Das bei dem Endoskop
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4822335A (en) | 1986-10-29 | 1989-04-18 | Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Apparatus for treatment of cancer with photodiode |
US4930504A (en) | 1987-11-13 | 1990-06-05 | Diamantopoulos Costas A | Device for biostimulation of tissue and method for treatment of tissue |
US5321715A (en) | 1993-05-04 | 1994-06-14 | Coherent, Inc. | Laser pulse format for penetrating an absorbing fluid |
DE102004040431A1 (en) | 2003-10-21 | 2005-05-25 | Ronbar Ag | Acupuncture unit has pulsed laser light sources with orthogonal polarization and magnetic polarization rotation in hand unit |
DE102012110358A1 (en) | 2012-10-30 | 2014-04-30 | Leibniz-Institut für Neurobiologie Magdeburg | Microelectrode array |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4822335A (en) | 1986-10-29 | 1989-04-18 | Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Apparatus for treatment of cancer with photodiode |
US4930504A (en) | 1987-11-13 | 1990-06-05 | Diamantopoulos Costas A | Device for biostimulation of tissue and method for treatment of tissue |
US5321715A (en) | 1993-05-04 | 1994-06-14 | Coherent, Inc. | Laser pulse format for penetrating an absorbing fluid |
DE102004040431A1 (en) | 2003-10-21 | 2005-05-25 | Ronbar Ag | Acupuncture unit has pulsed laser light sources with orthogonal polarization and magnetic polarization rotation in hand unit |
DE102012110358A1 (en) | 2012-10-30 | 2014-04-30 | Leibniz-Institut für Neurobiologie Magdeburg | Microelectrode array |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
„Handbook of Photomedicine " von M. R. Hamblin und Y. Y. Huang, CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2014, S. 631 - 643 |
„Journal of Materials Science: Materials in Medicine, January 1997, Volume 8, S. 1 - 4" von I. Rehmann und W. Bonfield |
„Journal of Neurotrauma" von M. Naeser, 31: 1008 - 1017, June 1, 2014 sowie „Behavioral and Brain Functions" von F. Schiffer 2009, 5:46 |
„Laser tissue interaction" von M. Niemz, Springer, (2004) |
„Ten lectures of basic science of laser phototherapy" von T. Karu, Prima Books AB, Grängesberg, Sweden, 2007, S. 119 |
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