DE102019131115A1

DE102019131115A1 - Vorrichtung zur Erzeugung einer lokalen Hyperthermie

Info

Publication number: DE102019131115A1
Application number: DE102019131115.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2021-05-20
Also published as: EP4061268A1; WO2021099391A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung (1) zur Veränderung einer Zellregion (Z) an oder unterhalb der Körperoberfläche oder den Haaren eines menschlichen oder tierischen Körpers (K) durch Erzeugung einer lokalen Hyperthermie in dieser Zellregion (Z), ausgebildet mit mindestens einer an der Körperoberfläche anordenbaren oder befestigbaren Einrichtung (2) zur Erzeugung thermischer Energie, vorzugsweise ausgebildet mit einer Elektrode (7) und einer Steuerungseinheit (3), wobei die mindestens eine Einrichtung (2) zur Erzeugung thermischer Energie einen Kontaktbereich (4) zur Veränderung einer Zellstruktur in der Zellregion (Z) aufweist, wobei ein Sensor (5) vorgesehen ist, der zur Ermittlung der lokalen Temperatur (TL) oder einer lokalen Temperaturänderung der zu verändernden Zellregion (Z) des Körpers (K) ausgebildet ist, wobei die Steuerungseinheit (3) zur Erzeugung eines spezifischen Temperaturprofils mittels der Elektrode (7) bzw. des thermischen Kontaktbereichs (4) und zwar zur Erzielung einer Temperatur (TZ) und/oder der Temperaturänderung (ΔTZ) und/oder eines Temperaturprofils (TPZ) der Zellregion (Z) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung einer Zellregion an oder unterhalb der Körperoberfläche oder den Haaren eines menschlichen oder tierischen Körpers durch Erzeugung einer lokalen, insbesondere gepulsten lokalen Hyperthermie in dieser Zellregion. Ferner offenbart die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung einer lokalen Hyperthermie an einem menschlichen oder tierischen Körper mit einer Vorrichtung.
In der heutigen Zeit hat das Thema Gesundheit, Wellness, Schönheit und Selbstverwirklichung eine zunehmend hohe Bedeutung.
Einhergehend mit einer dauerhaften Selbstveränderung und Optimierung ist das Bedürfnis nach einem ansprechenden äußerlichen Erscheinungsbild. Dabei werden beispielsweise Flecken auf der Haut, Wunden oder schlaffe Hautpartien als unangenehm empfunden. Da dieser Wunsch nach einem ansprechenden äußeren Erscheinungsbild eng mit dem Wohlfühlen verknüpft ist, besteht ein großer Bedarf an kosmetischen Möglichkeiten das äußere Erscheinungsbild zu „verbessern“. Daneben besteht ein Bedürfnis danach sich verändernde Hautpartien zu behandeln, sowohl bei gutartigen als auch bei bösartigen Zellveränderungen, wie bei einer Adoptose. Unschön ist es auch, wenn sich die Haarfarbe ändert und die Haare zum Beispiel ausbleichen.
Krampfadern, Nägel in den Füßen, Schnittverletzungen, Verbrennungen, Alterssichtigkeit, Haarausfall, Hämorrhoiden, Muskelschmerzen, Arthrose im Finger, Stiche, Körner oder akute Schmerzen in den Knien und Gelenken haben oftmals eine andere Ursache, beeinflussen den Menschen aber in vergleichbarer Weise negativ.
Jährlich erkranken etwa 600.000 Menschen weltweit an bösartigen Tumoren des Kopf-Hals-Bereiches. Mit einer Inzidenz von über 80.000 Neuerkrankungen stehen die Plattenepithelkarzinome des Kopf- und Halsbereiches (Squamous Cell Carcinoma of the Head and Neck = SCCHN) auf Platz 6 der Tumorstatistik der U.S.A. und Europa. Trotz verbesserter chirurgischer Techniken, neuer Bestrahlungsverfahren und der Einführung adjuvanter Chemotherapeutika blieb die Gesamtüberlebensrate in den letzten Jahrzehnten nahezu unverändert schlecht. Etwa ein Drittel aller Patienten mit Malignomen des Kopf-Hals-Bereiches sterben an ihrer Erkrankung, wobei Männer öfter betroffen sind als Frauen. Zum Zeitpunkt der Diagnosestellung liegen bei etwa zwei Drittel der betroffenen Patienten bereits fortgeschrittene Tumorerkrankungen der Stadien III und IV vor. Dies ist u.a. darauf zurückzuführen, dass Tumoren aus dem Kopf-Hals-Bereich in der Initialphase oftmals nur geringe Symptome zeigen. Mit Ausnahme der frühzeitigen, anhaltenden Heiserkeit bei Stimmlippenkarzinomen treten Alarmzeichen wie Schmerzen, Schluckbeschwerden, tastbare Knoten, Befall von Hirnnerven usw. erst in fortgeschrittenen Stadien auf.
Der Begriff der Feldkanzerisierung beschreibt dabei sehr gut die Prädisposition einer geschädigten Gewebsregion, multiple Malignome zu entwickeln. Die Einwirkung chronisch-toxischer Noxen führt über eine Akkumulation genetischer Schäden zur Entwicklung von karzinomatösen Strukturen im Gewebe, die sich allerdings nur an bestimmten Stellen ausbilden. Dies führt zu der Annahme, dass neben der Karzinogenexposition auch zusätzliche andere Faktoren über die Transformation von Zellen entscheiden, die bislang noch nicht vollständig geklärt werden konnten. Aus diesem Grund werden Hautveränderungen auch anders wahrgenommen und bei Personen gibt es eine zunehmende Sensibilität zur Behandlung mit geeigneten Methoden und Einrichtungen.
Bis aktuell fehlen geeignete nicht-invasive Verfahren, die eine sensitive und spezifische Diagnostik von Malignomen oder Hautveränderungen erlauben würden. Damit bleibt als Standarddiagnostik weiterhin das invasive Verfahren der Histologiegewinnung, welches oftmals eine hierfür notwendige Vollnarkose erfordert. Dies stellt einerseits eine Belastung für den Patienten dar und lässt andererseits auch nicht unbedingt submukös wachsende Malignome erkennen. Die radiologische Bildgebung mittels Computer- oder Magnetresonanztomographie gibt zwar aufgrund der Schnittbildtechnik einen Tiefeneinblick in die Gewebestrukturen, kann aber bei einer verdächtigen Raumforderung nicht zwischen benignem oder malignem Befund differenzieren.
Ein Patient unterscheidet im Frühstadium von Zellveränderungen häufig nicht über den rein gesundheitlichen oder alternativ ästhetischen Aspekt, sondern möchte eine Lösung zur Beseitigung der entsprechenden Probleme und Störstellen. Konventionelle Therapiemethoden bestehen derzeit aus operativen Verfahren, der Radiotherapie und der Chemotherapie, wobei diese Strategien oftmals in Kombination eingesetzt werden.
Melasma auch als Hormonflecken bekannt, sowie Pigmenstörungen werden zum Beispiel mittels Laserlicht behandelt und entfernt. Rötliche Venen können mit kaum einer Methode nachhaltig aus den Augen entfernt werden.
Zusätzlich wurde in den letzten Jahren eine Reihe adjuvanter, alternativer Therapieformen entwickelt. Beispielsweise werden radioaktiv-markierte monoklonale Antikörper, die gegen spezifische Epitope gerichtet sind, zur Radioimmuntherapie verwendet. Andere Immuntherapieverfahren setzen bispezifische Antikörper ein, die die Ausbildung eines Immunkomplexes aus Tumorzelle, T-Lymphozyt und Antigen präsentierender Zelle induzieren. Daneben werden gentherapeutische Ansätze u.a. mit Interleukin 2 (IL 2) oder koloniestimulierender Faktoren beschrieben (GM-CSF). Darüber hinaus existieren alternative, palliative Therapiemöglichkeiten wie die interstitielle Laser-Phototherapie (ILP) oder MR-gesteuerte laserinduzierte Thermotherapie (LITT). Dabei wird die Energie des Laserlichtes über eine Glasfaser gelenkt und kann dann ohne extensiven chirurgischen Eingriff, minimal invasiv, auch wiederholt direkt intratumoral appliziert werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren bereitzustellen, die bzw. das zur Veränderung einer bestimmten Zellregion an oder unterhalb der Körperoberfläche oder den Haaren eines menschlichen oder tierischen Körpers oder an einer bestimmten Körperregion ausgebildet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Eine Grundidee der vorliegenden Erfindung ist die Idee mit ganz gezielter Wärmeapplikation in Form lokaler Hyperthermie zu arbeiten. Bei den erfindungsgemäßen Therapieformen ist es möglich durch Wärmekoagulation eine lokalisierte Zerstörung des entarteten Gewebes, ohne Strahlenbelastung und ohne systemische Toxizität durchzuführen bzw. eine Aktivierung des Zellegwebes so zu erreichen, dass das zu erreichende Ziel der Zellveränderung eintritt. Anders ausgedrückt handelt es sich um Regenerationssystem zur Aktivierung beschädigter Zellen.
Dabei stellte sich bei Hautzellen heraus, dass in diesen Hautzellen (dermale Fibroblasten) ein Mechanismus aktiviert wird, wie er auch für UV-Strahlung bekannt ist. So kommt es nach thermischer Aktivierung der Hautzellen zu einer gesteigerten Expression von Enzymen insbesondere des Enzyms Kollagenase. Die Kollagenase ist in der Lage, das Eiweiß Kollagen, einen wesentlichen Bestandteil des Bindegewebes abzubauen. Dieser Vorgang findet im Körper beispielsweise bei der Wundheilung in einer genau regulierten Form statt. Durch einfache Überhitzung (Verbrennung) des Gewebes kommt es jedoch zu einer unregulierten und überschießenden Aktivierung dieses Vorganges. Die Folge ist eine irreversible Zerstörung des Gewebes.
Insofern wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der eine regulierte und spezifische lokale Hyperthermie erzeugt wird, wodurch eine Zell- bzw. Gewebeaktivierung erfolgt, ohne den irreversiblen Zelltot. Die Zelle wird sozusagen thermisch gepulst und ergänzt durch mechanische Vibration (zur Erzeugung thermischer Effekte) aktiviert, so dass der je nach dem eingestellten Hyperthermieprofil der gewünschte Effekt eintritt.
Denkbar ist auch ein Hyperthermieprofil genau so einzurichten, dass eine lokale Zellschädigung erfolgt, die in den umgebenden Zellen z. B. von T-Zellen erkannt wird und zu einer lokalen Adoptose kranker Zellen führt.
Erfindungsgemäß wird hierzu eine Vorrichtung zur Veränderung einer Zellregion an oder unterhalb der Körperoberfläche oder den Haaren eines menschlichen oder tierischen Körpers durch Erzeugung einer lokalen Hyperthermie in dieser Zellregion vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine an der Körperoberfläche anordenbare oder befestigbare Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie, vorzugsweise ausgebildet mit einer Elektrode und einer Steuerungseinheit. Die mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie weist einen Kontaktbereich zur Veränderung einer Zellstruktur in der Zellregion auf. Ferner ist ein Sensor vorgesehen, der zur Ermittlung der lokalen Temperatur oder einer lokalen Temperaturänderung der zu verändernden Zellregion des Körpers ausgebildet ist. Außerdem ist die Steuerungseinheit zur Erzeugung eines spezifischen Temperaturprofils mittels der Elektrode bzw. des thermischen Kontaktbereichs und zwar zur Erzielung einer Temperatur und/oder der Temperaturänderung und/oder eines Temperaturprofils der Zellregion ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist es auch, wenn ferner eine Sonotrode oder ein Vibrator vorgesehen ist, um in demjenigen Bereich zur Erzeugung einer lokalen Hyperthermie eine Vibration oder Schwingungsanregung des Gewebes oder von im Gewebe eingelagerten schwingungsfähigen Substanzen zu erzeugen.
Vorteilhaft ist es auch, wenn wenigstens eine oder eine Mehrzahl der Elektroden (7) integral mit einer Sonotrode oder einem Vibrationselement zur Erzeugung einer Vibration ausgebildet sind, vorzugsweise zur Erzeugung einer Vibration mit einer Anregungsfrequenz zwischen 30 und 50 kHz.
Somit wird auch eine Vorrichtung zur Verwendung bei einer kosmetischen Behandlung an einem menschlichen oder tierischen Körper bzw. alternativ zur Verwendung bei einer medizinischen oder therapeutischen Behandlung an einem menschlichen oder tierischen Körper insbesondere zur Behandlung einer der nachfolgend genannten Krankheiten, nämlich eine Hautkrankheit oder eine Gelenkkrankheit, eine Knochenkrankheit, Rheuma, Arthritis, Arthrose, Diabetis oder Osteoperose.
Aufgrund von Untersuchungen zu Wirkmechanismen hat sich gezeigt, dass die Vorrichtung auch bei der Behandlung folgender Krankheiten mit Erfolg eingesetzt werden kann:

Verbesserung oder Entfernung von Hautfalten, Hautringen, Hautflecken und Verfärbungen, blaue Flecke, Herpesvirus-Symptome (z. B. Lippen), Muskelstraffung im Gesicht und am ganzen Körper, Fettpolster, gestresster Gesichtsausdruck (Entspannung, glücklicherer Gesichtsausdruck), Akne, Pickel, Adern im Gesicht und Auge, (optisch unschöne) Hautadern, Krampfadern, Augenringe, Warzen, Gewichtsabnahme (z.B. durch Reduzierung Fettpolster), Haarausfall, Muskelfaserriss (sieht man optisch in der Wade z.B.), Psoriasis, Schweissgeruch, Übelkeit, Schwindel, Quisten, körperliche und geistige Fitness und Entspannung, Drüsenfunktion wie trockene Augen, Pankreasfunktion (z.B. Insulin), Leberfunktion (z. B. Entgiftung von Alkohol), Lungenfunktion (z.B. Asthma, COPD), Libido, Unfruchtbarkeit, Nieren und sonstige Drüsenfunktionen, Degenerative Erkrankungen wie Arthrose, Osteoporose und sonstige degenerative Erkrankungen, Entzündungen wie Arthritis, Rheuma, Zahn- und Zahnfleischentzündungen, Glieder- und Gelenkentzündungen, Schwellungen und sonstige Entzündungen, Infektionskrankheiten wie Grippe, Erkältungen, Halsschmerzen, Zeckenbisse, sonstige virale und bakterielle Infekte, Traumata wie Prellungen, Neuralgien, Lähmungen (z. B. Querschnittslähmung), Muskelfaserriss, Knochenfissuren und -brüche (z. B. nach Operationen) und sonstige Traumata, Wundheilungen wie offene Wunden, heilende Wunden (z.B. Operationswunden), chronische Wunden, nichtheilende Wunden, Verbrennungen, Schmerzlinderung wie Rückenschmerzen, Kopfschmerzen, Schmerzen aufgrund von Krankheiten (z.B. Arthrose, Arthritis), Knochenbrüche, Schmerzen aufgrund von anderen Symptomen (z.B. Prellungen, Zerrungen, Sehnenscheidentzündungen, Tennisarm, Muskesfaserriss, Menstruationsschmerzen, sonstige Schmerzen, Krebserkrankungen wie Hautkrebs, Tumore, Knoten, Metastasen, Herz-Kreislauferkrankungen wie Wasser in den Beinen, Schaufensterkrankheit, Durchblutungsförderung und -störungen, Gangreme (z.B. vor Amputationen), Trocanteritis, Bluthochdruck, Herz-Kreislauferkrankungen, Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes, Cholesterinspiegel, Schilddrüsenerkrankungen, und sonstige Stoffwechselerkrankungen, Bindegewebserkrankungen wie Hemorrhoiden, Rheuma, Sicca- und Sjörgensensyndrom, Autoimmunerkrankungen und sonstige Bindegewebserkrankungen, Psoriasis und alle weiteren unter „kosmetisch“ beschriebenen Symptome und Krankheiten und sonstige Hauterkrankungen.

Vorteilhaft an der der Körperoberfläche anordenbaren oder befestigbaren Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie ist, dass diese in der unmittelbaren oder mittelbaren Umgebung der Zellregion an der Körperoberfläche positioniert werden kann. Dadurch sind die Auswirkungen der lokalen Hyperthermie zur Veränderung einer Zellregion an oder unterhalb der Körperoberfläche oder den Haaren eines menschlichen oder tierischen Körpers auf einen möglichst geringen Bereich des Körpers beschränkt. Der Kontaktbereich zur Veränderung einer Zellstruktur in der Zellregion überträgt dabei die Energie auf den Körper und ermöglicht ein zielgenaues Anordnen der Einrichtung an dem Körper. Mittels der durch den Sensor erfassten Temperatur kann die lokale Temperatur oder eine lokale Temperaturänderung der zu verändernden Zellregion des Körpers kontinuierlich ermittelt werden. Anhand der ermittelten Daten kann die Steuerungseinheit mittels der Elektrode bzw. des thermischen Kontaktbereichs ein spezifisches Temperaturprofil erzeugen, das gezielt an einen jeweiligen Anwendungsfall angepasst ist. Auf diese Weise werden eine Temperatur und/oder eine Temperaturänderung und/oder ein Temperaturprofil der Zellregion erzielt. Dadurch werden Zellerneuerungsprozesse bzw. eine Zellwachstumsänderung in der entsprechenden Zellregion angeregt. Die Vorrichtung kann zur Verwendung bei der Behandlung von gutoder bösartigen Hautveränderungen und schwer heilenden Wunden genutzt werden. Es konnte mit Vorteil in diversen Studien festgestellt werden, dass sich die Vorrichtung in gleicher Weise zur Verwendung bei der kosmetischen Behandlung von Hautflecken, Warzen oder Arthrose in einem Arm und einem Knie eignet. Der zu Grunde liegende Mechanismus der Reaktivierung ist dabei der selbe. Ferner kann eine Veränderung der Haarfarbe von hell bzw. grau-weiß nach dunkel bzw. schwarz bewirkt werden. Darüber hinaus lässt sich mittels der Verwendung der Vorrichtung die Haut bzw. die Muskeln im Gesicht straffen und auch Muskelverletzungen und Muskelerkrankungen behandeln
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der thermische Kontaktbereich zur lokalen Veränderung der Zellstruktur einer Zelleregion ausgebildet ist, die in einer bestimmten Tiefe an oder unterhalb einer Oberfläche des Körpers angeordnet ist. Dabei ist günstig, dass die Vorrichtung mittels des Kontaktbereichs, obwohl diese nur an der Oberfläche des Körpers angeordnet ist, auch unterhalb der Oberfläche eine lokale Hyperthermie erzeugt. Dadurch wird ein chirurgischer Eingriff, wie beispielsweise ein Eindringen in den Körper bzw. ein aufschneiden des Körpers, vermieden.
Vorzugsweise besitzt der Sensor einen Sensorreferenzpunkt zur Erfassung der aktuellen lokalen Temperatur an der Körperoberfläche unmittelbar oberhalb der Zellregion. Ferner ist die Steuerungseinheit ausgebildet aus der lokalen Temperatur und aus der spezifischen zeitlichen Änderung der lokalen Temperatur eine Berechnung der Temperatur bzw. der Temperaturänderung und/oder des Temperaturprofils der Zellregion durchzuführen. Vorteilhaft daran ist, dass anhand der von dem Sensor an dem Sensorreferenzpunkt ermittelten lokalen Temperatur indirekt die Temperatur der Zellregion bestimmt werden kann, obwohl diese nicht direkt gemessen werden kann. Dies ist insofern von Bedeutung, dass man gezielt eine ganz bestimmte abwechselnd zyklische und azyklische Hyperthermie erzeugen kann, da sich gezeigt hat, dass sich die betroffene Zellregion recht schnell an eine rein widerkehrende (d. h. immer gleiche) Zellbelastung gewöhnt und die Wirkung einer herkömmlichen Wärmebehandlung daher nicht geeignet ist, um die gewünschten Verbesserungen dauerhaft zu erzielen.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Steuerungseinheit entsprechende Korrelationsfunktionen hinterlegt sind, die den Zusammenhang zwischen der gemessenen Temperaturänderung an der Elektrode bzw. dem Sensorreferenzpunkt und einem ausgewählten Zelltyp (Epidermis, Dermis, Haare, Gelenksubstanz, Knorpel, etc.) bestimmt und die Temperatur über die Korrelationsfunktionen gesteuert ist. Durch die Korrelationsfunktion ist die Ansteuerung der Einrichtung bzw. der Elektrode zur Erzeugung der lokalen Hyperthermie in der vorbestimmten Zellregion an eine vorbestimmte Anwendung für einen vorbestimmten Zelltyp angepasst. Die Einrichtung bzw. die Elektrode erzeugt an der Oberfläche eine lokale Temperatur, die mittelbar die gewünschte Temperatur bzw. der Temperaturänderung und/oder des Temperaturprofils der Zellregion bewirkt.
Ferner ist eine Ausführung günstig, bei der ein Farbtonsensor oder eine Einrichtung zur Farbkontrasterfassung in der Zellregion vorgesehen ist. Dabei ist die entsprechende Korrelationsfunktion anhand des durch den Farbtonsensor oder die Einrichtung zur Farbkontrasterfassung ermittelten Wertes von der Steuerungseinheit ausgewählt. Auf diese Weise können der Farbton oder der Farbkontrast an der Oberfläche des Körpers ermittelt werden. Aufgrund der Anregung der Zellerneuerungsprozesse bzw. der Zellwachstumsänderung in der entsprechenden Zellregion erfolgt eine Änderung des Farbtons bzw. des Farbkontrasts an der Zellregion der Körperoberfläche bzw. der Haare. Beispielsweise dunkelfarbige Bereiche der Zellregion der Körperoberfläche werden heller oder helle bzw. weiße Haare werden dunkler. Mittels der Korrelationsfunktion ist eine gezielte Änderung des Farbtons bzw. des Farbkontrasts in der Zellregion der Oberfläche des Körpers bzw. der Haare auch bei einer erneuten Anwendung der Vorrichtung möglich.

In einer weiteren vorteilhaften Variante ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Steuerungseinheit den thermischen Kontaktbereich mit einer Serie aus vorbestimmten Hitzeimpulsen ansteuert. Die Hitzeimpulse sind anhand eines der Korrelationsfunktion entsprechenden Temperaturprofils bestimmt. Vorteilhaft daran ist, dass die Hitzeimpulse die Anregung der Zellerneuerungsprozesse bzw. der Zellwachstumsänderung in der entsprechenden Zellregion weiter optimiert. Je nach Anwendungsfall ist das Intervall zwischen zwei Hitzeimpulsen, die Intensität, die Temperatur und/oder die Dauer des Hitzeimpulses bzw. der resultierende lokalen Hyperthermie in der Zellregion entsprechend festgelegt. Weiter vorteilhaft ist eine Kombination aus einem kurzfristiges Behandlungszyklus bzw. einem Mikrozyklus mit einem langfristigen Behandlungszyklus bzw. einem Makrozyklus. Bei einem Mikrozyklus sind azyklische Profile mit Temperaturprofilen besonders geeignet, die lange Hitzeimpulse zwischen 36 und 45 °C mit einer langen Impulsdauer von einer bis mehreren Sekunden umfassen, die über einen längeren Zeitraum andauern bzw. eine hohe Anzahl an Wiederholungen aufweisen, vorzugsweise 11 bis 300 Wiederholungen. Zwischen den Hitzeimpulsen weist das Temperaturprofil jeweils kurzen Hitzeimpulse von 80 - 100°C für eine Impulsdauer von Mikrosekunden bis 1 Sekunde, die über einen kurzen Zeitpunkt andauern bzw. eine geringe Anzahl an Wiederholungen aufweisen als die langen Hitzeimpulse, vorzugsweise 1 bis 10 Wiederholungen. Vorteilhafte Makrozyklen betreffen einen Behandlungszyklus von mehreren Wochen. Während dieser Zeit wird jeweils der Mikrozyklus entsprechend eines vorbestimmten Intervalls angewendet. Nachstehende Tabelle stellt beispielhaft einen Mikrozyklus und einen Makrozyklus dar:

Behandlunsgzyklus (Mikrozyklus)
Phase	Impulsdauer	Anzahl der Impulse	Zelltemperatur
1	1 sec	100 (38°C)	37 °C
2	0,5 sec.	3 (80°C)	37,5 °C
3	1 sec.	100 (40°C)	38 °C
4	0,5 sec.	3 (80°C)	38,5 °C
5	1 sec.	100 (43°C)	40 °C
6	0,5 sec.	3 (80°C)	40,5 °C

Behandlunsgzyklus (Makrozyklus)
Aller 72 Stunden	2 Wochen jeweils den Mikrozyklus
Aller 96 Stunden	3 Wochen jeweils den Mikrozyklus
Aller 120 Stunden	2 Wochen jeweils den Mikrozyklus

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in einer Ausführungsvariante derart ausgebildet, dass die Einrichtung bzw. die Elektrode aus einem Set von Einrichtungen bzw. Elektroden angepasst auf die zu behandelnde Zellregion oder Haarpartie auswählbar ist. Dadurch ist die Vorrichtung variabel einsetzbar und an den jeweiligen Anwendungsfall optimal anpassbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Elektrode kolbenförmig, vorzugsweise lötkolbenförmig ausgebildet und die Steuerungseinheit steuert den thermischen Kontaktbereich mit einem vorbestimmten Hitzeimpuls an. Die Kolben- bzw. Lötkolbenform ermöglicht einen Kontaktbereich, der zielgenau an der Oberfläche der Körpers angeordnet werden kann. Dadurch ist die Erzeugung der lokalen Hyperthermie in dieser Zellregion optimal an den entsprechenden Anwendungsfall angepasst.
In einer alternativen Ausführung der vorliegenden Vorrichtung ist ferner vorgesehen, dass die mindestens eine Elektrode in eine Manschette integriert ist. Vorteilhaft daran ist, dass eine Manschette um die Oberfläche des Körpers gelegt werden kann und eine entsprechend ausgebildete Manschette kraftschlüssig an dem Körper fixiert werden kann. Dadurch kann die Manschette bei der Anwendung nicht an der Oberfläche des Körpers verrutschen. Eine Manschette ist besonders für eine Anwendung an Armen, Beinen oder der Taille geeignet.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die mindestens eine Elektrode in einem Handschuh integriert ist. Dabei ist günstig, dass der Handschuh zwei verschiedene Anwendungsmöglichkeiten bietet. Sind die Einrichtung bzw. die Elektrode oder mehrere Elektroden an einer Innenseite bzw. nach innen gerichtet angeordnet, findet die Vorrichtung Anwendung an einer Zellregion im Bereich der Hand des Trägers. Werden die Einrichtung bzw. die Elektrode oder mehrere Elektroden an einer Außenseite bzw. nach außen gerichtet angeordnet, kann der Träger die Anwendung an einer gewünschten Position durch ein Auflegen des Handschuhs durchführen.
Vorteilhaft ist eine Ausführungsvariante, bei der die mindestens eine Elektrode in ein Kissen integriert ist. Vorteilhaft an einem Kissen ist, dass sich dieses auf eine beliebige Position der Oberfläche des Körpers legen lässt und sich bestmöglich an die Oberfläche anpasst. Dadurch ist das Kissen auch für ungleichmäßige Positionen, wie beispielsweise das Gesicht geeignet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ist jede der mindestens einen Elektrode individuell von der Steuerungseinheit ansteuerbar. Vorteilhaft daran ist, dass die Anwendung an der Oberfläche des Körpers auf eine vorbestimmte Zellregion festgelegt ist und von der Steuerungseinheit ausschließlich Elektroden angesteuert werden, die Auswirkungen auf die vorbestimmte Zellregion haben. Darüber hinaus können mehrere Elektroden gleichzeitig und mit verschiedenen Hitzeimpulsen angesteuert werden. Auf diese Weise lassen sich parallele Anwendungen an unterschiedlichen Zellregionen realisieren. Ferner weist die Steuerungseinheit eine Schnittstelle für eine Fernsteuerung zur Regelung der Elektroden auf, wodurch die Elektroden individuell, beispielsweise von einem mobilen Endgerät, steuerbar sind.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zur Erzeugung einer lokalen Hyperthermie an einem menschlichen oder tierischen Körper mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Merkmale vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a. Definieren einer Position der zu behandelnden Zellregion oder Haarpartie, an der die Erzeugung der lokalen Hyperthermie an dem menschlichen oder tierischen Körper ausgeführt werden soll,
b. Auswahl einer entsprechend für die Zellregion ausgebildete Elektrode,
c. Auswählen des an die Portion der Zelleregion und der Elektrode vorbestimmten Hitzeimpulses oder Temperaturprofils anhand der Korrelationsfunktionen der Steuerungseinheit,
d. Erzeugen der lokalen Hyperthermie an der Position mittels der Elektrode und Regeln des vorbestimmten Hitzeimpulses mittels der Steuereinheit,
e. Wiederholen von Schritt d) entsprechend einer vorbestimmten Anzahl an Wiederholungen.

Vorteilhaft daran ist, dass anhand der bestimmten Position der zu behandelnden Zellregion oder Haarpartie, an der die Erzeugung der lokalen Hyperthermie an dem menschlichen oder tierischen Körper ausgeführt werden soll, die Randbedingungen für die Anwendung der Vorrichtung festgelegt sind. Dadurch kann die Vorrichtung entsprechend des Anwendungsfalls konfiguriert werden und eine geeignete Elektrode ausgewählt bzw. sämtliche Komponenten bestmöglich an diesen Anwendungsfall angepasst werden. Die Randbedingungen des Anwendungsfalls ermöglichen ferner, dass ein vorbestimmter Hitzeimpuls anhand der Korrelationsfunktionen der Steuerungseinheit ausgewählt wird, der Zellerneuerungsprozesse bzw. eine Zellwachstumsänderung in der entsprechenden Zellregion derart anregt, dass ein gewünschtes Ergebnis nach der Anwendung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung eintritt.
In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird vor der Wiederholung des Erzeugens der lokalen Hyperthermie an der Position der vorbestimmte Hitzeimpuls oder das Temperaturprofil der Hyperthermie anhand der Korrelationsfunktionen der Steuerungseinheit angepasst. Nach einer Anwendung des Verfahrens ändern sich die Randbedingungen für die Erzeugung der lokalen Hyperthermie der bestimmten Zellregion und auf diese Weise werden der Hitzeimpuls oder das Temperaturprofil an die geänderten Randbedingungen angepasst. Dadurch lässt sich das gewünschte Ergebnis erzielen bzw. verbessern.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Veränderung einer Zellregion an oder unterhalb der Körperoberfläche oder den Haaren eines menschlichen oder tierischen Körpers durch Erzeugung einer lokalen Hyperthermie in dieser Zellregion
2 eine graphische Darstellung eines Temperaturprofils während der Anwendung des Verfahrens und
3 eine graphische Darstellung eines Hitzeimpulses bzw. mehrerer aufeinanderfolgender Hitzeimpulse während der Anwendung des Verfahrens

In 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zur Veränderung einer Zellregion Z unterhalb der Körperoberfläche eines menschlichen Körpers K durch Erzeugung einer lokalen Hyperthermie in dieser Zellregion Z dargestellt. Die Zellregion Z befindet sich in 1 im Bereich eines Arms des menschlichen Körpers K und die weist eine an der Körperoberfläche angeordnete Einrichtung 2 zur Erzeugung thermischer Energie mit einer Elektrode 7 und einer Steuerungseinheit 3 auf.
Die Elektrode 7 ist speziell an die zu behandelnde Zellregion Z angepasst und lötkolbenförmig ausgebildet. Ferner umfasst die Einrichtung 2 zur Erzeugung thermischer Energie bzw. die Elektrode 7 einen Kontaktbereich 4, der an einem longitudinalen Endbereich der Elektrode 7 angeordnet ist und den Körper K kontaktiert. Die zur lokalen Veränderung der Zellstruktur bestimmte Zellregion Z ist in einer bestimmten Tiefe unterhalb einer Oberfläche des Körpers K angeordnet.
1 zeigt außerdem die Steuerungseinheit 3, die zur Erzeugung eines spezifischen Temperaturprofils die Elektrode 7 bzw. den thermischen Kontaktbereich 4 entsprechend ansteuert. Desweiteren ist ein Sensor 5 vorgesehen, der zur Ermittlung der lokalen Temperatur T_L oder einer lokalen Temperaturänderung ΔT_z der zu verändernden Zellregion Z des Körpers K ausgebildet ist. Der Sensor 5 besitzt einen Sensorreferenzpunkt zur Erfassung der aktuellen lokalen Temperatur T_L an der Körperoberfläche unmittelbar oberhalb der Zellregion Z. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 1 einen Farbtonsensor 8 zur Farbkontrasterfassung 8 in der Zellregion Z.
In 2 ist eine graphische Darstellung eines Temperaturprofils TP_z der Zellregion Z während der Anwendung des Verfahrens dargestellt. Die Darstellung zeigt den zeitlichen Temperaturverlauf der lokalen Temperatur T_L und der Temperatur T_z der Zellregion Z. Die Steuerungseinheit 3 erzeugt ein spezifisches lokales Temperaturprofil TP_L mittels der Elektrode 7 bzw. des thermischen Kontaktbereichs 4. Dieses Temperaturprofil TP_L ist derart festgelegt, dass daraus ein vorbestimmtes Temperaturprofil TP_z der Zellregion Z resultiert. Das vorbestimmte Temperaturprofil TP_z in 2 ist ein linearer Anstieg der Temperatur T_z der Zelle während des Zeitintervalls von t₁ bis t₂. Die Steuerungseinheit 3 ist ausgebildet mittels der lokalen Temperatur T_L und aus der spezifischen zeitlichen Änderung der lokalen Temperatur eine Berechnung der Temperatur T_z bzw. des Temperaturprofils TP_z durchzuführen. Hierfür sind in der Steuerungseinheit 3 Korrelationsfunktionen hinterlegt, die den Zusammenhang zwischen dem gemessenen lokalen Temperaturprofil TP_L an der Elektrode 7 bzw. dem Sensorreferenzpunkt und der ausgewählten Zellregion Z bestimmt. Dadurch ist die Temperatur T_z über die Korrelationsfunktionen gesteuert.
3 zeigt eine graphische Darstellung eines Hitzeimpulses H bzw. mehrerer aufeinanderfolgender Hitzeimpulse H während der Anwendung des Verfahrens. Dies ist mittels des zeitlichen Temperaturverlaufs der lokalen Temperatur T_L und der Temperatur T_z der Zellregion Z dargestellt. Das Temperaturprofil TP_z ist entsprechend eines vorbestimmten Anwendungsfalls vorgegeben und die Hitzeimpulse H bestimmten sich anhand eines der Korrelationsfunktion entsprechenden Temperaturprofils TP_L . Entsprechend steuert die Steuerungseinheit 3 die Elektrode 7 bzw. den thermischen Kontaktbereich 4 mit einer Serie aus vorbestimmten Hitzeimpulsen H an. Ferner zeigt 3 den Übergang von einer während eines Mikrozyklus von einer Phase mit langen Hitzeimpulsen in eine Phase mit kurzen Hitzeimpulsen zu dem Zeitpunkt t₁ und den anschließenden Übergang von der Phase mit kurzen Hitzeimpulsen in eine weitere Phase mit langen Hitzeimpulsen zu dem Zeitpunkt t₂. Die Phase mit kurzen Hitzeimpulsen, die zu dem Zeitpunkt t₁ endet, weist einen Hitzeimpuls von einer Temperatur T₁ (oder 38 °C) auf. Anschließend werden drei kurze Hitzeimpulse mit einer Temperatur T₃ (80 °C) ausgelöst. Die Hitzeimpulse der weiteren Phase mit langen Hitzeimpulsen betragen eine Temperatur T₂ (40 °C), die hoher ist als die Temperatur T₁ ist. Die kurzen Hitzeimpulse dauern eine halbe Sekunde und die langen Hitzeimpulse eine Sekunde. Während der Anwendung der Hitzeimpulse ist ein ganz gezielter Anstieg der Zelltemperatur T_z (von 37,5 °C auf 38,5° C) zu beobachten. Die genannten Profile sind beispielhaft und können je nach Behandlungsmethode oder Ziel auch auf die entsprechende Aufgabe angepasst werden. Besonders geeignet ist jeweils eine PWM-Steuerung mit einem vorgegebenen Tastgrat bzw. einem Aussteuergrad für die Hitzeimpulse. So können. Der Tastgrad (auch Aussteuergrad) gibt für eine periodische Folge von Hitze-Impulsen das Verhältnis der Impulsdauer zur Periodendauer an. Der Tastgrad wird als Verhältniszahl der Dimension Zahl mit einem Wertebereich von 0 bis 1 oder 0 bis 100 % angegeben. Dieses wird nachfolgend an idealen Impulsen erläutert, die eine Rechteckschwingung bilden. Für den Tastgrad D gilt, dass D= Impulsdauer/Periodendauer.
Durch geeignete Variation und Auslegung des Tastgrades lässt sich der Gleichwert der Temperatur ändern. Die zugrundeliegende Pulsweitenmodulation ist auch eine Modulationsart zur Erzeugung stufenlos einstellbarer Temperaturerhöhungen von einem Ausgangswert zu einem Zielwert und zurück. Durch das Signal-Pausenverhältnis lässt sich eine lokale Hyperthermie ohne ein „Verbrennen“ der Haut- oder Zellpartie erreichen, ähnlich dem Schutz-Effekt bei einer Sonnenschutzcreme, bei der eine Sonnenbestrahlung einer bestimmten Intensität dennoch keinen Sonnenbrand auslöst.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims

Vorrichtung (1) zur Veränderung einer Zellregion (Z) an oder unterhalb der Körperoberfläche oder an den Haaren eines menschlichen oder tierischen Körpers (K) durch Erzeugung einer lokalen Hyperthermie in dieser Zellregion (Z), ausgebildet mit mindestens einer an der Körperoberfläche anordenbaren oder befestigbaren Einrichtung (2) zur Erzeugung thermischer Energie, vorzugsweise ausgebildet mit einer Elektrode (7) und einer Steuerungseinheit (3), wobei die mindestens eine Einrichtung (2) zur Erzeugung thermischer Energie einen Kontaktbereich (4) zur Veränderung einer Zellstruktur in der Zellregion (Z) aufweist, wobei ein Sensor (5) vorgesehen ist, der zur Ermittlung der lokalen Temperatur (T_L) oder einer lokalen Temperaturänderung der zu verändernden Zellregion (Z) des Körpers (K) ausgebildet ist, wobei die Steuerungseinheit (3) zur Erzeugung eines spezifischen Temperaturprofils mittels der Elektrode (7) bzw. des thermischen Kontaktbereichs (4) und zwar zur Erzielung einer Temperatur (T_Z) und/oder der Temperaturänderung (ΔT_Z) und/oder eines Temperaturprofils (TP_Z) der Zellregion (Z) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei der thermische Kontaktbereich (4) zur lokalen Veränderung der Zellstruktur einer Zelleregion (Z) ausgebildet ist, die in einer bestimmten Tiefe an oder unterhalb einer Oberfläche des Körpers (K) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Sensor (5) einen Sensorreferenzpunkt zur Erfassung der aktuellen lokalen Temperatur (T_L) an der Körperoberfläche unmittelbar oberhalb der Zellregion (Z) besitzt und die Steuerungseinheit (3) ausgebildet ist aus der lokalen Temperatur und aus der spezifischen zeitlichen Änderung der lokalen Temperatur eine Berechnung der Temperatur (T_Z) bzw. der Temperaturänderung (ΔT_Z) und/oder eines Temperaturprofils (TP_Z) ausgebildet ist..
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Steuerungseinheit (3) Korrelationsfunktionen hinterlegt sind, die den Zusammenhang zwischen der gemessenen Temperaturänderung an der Elektrode (7) bzw. dem Sensorreferenzpunkt und einem ausgewählten Zelltyp bestimmt und die Temperatur (Tz) über die Korrelationsfunktionen gesteuert ist.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 4, wobei ein Farbtonsensor oder eine Einrichtung zur Farbkontrasterfassung (8) in der Zellregion (Z) vorgesehen ist, wobei die entsprechende Korrelationsfunktion anhand des durch den Farbtonsensor oder die Einrichtung zur Farbkontrasterfassung (8) ermittelten Wertes von der Steuerungseinheit (3) ausgewählt ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, wobei die Steuerungseinheit (3) den thermischen Kontaktbereich (4) mit einer Serie aus vorbestimmten Hitzeimpulsen (H) ansteuert, wobei die Hitzeimpulse (H) anhand eines der Korrelationsfunktion entsprechenden Temperaturprofils bestimmt ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrode (7) aus einem Set von Elektroden (7) angepasst auf die zu behandelnde Zellregion (Z) oder Haarpartie auswählbar ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrode (7) kolbenförmig, vorzugsweise lötkolbenförmig ausgebildet ist und die Steuerungseinheit (3) den thermischen Kontaktbereich (4) mit einem vorbestimmten Hitzeimpuls (H) ansteuert.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Elektrode (7) in eine Manschette (6) integriert ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Elektrode (7) in einem Handschuh (9) integriert ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Elektrode (7) in ein Kissen (10) integriert ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der mindestens einen Elektrode (7) individuell von der Steuerungseinheit (3) ansteuerbar ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner eine Sonotrode oder ein Vibrator vorgesehen ist, um in demjenigen Bereich zur Erzeugung einer lokalen Hyperthermie eine Vibration oder Schwingungsanregung des Gewebes oder von im Gewebe eingelagerten schwingungsfähigen Substanzen zu erzeugen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine oder eine Mehrzahl der Elektroden (7) integral mit einer Sonotrode oder einem Vibrationselement zur Erzeugung einer Vibration ausgebildet sind, vorzugsweise zur Erzeugung einer Vibration mit einer Anregungsfrequenz zwischen 30 und 50 kHz.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung bei einer kosmetischen Behandlung an einem menschlichen oder tierischen Körper.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14 zur Verwendung bei einer medizinischen oder therapeutischen Behandlung an einem menschlichen oder tierischen Körper insbesondere zur Behandlung einer der nachfolgend genannten Krankheiten, nämlich eine Hautkrankheit oder eine Gelenkkrankheit, eine Knochenkrankheit, Rheuma, Arthritis, Arthrose, Diabetis oder Osteoperose.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14 zur Verwendung bei einer kosmetischen oder alternativ medizinischen oder therapeutischen Behandlung an einem menschlichen oder tierischen Körper durch Erzeugung einer lokalen Hyperthermie, mit den folgenden Schritten: a. Definieren einer Position (P) der zu behandelnden Zellregion (Z) oder Haarpartie, an der die Erzeugung der lokalen Hyperthermie an dem menschlichen oder tierischen Körper (K) ausgeführt werden soll, b. Auswahl einer entsprechend für die Zellregion (Z) ausgebildete Elektrode (7), c. Auswählen des an die Portion (P) der Zelleregion (Z) und der Elektrode (7) vorbestimmten Hitzeimpulses (H) oder Temperaturprofils anhand der Korrelationsfunktionen der Steuerungseinheit (3), d. Erzeugen der lokalen Hyperthermie an der Position (P) mittels der Elektrode (7) und Regeln des vorbestimmten Hitzeimpulses (H) mittels der Steuereinheit (3), e. Wiederholen von Schritt d) entsprechend einer vorbestimmten Anzahl an Wiederholungen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17 ausgebildet dazu, dass vor der Wiederholung des Erzeugens der lokalen Hyperthermie an der Position (P) der vorbestimmte Hitzeimpuls (H) oder das Temperaturprofil der Hyperthermie anhand der Korrelationsfunktionen der Steuerungseinheit (3) angepasst wird.