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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Elektrotherapievorrichtungen
und insbesondere auf Vorrichtungen für die photodynamische und elektromagnetische
Stimulierung lebenden Gewebes in direkter und auch in indirekter
Form durch Stimulieren von in oder auf lebendes Gewebe ein- bzw.
aufgebrachten lichtempfindlichen Substanzen.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Mitochondrien
in Zellen von Ein- und Mehrzellern stellen Quellen von Energie dar,
die durch Zellatmung erzeugt wird. Sie sind darüber hinaus in der Lage, Proteine
zu synthetisieren, da sie über
ein vom Zellkern unabhängiges
genetisches System aus DNA und RNA verfügen.
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Hauptaufgabe
der Mitochondrien ist jedoch die der Zellatmung. Dies ist die Transformation
von Nährstoffen
und Sauerstoff in den Zellen (die u.a. über die Blutbahn zugeführt werden)
in Energie und endogene Substanzen, wobei bei der Umsetzung auch
Abfallprodukte, wie Wasser, Kohlendioxid, Alkohol und Milchsäure anfallen.
Dabei spielt die Adenosin-Triphosphorsäure (ATP), die von den Mitrochondrien
aus Adenonsin-Diphosphorsäure
(ADP) und Orthophosphat synthetisiert wird, eine bedeutende Rolle.
Komplizierte chemische Verbindungen spielen dabei als Reaktionskatalysatoren
eine wichtige Rolle.
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Die
Stimulierung der Zellatmung, insbesondere eine Stimulierung der
ATP-Produktion der Zellen, wird therapeutisch genutzt, um den großen Bedarf
an Zellenergie während
Heilungsprozessen zu decken, sowie für Gewichtsreduzierung, Wundheilung
und Minderung der durch Hypo- oder Depolarisation der Zellmembran
verursachte Schmerzempfindlichkeit aufgrund von Krankheit oder Schwäche. Im
Allgemeinen kann der Schwächung
der Zellen aufgrund von Stress, Krankheit oder hohem Alter durch
eine Zunahme der Zellatmung entgegengewirkt werden. Um eine Stimulierung
der Mitochondrien durch optische Strahlung zu erreichen, müssen zwei
Bedingungen erfüllt
sein. Die Strahlung muss von geeigneter Wellenlänge sein, um wirksam zu sein,
und die Impulsfrequenz muss so gewählt werden, dass in eine geeignete
Gewebetiefe eingedrungen wird, ohne Gewebeschäden oder Schmerzen zu verursachen.
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Darüber hinaus
wurde gezeigt, dass pulsierende elektromagnetische Felder einen
positiven Einfluss auf den Körper
sowohl von Tieren als auch von Menschen haben. Mit Hilfe von pulsierenden elektromagnetischen
Feldern ist es möglich,
Protonen aus elektrolytischen inneren Körperflüssigkeiten, wie z.B. Blut oder
Gewebsflüssigkeit,
direkt und in kontrolliertem Umfang in die umgebenden Gefäßwände und
Membranen zu senden. Dies ist normalerweise nicht möglich, da
die Lipide in den Membranen der Blutgefäßwände, die in Kontakt mit dem
Blut stehen, eine negative Ladung tragen, welche ein Oberflächenpotential
schafft, das die Protonen und Ionen daran hindert, in die Gefäßwände einzudringen.
Das pulsierende elektromagnetische Feld bewirkt, dass Protonen gegen
diese Barriere in die Zellen und Gefäßwände eingeschleust werden. Durch die
Anreicherung der Protonen in den Zellen und Gefäßwänden kommt es dort durch Ausbildung
einer umgekehrt polarisierten Potentialschwelle, welche die Protonen
und Ionen daran hindert, die Zellen und Gefäßwände wieder zu verlassen. Darüber hinaus verursacht
dieses Phänomen
eine günstige
Veränderung
des lokalen pH-Wertes, insbesondere innerhalb der Gefäßwände. Zusätzlich hat
die verlängerte
Exposition mit pulsierenden elektromagnetischen Feldern weitere
Auswirkungen, wie z.B. die Elektrostriktion der Membranen und Gefäßwände, das
Ausrichten von polyvalenten Ionenketten, die tangentiale Verschiebung
von absorbierten Gegenionen, die Kraftwirkung auf dielektrische
Körper
in homogenen und inhomogenen Feldern sowie die Elektroosmose.
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Das
Dokument WO99/52597 offenbart eine Vorrichtung für photodynamische Therapie,
welche Halbleiter- oder Laserdioden, eine elektromagnetische Feldspule
und einen Applikator für
die Applikation von lichtempfindlichen Substanzen in das durch Iontophorese
zu behandelnde Gewebe umfasst. Für endoskopische
Anwendungen wird eine zylindrische Kapsel mit Elektrostimulatorelektroden
und Strahlenquellen in das biologische Objekt, insbesondere in den
Verdauungstrakt, eingeführt.
Die elektromagnetische Feldspule, die außerhalb des biologischen Objektes
positioniert ist, überträgt elektrische
Energie auf die Kapsel. Die Wellenlänge der Lichtquellen und die
Frequenz, die Impulsform und die Amplitude der elektromagnetischen
Feldimpulse sollten einstellbar sein, um der anzuwendenden Therapie
zu entsprechen.
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Eine
weitere Vorrichtung ist bekannt (Patent DE-U-8-13852/Normed, E.
Larsen), die Infrarotstrahlung für
die photodynamische Stimulierung der Energie von lebenden Zellen,
oberflächlichen
Hautzellen und insbesondere tieferliegenden Zellen verwendet. Die
Vorrichtung umfasst ein Energieversorgungs- und Steuergerät und einen
Applikator, an dem Infrarotstrahlungs(von 900 nm [1 nm = 1 Nanometer])-Halbleiterdioden
mit Reflektoren für
das Bündeln
der IR-Strahlung aus dem Applikator (IR = Infrarot) montiert sind.
In dieser an sich bekannten Vorrichtung führt ein eine Steuerung enthaltender
Generator den Halbleiterdioden Strompulse einer Frequenz im Bereich
von 500–5000
Hz zu. Ein Nachteil der an sich bekannten Vorrichtung ist, dass
die Halbleiterdioden während
des Betriebes zur Überhitzung neigen,
was einen Leistungsabfall der Vorrichtung verursacht.
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Die
bekannte Vorrichtung gibt also während des
Betriebs keine konstante Leistung ab. Ein weiterer Nachteil liegt
darin, dass Infrarotstrahlung nur in einem Bereich von 900 nm verfügbar ist,
während möglicherweise
andere Wellenlängen
erforderlich sind, um eine Zellstimulierung zu erreichen.
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Eine
weitere Vorrichtung (Patent EPA 0 568 666) wird für die photodynamische
Stimulierung von Zellen verwendet. Die Halbleiter- und/oder Laserdioden
strahlen Licht verschiedener Wellenlängen ab. Mit Hilfe von Lichtsensoren
ist das fortschrittliche Steuersystem in der Lage, die Patienten
hinsichtlich der erforderlichen Strahlendosis zu testen, um eine übermäßige Stimulierung
zu vermeiden. Des Weiteren sind die Strahlenaustritte in den Applikatoren
mit einem Polarisationsfilter abgedeckt, was die Absorption in dem bestrahlten
Gewebe erhöht.
Die Grundausstattung besteht aus einer mobilen Standeinheit, mit
der Maschinenapplikatoren mittels eines Gelenkarms verbunden sind.
Die Maschinenapplikatoren sind für
die Behandlung großer
Gewebeflächen,
beispielsweise der Rückenpartien
von Menschen, geeignet. Die Vorrichtung umfasst auch eine Steuerung,
mit der die verschiedenen Therapieparameter angepasst werden können, sowie
EIN- und AUS-Schalter. Die Vorrichtung ist des Weiteren mit einem
Handapplikator verbunden, der für
die Behandlung kleiner Gewebeflächen,
beispielsweise Akupunktur-Punkten oder Dentalbehandlung mit Hilfe
einer anzuschließenden
Lichtleitfaser, bestimmt ist.
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Eine
weitere Vorrichtung, die elektromagnetische Felder für die Therapie
bei Menschen und Tieren verwendet, ist bekannt (EPA Patent 0 570
544). Die impulsförmigen
elektromagnetischen Felder bewirken, dass Protonen aus den elektrolytischen
inneren Körperflüssigkeiten
in umgebende Gefäßwände und
Membranen migrieren. Die Vorrichtung gibt die elektromagnetischen
Impulspakete in einem bestimmten Impulsrhythmus ab, wobei auf jedes
Impulspaket eine Pause folgt. Die Basisvorrichtung besteht aus einem
Generator, der die elektromagnetischen Impulse erzeugt und mit einer
Sendespule verbunden ist, deren Windungen an der Oberfläche einer
Trägerplatte
angebracht sind. Die Trägerplatten werden
aus leichtem flexiblem isolierendem Material hergestellt und in
einem flachen Applikatorgehäuse montiert,
das auf einem mit der Basisvorrichtung verbundenen Gelenkarm platziert
ist. Auf den Gebieten der Dermatologie und der Rehabilitation wird
Licht als Stand-alone-Therapie für
Wunden, Geschwüre
an den Beinen, Ekzeme, Verbrennungen, Schmerzen, rheumatische Störungen usw.
eingesetzt und wird als solches dazu verwendet, Gewebe direkt zu
stimulieren. Techniken für
das Einbringen von Wirkstoffen zur Veränderung der Lichtabsorptionseigenschaften
von Gewebe zur Steigerung der Wirkung von Licht sind bekannt. Beispielsweise
lehrt das US-Patent 5.226.907, erteilt an Tankovich, die Kontamination von
Haarfollikeln mit einem dunklen Material in Partikelform zur Steigerung
der lichtinduzierten Erhitzung der Follikel zur Haarentfernung.
Die Behandlungen schlossen die Applikation von Substanzen, wie z.B. Photofrion,
5-Aminolevulansäure,
Hämatoporphyrin, Verteporfin,
Chlorine, Phthalodyanine, Phenothiazin und Benzoporphryin, ein.
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Eine
weitere Vorrichtung (Patent EPA 0568 666) wird für die photodynamische Stimulierung
von Zellen verwendet. Die Halbleiter- und/oder Laserdioden strahlen
Licht unterschiedlicher Wellenlängen ab.
Mit Hilfe von Lichtsensoren ist das fortschrittliche Steuersystem
in der Lage, die Patienten hinsichtlich der erforderlichen Strahlendosis
zu testen, um eine übermäßige Stimulierung
zu vermeiden. Des Weiteren sind die Strahlenaustritte in den Applikatoren
mit einem Polarisationsfilter abgedeckt, was die Absorption in dem
bestrahlten Gewebe erhöht.
Die Grundausstattung besteht aus einer mobilen Standeinheit, mit
der Maschinenapplikatoren mittels eines Gelenkarms verbunden sind.
Die Maschinenapplikatoren sind für
die Behandlung großer
Gewebeflächen,
beispielsweise der Rückenpartien
von Menschen, geeignet. Die Vorrichtung umfasst auch eine Steuerung,
mit der die verschiedenen Therapieparameter angepasst und ein- und
ausgeschaltet werden können.
Die Vorrichtung ist des Weiteren mit einem Handapplikator verbunden,
der für
die Behandlung kleiner Gewebeflächen,
beispielsweise Akupunktur-Punkten oder Dentalbehandlung mit Hilfe
einer anzuschließenden
Lichtleitfaser, bestimmt ist.
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Eine
weitere Vorrichtung ist bekannt (EPA Patent 0 570 544), die elektromagnetische
Felder für die
Therapie bei Menschen und Tieren verwendet. Die impulsförmigen elektromagnetischen
Felder bewirken, dass Protonen aus den elektrolytischen inneren
Körperflüssigkeiten
in umgebende Gefäßwände und
Membranen migrieren. Die Vorrichtung gibt die elektromagnetischen
Impulspakete in einem bestimmten Impulsrhythmus ab, wobei auf jedes
Impulspaket eine Pause folgt. Die Basisvorrichtung besteht aus einem
Generator, der die elektromagnetischen Impulse erzeugt und mit einer
Sendespule verbunden ist, deren Windungen an der Oberfläche einer
Trägerplatte
angebracht sind. Die Trägerplatten werden
aus leichtem flexiblem isolierendem Material hergestellt und in
einem flachen Applikatorgehäuse montiert,
das auf einem mit der Basisvorrichtung verbundenen Gelenkarm platziert
ist.
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Auf
den Gebieten der Dermatologie und der Rehabilitation wird Licht
als Stand-alone-Therapie für Wunden,
Geschwüre
an den Beinen, Ekzeme, Verbrennungen, Schmerzen, rheumatische Störungen usw.
eingesetzt und dient dazu, Gewebe direkt zu stimulieren. Techniken
für das
Einbringen von Wirkstoffen zur Veränderung der Lichtabsorptionseigenschaften
von Gewebe zur Steigerung der Wirkung von Licht sind bekannt (beispielsweise
lehrt das US-Patent 5.226.907, erteilt an Tankovich, die Kontamination
von Haarfollikeln mit einem dunklen Material in Partikelform zur
Steigerung der lichtinduzierten Erhitzung der Follikel zur Haarentfernung).
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Die
Behandlungen umfassten die Applikation von Substanzen, wie z.B.
Photofrion, 5-Aminolevulansäure,
Hämatoporphyrin,
Verteporfin, Chlorine, Phthalodyanine, Phenothiazin und Benzoporphryinderivat-Monosäure A(ATMPn)
auf oder im Gewebe für
die Heilung von Sonnenkeratosen, Basalzellkarzinom, Melanome usw.
Diese Substanzen sind als "Biopharmazeutika" bekannt, und die
Behandlung mit diesen Substanzen wurde als biopharmazeutische Therapie
bezeichnet. Therapie mit der Anwendung von Biopharmazeutika und
deren anschließende
Aktivierung durch Licht, nachdem sie im Gewebe absorbiert wurden,
wurde als photodynamische Therapie (PDT) bezeichnet.
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Die
PDT wurde erfolgreich bei der Behandlung von inneren, nicht operablen
Krebserkrankungen eingesetzt. Ein Biopharmazeutikum (insbesondere
Hämatoporphyrin)
wird in das Tumorgewebe injiziert, und ein optisches Verfahren,
das als photodynamische Diagnose (PD) bekannt ist, wird verwendet,
um zu ermitteln, wann das Biopharmazeutikum von dem gesamten Tumor
absorbiert wurde. Anschließend
wird das Tumorgewebe mit einem für
einen Farblaser typischen Licht bestrahlt, das die photoempfindlichen
Reaktoren im Hämatoporphyrin
aktiviert, wodurch atomarer Sauerstoff freigesetzt wird. Atomarer
Sauerstoff ist für
Protein und Phosphorlipide im Tumorgewebe toxisch, wodurch der Tumor ohne
Zerstörung
des umgebenden Gewebes zerstört wird.
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Für die Behandlung
der Hautkeratose (präkanzeröses Gewebe),
zeigten Versuche beispielsweise mit 5-Aminolävulinsäure, dass sie in der PDT dann
effektiv genutzt werden kann, wenn sie in eine Öl-Wasser-Suspension eingegeben wird,
die dann auf die Hautkeratose aufgebracht und anschließend mit
einer Lichtquelle bestrahlt wird. Eine schnelle und kosmetisch perfekte
Heilung wurde im Vergleich zu konventionellen Behandlungen, wie
z.B. Kryotherapie, mit einer sehr geringen Rückfallrate erreicht. Angesichts
dieser günstigen
Testergebnisse wird angenommen, dass die Pharmaunternehmen die nächsten Generationen
von PDT-Chemikalien in zweckmäßiger Form,
wie z.B. Creme, Suspensionen, Sprays usw., vermarkten werden.
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Die üblicherweise
für die
Bestrahlung von PDT-Chemikalien verwendete Lichtquelle ist allgemein
als chirurgischer Laser bekannt, ein Festkörperlaser, der sperrig und
sowohl bei Anschaffung als auch im Betrieb teuer ist. Chirurgische
Laser sind hauptsächlich
für das
Schneiden bestimmt, d.h. sie geben eine sehr hohe Energie in einem
sehr kleinen Bereich ab und sind deshalb für die Erfordernisse der Bestrahlung
eines erweiterten Bereiches für
die PDT wenig geeignet. Des Weiteren strahlen sie im Allgemeinen
bei einer einzigen Wellenlänge
ab. Bestrahlung mit mehreren Wellenlängen ist bei der PDT aus mehreren
Gründen
wünschenswert:
Eine einzige Wellenlänge
kann bewirken, dass der Patient während der Behandlungen im angrenzenden
Gewebe brennenden Schmerz empfindet; einige lichtempfindliche Chemikalien
reagieren auf zwei unterschiedliche Wellenlängen, und einige pigmentierte
Melanome reagieren aufgrund der Absorption im Pigment (typischerweise
Melanin) nicht auf sichtbare Strahlung und müssen mit einem nahezu infraroten
Licht bestrahlt werden.
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Übliche dermatologische
Erkrankungen, wie Akne, Warzen und Onychomykose (Nagelpilz), können erfolgreich
mit Licht als Stand-alone-Behandlung behandelt
werden, aber neuere Arbeiten zeigen, dass Behandlungen unter Einsatz
der PDT (mit ALA/5-Aminolävulinsäure) ausgezeichnete
Ergebnisse nach nur zwei oder drei Behandlungen ergeben.
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Bei
einer neueren Pilotstudie mit der Verwendung der PDT zur Behandlung
von Akne waren die kosmetischen Ergebnisse ausgezeichnet, und die Fettdrüsenaktivität, die Akne
verursacht, und die resultierende Entzündung wurden für nicht
weniger als zwanzig Wochen nach einer Reihe von PDT-Behandlungen gemindert.
(Die PDT-Behandlungen beschleunigten sofortige, aber kurzfristige
Entzündungsreaktionen).
Im Allgemeinen bringt die photodynamische Stimulation, die bei der
Physiotherapie eingesetzt wird, sehr gute Ergebnisse, aber auf dem Gebiet
langandauernder chronischer Erkrankungen, wie z.B. Gicht, Arthritis
usw., werden häufig
zahlreiche Behandlungen benötigt,
d.h. mindestens 12 bis 20 Behandlungen, die über einen bestimmten Zeitraum
verteilt sind. Des Weiteren verursachen die anfänglichen Phasen solcher Behandlungen
häufig
Reaktionen, die wiederum zu Schmerzen und Beschwerden führen. Eine
vor kurzem durchgeführte Erprobung
zeigte, dass der Einsatz einer Licht- und/oder Laserstrahlung kombiniert
mit einer Emission elektromagnetischer Felder zu besseren Ergebnissen
ohne Reaktionen auf die intensive Therapie führte. Es hat den Anschein,
dass die kombinierte Strahlung aufgrund der elektromagnetischen
Felder, die das Blockierpotential und die Gefäßerweiterung der Kapillaren
beseitigen, zu einem besseren Eindringen führen, wodurch die erhöhte ATP-Energie besser genutzt
wird.
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Eine
neuere Untersuchung mit Licht- und/oder Lasertherapie nach koronarer
Angioplastie und Einsetzen von Stents, bei denen die Restenoserate
normalerweise sehr hoch ist, zeigte vielversprechende Ergebnisse,
und auch hier wird wiederum erwartet, dass die Ergebnisse unter
Verwendung eines lichtempfindlichen Biopharmazeutikums für die Regeneration
und Stabilisierung der Gefäßwände verbessert
werden können.
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Studien
untermauern auch die Theorie, dass eine Licht- und/oder Laserbestrahlung
von Blut eine effektive Therapie für chronische Erkrankungen,
wie z.B. Leukämie
und Krebs, sein kann. Unsere Tests mit Sportlern untermauern auch
die Theorie, dass diese Therapie das Immunsystem und die Vitalität verbessert.
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Eine
Anzahl von Erythrozyten wird häufig
in künstlichen
Herz-/Lungenmaschinen
geschädigt, aber
mit Licht und/oder Laser bestrahltes Blut zeigte weniger Verformbarkeit,
und die ATP-Werte waren signifikant höher. Auch hier wird eine erhöhte Aktivität der Leukozyten
und Lymphozyten durch Einsatz lichtempfindlicher Biopharmazeutika
erwartet.
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Während vieler
Jahre wurden Systeme für die
Therapie großer
Flächen
bei dermatologischen Erkrankungen, wie Psoriasis, mit UV-Strahlungsquellen,
beispielsweise UV-Röhren,
bestückt.
Vor der Behandlung erhielten die Patienten verschiedene Arten von
photochemischen Substanzen, wie 8-MOP (Oxsoralen), 5-MOP oder Meladinin
(Badtherapie). Aufgrund des Risikos des Hautkrebses und sonstiger Nebenwirkungen
ging der Einsatz der PUVA-Therapie während der letzten Jahre zurück. Wenn
weitere Studien abgeschlossen sind, wird erwartet, dass die PDT
aufgrund ihrer Effektivität
und des Fehlens von Nebenwirkungen in Zukunft für die Behandlung der meisten
chronischen dermatologischen Erkrankungen das Verfahren der Wahl
sein wird.
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Ebenfalls
aufgrund des Risikos des Hautkrebses ging während der letzten Jahre das
Bräunen in
Solarien stark zurück.
Zu den Nebenwirkungen gehört
u.a. das Erythem, das auf erste Behandlungen folgt, und die meisten
Patienten, insbesondere diejenigen mit heller Haut, stellen fest,
dass ihre Haut sehr trocken und gereizt wird.
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Die
Tests der Erfinder zeigten, dass durch Verwendung einer Kombination
von UV-Licht mit durch Halbleiterdioden abgegebenes photodynamisches
Licht sämtliche
Nebenwirkungen des Einsatzes von Sonnenliegen vermieden werden können. Es wird
auch erwartet, dass die erhöhte
Vitalität
(hoher ATP-Wert) der Haut der Gefahr des Hautkrebses entgegenzuwirken
vermag.
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Bei
der klassischen Akupunktur wird eine als Moxibustion bezeichnete
Technik üblicherweise
für die
Behandlung von tief liegenden Akupunkturpunkten, insbesondere bei
chronischen Erkrankungen, eingesetzt. Es werden Nadeln mit einem
speziellen Metallgriff verwendet, und nachdem die Nadeln in den
Patienten eingeführt
wurden, wird eine pflanzliche Substanz auf den Griff aufgebracht
und verbrannt, wodurch die Nadel erhitzt wird und die Hitze tief
in die Gewebe einleitet.
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Die
Wirkung ist ausgezeichnet, aber westliche Ärzte lehnen diese Praktik ab
wegen des strengen Geruchs, der sich möglicherweise mehrere Tage hält.
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Dieses
Verfahren kann nun durch die Anwendung von topischen lichtempfindlichen
Lotionen über
den Akupunkturpunkten, die anschließend mit einer geeigneten Licht-
und/oder Laserbestrahlung behandelt werden, ersetzt werden.
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Wenn
der aktuelle Stand der Technik betrachtet wird, stehen Vorrichtungen
für die
photodynamische Stimulierung der Energie menschlicher Zellen in
Form von Rot- und Infrarotstrahlung zur Verfügung, die von Laserdioden und
Halbleiterdioden abgegeben wird. Diese Vorrichtungen sind für intensive
invasive oder Ganzkörperbehandlungen
nicht geeignet, da es an Applikatoren mit geeigneten einstellbaren
Strahlungsquellen für
vollständige
Oberflächenbehandlung
in Verbindung mit Diagnosefähigkeit
während
der Behandlung fehlt. Das Gleiche kann hinsichtlich vorhandener
Vorrichtungen für
die Behandlung mit pulsierenden elektromagnetischen Feldern gesagt
werden. Darüber
hinaus ist mit diesen Vorrichtungen eine kombinierte Behandlung
sowohl mit Rot-/Infrarot- als auch Blaulicht verbunden mit elektromagnetischen
Feldern für
das Stimulieren von lichtempfindlichen Substanzen nicht möglich.
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Eine
zur Abgabe einer intensiven Lichtstrahlung mit selektiven mehrfachen
Wellenlängen
innerhalb des Wellenlängenbereiches
von 300 bis 2000 nm und elektromagnetischen Feldern fähige Vorrichtung
steht derzeit nicht zur Verfügung.
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Entsprechend
zielt die Erfindung darauf ab, eine Vorrichtung für intensive
photodynamische Therapie zu schaffen, die zur Erzeugung photodynamischer
Energie selektiver mehrfacher Licht- und/oder Laserstrahlung innerhalb
eines Wellenlängenbereiches
von 300 bis 2000 Nanometer in der Lage ist, zur Behandlung mit pulsierenden
elektromagnetischen Feldern geeignet ist und die auch für die Stimulierung lichtempfindlicher
Biopharmazeutika verwendet werden kann.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bereit,
welche insbesondere auswechselbare Applikatoren aufweist, die eine Licht- und/oder Laserstrahlung
verschiedener Wellenlängenbereiche
verwendet, die für
die photodynamische Stimulierung der Zellenergie bei lebenden Zellen,
insbesondere menschlichen Zellen sowohl des Oberflächen- als
auch des darunter liegenden Gewebes, geeignet ist. Die Licht- und/oder
Laserbestrahlung verbessert vor allem die Zellatmung, weiter insbesondere
die Stimulierung der ATP-Produktion in Zellen, womit die therapeutischen
Fähigkeiten
der Vorrichtung erhöht
werden. Darüber
hinaus ist es auch möglich,
die Aktivität
der Zytochromen und die Enzymaktivität der Zellen zu stimulieren.
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Die
Vorrichtung besteht aus einer Standeinheit, an der maschinelle Applikatoren
mittels eines Gelenkarms angebracht sind. Die frei auf Rädern bewegliche
Standeinheit umfasst eine Steuerung, an der die gewünschten
Therapiedaten eingestellt werden können und die Vorrichtung ein-
und ausgeschaltet werden kann. Die flachen Oberflächenapplikatoren
können
aus mehreren Seite an Seite angeordneten und über Scharniere flexibel miteinander
verbundenen Applikatoren bestehen, wodurch die Applikatoren für die Behandlung
großflächiger Gewebe,
wie z.B. der menschlichen Rückenpartie,
geeignet sind.
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Die
Applikatoren können
mit Halbleiterdioden und/oder Laserdioden (in großer Anzahl)
bestückte
Leiterplatten enthalten, und die Dioden werden mit Reflektoren montiert,
die die Strahlung sammeln und vor dem Applikator bündeln. Die
Applikatoren enthalten des Weiteren eine oder mehrere Feldspulen
für die
Abgabe impulsförmiger
elektromagnetischer Strahlung. Die Applikatoren sind des Weiteren mit
einer einstellbaren Scanvorrichtung versehen, die eine gleichmäßige und
lückenlose
Bestrahlung der Oberfläche
mit der Vielzahl von Lichtwellenlängen ermöglicht.
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Ein
Diagnosesystem (PD), das eine fluoreszierende Lichtquelle und Optiken
für Fotodiagnose während der
Behandlung enthält,
ist ebenfalls in den Applikator eingeschlossen.
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Mindestens
eines der Applikatorelemente ist mit Feed-back-Sensoren zur Kontrolle
der Reaktionen des Patienten auf die Therapie ausgestattet, und über ein
automatisches Regelsystem in der Steuerung ist es möglich, die
Therapieergebnisse zu optimieren. Der Applikator enthält einen
Polarisationsfilter, der direkt vor den Dioden platziert ist. Die
Steuerung ist des Weiteren mit einem Handapplikator verbunden, der
für die
Behandlung von kleinen Gewebeflächen,
z.B. Akupunkturpunkten und Triggerpunkten (Schmerzpunkten) konstruiert
ist.
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Der
Handapplikator weist einen zylindrischen Schaft auf, mit der ein
Kopf verbunden ist. Eine Leiterplatte ist mit dem mit Halbleiterdioden
oder Laserdioden bestückten
Kopf verbunden. Die Lichtstrahlung wird aus einer axialen Öffnung an
der Vorderseite abgegeben, die mit einem Polarisationsfilter und
einer Linse für
das Fokussieren der Lichtstrahlen versehen ist.
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Ein
Handapplikator einer zweiten Version, der im Wesentlichen für Dental- und/oder invasive Behandlung
einschließlich
(PD) Diagnose erfunden wurde, enthält am vorderen Ende seines
Schaftes eine Leiterplatte, auf der 4 Licht- und/oder Laserdioden verschiedener
Wellenlängen
in Abständen
von 90° platziert
sind. Eine dieser Strahlenquellen kann im Zusammenhang mit der PDT-Therapie
unter Verwendung von auf Licht reagierenden Biopharmazeutika als
ein fluoreszierendes Licht für
Diagnosezwecke (PD) ausgewählt
werden. Der Kopf vorne an der Leiterplatte kann in Schritten von
90° gedreht
werden, so dass der Expander, der mit verschiedenen Arten von Lichtleitern
verbunden werden kann, jeweils vor einer Strahlenquelle positioniert
werden kann. Der Applikator kann selektiv blaues Licht für das Bonding
und Härten
von Kompositplastikfüllungen
oder Infrarotlicht für
die Behandlung von Zahnschmerzen, Gingivitis und Wunden abgeben.
Um das Bonding mit dem Blaulicht zu optimieren, wird die Leistung
des Handapplikators während
der ersten zehn Sekunden der Bestrahlungszeit mit 25% der vollen
Leistung bereitgestellt, und anschließend wird auf volle Leistung
umgeschaltet.
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Akupunkturapplikatoren,
die als kleine, auf selbstklebenden mit der Steuerung verbundenen Pads
hergestellte Köpfe
montiert werden, erlauben es, dass eine gewisse Anzahl von Applikatoren
entsprechend der üblichen
Anzahl von in der klassischen Akupunktur verwendeten Punkten verbunden werden
kann. Die Steuerung kann für
ein randomisiertes Akupunkturprogramm mit wechselnder Frequenz,
Modulation und Amplitude statt eines Programms mit klassischen Nadeln
und Moxa-Behandlung programmiert werden.
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Zwei
Applikatorentypen werden für
die Blutstimulation entweder von venösem Blut oder integriert in
eine Herz-/Lungenmaschine hergestellt. Der erste Applikator erlaubt
die Bestrahlung von durch die Strahlungsquellen des Applikators
hindurchtretendem Blut in einer 5 mm-Infusionsleitung, und die zweite
Version liefert eine intensive Strahlung eines quadratischen Rohres,
wo das Blut durchtritt und von vier Seiten aus Licht- und/oder Laserdioden
bestrahlt wird, die auf Leiterplatten montiert sind, welche auch Feldspulen
enthalten, die impulsförmige
elektromagnetische Emission ausstrahlen.
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Die
Applikatoren können
auch als handelsübliche 2 m und 15 cm lange Lichtröhren des
Typs konstruiert werden, der üblicherweise
bei Sonnenliegen für
Ganzkörpertherapie
benutzt wird. Hierbei ist es vorteilhaft, den Applikator in Form
eines flachen ovalen Rohrs herzustellen, um eine bessere Abstrahlungsfläche zu erhalten.
Die Rohrapplikatoren enthalten Leiterplatten, die mit einer angemessenen
Anzahl von Halbleiter-Licht- und/oder Laserdioden sowie Feldspulen
für die
Abgabe impulsförmiger
elektromagnetischer Felder bestückt
sind. Die Applikatoren werden anschließend in einer Anordnung für umfangreiche
Körperbehandlung,
wie z.B. eine Sonnenliege, montiert, wobei der Patient auf dem unteren
Teil unter einem oberen, den gesamten Körper abdeckenden Teil liegt.
Applikatoren dieser Art könnten
für die
Behandlung von Büroangestellten
nützlich
sein, die unter SAD(Seasonal Affective Disorder – Jahreszeitenabhängige Gemütserkrankung)-Störungen leiden, die
durch zu geringe Exposition mit natürlichem Licht verursacht werden.
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Die
Erfindung stellt mehrfache Wellenlängen umfassende Stimulation
bereit, die auch in Verbindung mit Chemikalien für photodynamische Therapie (PDT)
wirksam ist. Solche Chemikalien werden in bzw. auf das zu behandelnde
Gewebe injiziert bzw. aufgebracht, und eine anschließende Fotostimulation derselben
verursacht in ihnen Reaktionen, die zur Behandlung des Gewebes führen. Bestrahlung
mit mehreren Wellenlängen
verstärkt
die Wirkungen der PDT-Chemikalien
und reduziert gleichzeitig die Beschwerden des Patienten.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung bereit, die eine Halbleiter-Lichtquelle
einschließlich
eines Handapplikators aufweist, Der Handapplikator kann selektiv
Licht verschiedener Wellenlängen abgeben
und lichtempfindliche Substanzen mittels Druckluft und elektrischen
Impulsen (Iontophorese) in das Gewebe einführen. Die Absorptionszeit kann abhängig von
der Art der auf Licht reagierenden Substanzen ohne diese Technik
zwischen 1 und 24 Stunden schwanken. Weitere Vorteile der beschriebenen Technik
sind, dass die lichtempfindlichen Substanzen sehr präzise appliziert
werden können
und die Absorptionsdosis verbessert und präziser reguliert werden kann.
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Weitere
Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung
der Erfindung und aus den beifügten
Zeichnungen hervor, in denen:
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 eine
perspektivische Zeichnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist,
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1a, 1b, 1c, 1d Details
des maschinellen Applikators der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellen,
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3 den
für die
bewegliche Verbindung der maschinellen Applikatoren verwendeten
Gelenkarm darstellt,
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4 ein
Blockdiagramm einer Steuereinheit ist, die die Applikatoren versorgt,
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5 einen
Handapplikator nach der vorliegenden Erfindung darstellt,
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6 einen
Applikator nach 5 mit axialer Lichtabstrahlung
darstellt,
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7 die
Lichtquellen mit einer Linse nach 6 darstellt,
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8 einen
Applikator mit einem drehbaren Kopf darstellt,
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9 Details
einer Leiterplatte für
den Applikator nach 8 zeigt, und
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10 das
flexible Glasfaserkabel mit Adapter darstellt,
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11 die
Luftdruckeinheit mit dem zu diesem Teil der Erfindung gehörenden Handapplikator zeigt,
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12 einen
auswechselbaren runden Kopf für
den Handapplikator zeigt,
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13a den Handapplikator für lichtempfindliche Substanzen
von oben gesehen zeigt,
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13b den Handapplikator in seitlicher Ansicht zeigt,
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14a den Akupunkturapplikator von oben zeigt,
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14b den Akupunkturapplikator mit der Darstellung
der Lichtquellen von unten darstellt,
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15a einen rechteckigen Handapplikator von oben
gesehen zeigt,
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15b den Handapplikator in Seitenansicht mit zur
Haarentfernung verwendetem Hautkontakt zeigt,
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15c den Handapplikator von unten mit der Darstellung
der Lichtquellen zeigt,
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16a einen rohrförmigen Applikator für die Bestrahlung
von Blut zeigt,
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16b die applikatorähnliche quadratische Röhre vom
Ende aus gesehen zeigt,
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16c die für
Blutbestrahlung verwendete quadratische Röhre zeigt,
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17a den Körperapplikator
im geschlossen Zustand von Ende aus gesehen zeigt,
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17b den Körperapplikator
in offener Stellung mit der Abstrahlungsfläche des oberen und des unteren
Teils zeigt,
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17c den Körperapplikator in geschlossener
Stellung in Seitenansicht zeigt,
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18a eine runde Lichtröhre von oben gesehen zeigt,
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18b die runde Lichtröhre vom Ende aus gesehen zeigt,
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18c die als ein flaches Oval ausgebildete Lichtröhre von
oben gesehen zeigt,
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18d die flache ovale Lichtröhre vom Ende aus gesehen zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Wie
in 1 gezeigt, besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 für die Stimulation
von Zellen mit Hilfe von photodynamischem Licht (PDT) und elektromagnetischen
Feldern in Kombination mit lichtempfindlichen Substanzen aus einer
Standeinheit 11, mit dem maschinelle Applikatoren 13 (im
Folgenden kurz als Applikatoren 13 bezeichnet) über einen
Gelenkarm 12 verbunden sind. Das Gestell ist des Weiteren über einen
elektrischen Schaltkreis 14 mit einem Handapplikator 15 verbunden.
Das auf Rädern
frei bewegliche Grundgerät 11 umfasst
eine (in 4 beschriebene) Steuerung 16,
mit der die Funktion der Steuerung 16 eingestellt und an
einem Bedienpult 30 (auch als Beschreibungsausstattung 30 bezeichnet)
ein- und ausgeschaltet werden kann.
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Die 2a, 2b und 2c zeigen
Leiterplatten mit ebener Oberfläche
und in den Applikatoren 13 montierte Lichtquellen. Diese
können
in dem Arbeitsmodell nach den 2a bis 2c einzeln nebeneinander
(in großer
Zahl) oder in Kombination mit einem Applikator verwendet werden.
Des Weiteren können
die Leiterplatten, auf denen die Lichtquellen montiert sind, vorteilhafterweise
als Mehrlagen-Leiterplatte hergestellt werden, die auch die in 2d gezeigten
elektromagnetischen Feldspulen 65 aufweist.
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Nach 2a werden
die Applikatoren 13 im Arbeitsmodell in versetzter Reihenfolge
mit Halbleiterdioden (LED) und/oder Laserdioden 17 und 17a (im
Folgenden als Lichtquellen bezeichnet) montiert, wobei eine versetzte
Reihenfolge der Lichtquellen 17 bedeutet, dass jeweils
eine Lichtquelle 17a einer Reihe auf dem Schnittpunkt zweier
Diagonalen durch jeweils zwei beidseitig benachbarte Lichtquellen 17 angeordnet
sind. Die Lichtquellen 17 und 17a werden mit Reflektoren 18 montiert,
die die Strahlung sammeln und vor dem Applikator 13 bündeln. Der
Applikator enthält
einen Polarisationsfilter, der direkt vor den Lichtquellen 17 und 17a angeordnet
ist, wodurch die Strahlung von dem bestrahlten Gewebe besser absorbiert
werden kann.
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Nach
den 2b und 2c sind
die Lichtquellen 17 in regelmäßigen Reihenanordnungen, d.h. 20 in
gleichen Abständen
zueinander angeordnet, wobei nach 2c ein
Applikator 13 zusätzlich zu
den Dioden 17 eine Lichtquelle 19 aufweist. Die Lichtquellen 17 sind
einstellbar und können
Licht mit mindestens drei Wellenlängen im Wellenlängenbereich
von 300 bis 2000 nm abgeben. Die Lichtquelle 19 in Form
einer Röhre
kann für
das Abstrahlen von Blaulicht oder fluoreszierendem Licht in dem
Wellenlängenbereich
von 300 bis 450 nm für
Fotodiagnose (PD) ausgewählt
werden. Ein Diagnosesystem (PD), das Optikelemente 67 mit
einem Verstärker
für Fotodiagnose
während
der Behandlung enthält,
ist ebenfalls in dem Applikator enthalten. Die Lichtquellen 17a (2a)
strahlen Licht mit einer Wellenlänge von
350 bis 500 nm, d.h. Blaulicht, ab.
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Zur
Behandlung großflächiger Gewebebereiche
sind gemäß 1 mehrere
Applikatoren 13 mit die Längskanten verbindenden Scharnieren 10 beweglich
miteinander verbunden, wodurch die Applikatoren für die Behandlung
beispielsweise der Rückenpartie
von Menschen geeignet sind und dementsprechend für eine aequidistante Positionierung
der Applikatoren 13 über
der Haut einstellbar werden. In jedem Applikator ist die die Lichtquellen
tragende Leiterplatte jeweils mit einer kleinen Scanvorrichtung 66 verbunden,
die die Lichtquellen mit linearen Bewegungen zu bewegen vermag,
wobei eine korrekt eingestellte Scanlänge und -frequenz der bestrahlten Fläche eine
Gesamtbestrahlung mit den notwendigen Wellenlängen zuführt, ohne dass irgendwelche nicht
bestrahlten Lücken
verbleiben.
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Der
in 3 gezeigt Gelenkarm 12 verbindet einen
oder mehrere Applikator(en) 13 mit der Standeinheit 11.
Der Gelenkarm 12 weist drei Gelenkträger 21, 22, 23 auf,
wobei der Gelenkträger 21 zusammen mit
der Standeinheit 11 und der Gelenkträger 23 an einem freien
Ende über
ein mit mehreren Applikatoren 13 verbundenes Befestigungsgelenk 24 beweglich
sind. Ein weiteres Befestigungsgelenk 25 verbindet den
Gelenkträger 23 mit
dem Gelenkträger 21, während der
Gelenkträger 22 über ein
Scharnier 26 mit dem Gelenkträger 21 verbunden ist.
Der Gelenkträger 21 ist über ein
Gelenk 27 mit der Standeinheit 11 verbunden, und
ein oder mehrere Gelenk(e) können
auch als Kugelgelenke mit einstellbarer Friktion ausgebildet sein,
was praktisch unbegrenzte Einstellmöglichkeiten und Benutzerkomfort
bietet. Der Gelenkarm 12 gestattet somit die Positionierung
der Applikatoren 13 vor oder über einem Gewebebereich, indem
ein korrekter Positionierungsabstand eingehalten wird. Der Gelenkarm 12 trägt weiter
die (nicht weiter beschriebenen) elektrischen Schaltkreise 14 von
der in der Standeinheit 11 eingebauten Steuerung 16 zu
dem oder den Applikator(en) 13.
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Nach 4 besteht
die Steuerung 16 aus einem Generator 28, einem
Zeiteinstellgerät
(timer) 29 und einem Display 30. Mit Hilfe des
Generators 28 werden die zur Erzeugung von Licht notwendigen Stromimpulse
und die Stromimpulse für
die Versorgung der elektromagnetische Felder abgebenden Feldspulen
erzeugt, während
mit Hilfe des Timers 29 alle Zeitfunktionen, beispielsweise
die Behandlungsdauer, einstellbar sind. Das Display 30 zeigt
die entsprechenden Behandlungsdaten, wie z.B. Stromimpulsfrequenz,
Impulslänge,
Impulsamplitude und Impulsmodulation. Mit Hilfe der Steuerung 16 ist
die erfindungsgemäße Vorrichtung
innerhalb eines relativ weiten Bereichs hinsichtlich Dauer, Amplitude
und Frequenz des Hochfahrens des Stroms einstellbar, so dass die
Halbleiterdioden 17, 17a und 18 ebenso wie
die Laserdioden 17 in der gleichen Ausführungsform wie die Halbleiterdiode 17 als
Lichtquellen verwendet werden können.
Zu diesem Zweck ist die Steuerung mit einem Schalterwahlsystem für den Betrieb
verschiedener Arten von Halbleiterdioden 17 und/oder Laserdioden
ausgestattet. Sowohl Halbleiterdioden als auch Laserdioden mit einstellbaren Wellenlängen können betrieben
werden, was ein großer
Vorteil ist, und demzufolge können
die Leiterplatten mit einem intensiveren Strahlungseffekt ausgestattet
werden.
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Die
Halbleiterdioden und die Laserdioden sind hinsichtlich der Wellenlänge mittels
verschiedener Verfahren, wie Resonatoren, Piezoelementen oder mit
Hilfe spezieller Strommodi einstellbar.
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Die
Halbleiterdioden und/oder Laserdioden, die bei der vorliegenden
Erfindung verwendbar sind, geben eine Lichtstrahlung entweder mit
SPE (single photon emission – Einzelphotonemission),
TPE (two photon emission – Zweiphotonemission)
und/oder MTE (multiple photon emission – multiple Photonemission)
innerhalb des Wellenlängenbereiches
von 300 bis 2000 Nanometer ab, um verfügbaren lichtempfindlichen Substanzen
(PDT) zu entsprechen.
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Die
verwendbaren Lichtquellen in Form von Halbleiterdioden und/oder
Laserdioden werden mit Stromimpulslängen in ms, ns und/oder fs
(Femto-Sekunden)
innerhalb eines Frequenzbereiches von 1 KHz–100 MHz gespeist.
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Die
Sendespule (Transducer) für
die Übertragung
der impulsförmigen
elektromagnetischen Felder wird mit Basisimpulsen mit einer Frequenz zwischen
2 und 500 Hz, EIN-Zeiten von ungefähr vier Zehnteln einer Periode;
AUS-Zeiten von ungefähr sechs
Zehnteln einer Periode und nicht augenblicklichen Anstiegs- und Abfallzeiten
gespeist. Darüber
hinaus können
die Basisimpulse mit Impulspaketen bei einer Frequenz von ca. 10
KHz und optional auch mit Impulspaketen einer Frequenz zwischen
20 und 30 MHz überlagert
werden.
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Die
Applikatoren 13 nach den 2a, 2b und 2c werden
mit Sensoren 32 ausgestattet, die zwischen den Halbleiter-
und/oder Laserdioden 17 angeordnet sind. Für therapeutische
Zwecke besteht typischerweise die Absicht, eine bestimmte Energiemenge
(Joule/cm2) pro bestrahlter Gewebefläche zu applizieren,
was mit der Steuerung 16 eingestellt werden kann. Die Sensoren 32 messen die
von der Hautoberfläche
abgestrahlte Energiemenge, was die gesamte in das Gewebe eindringende
Energie anzeigt. Unter Berücksichtigung
individueller Schwankungen von Patient zu Patient kann die Exposition
entsprechend den von den Sensoren 32 vorgenommenen Messungen
festgelegt werden, so dass die korrekte Menge therapeutischer Energie (Joule/cm2) das Gewebe erreicht. Eine Erhöhung der einzutragenden
Energiemenge kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch erreicht
werden, dass die Betriebsspannung (und demzufolge die Impulsamplitude)
oder die Impulsfrequenz erhöht und/oder
die Dauer der Behandlungszeit durch Einstellung der Steuerung 16 verlängert wird.
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Ein
Sensor 32a ist des Weiteren in mindestens einem der maschinellen
Applikatoren enthalten und misst die Temperaturveränderung
des bestrahlten Gewebes, wonach die Steuereinheit abhängig von
der Therapieindikation, der Lage und der verwendeten (PDT)-lichtempfindlichen
Substanz mit einer Feed-back-Regelung
der Bestrahlungsparameter reagieren kann.
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Während die
Applikatoren 13 nach den 2a, 2b und 2c für die Behandlung
größerer Gewebeflächen konstruiert
sind, sind die Handapplikatoren 15a, 15b nach
den 5 und 8 für die Behandlung kleiner Gewebeflächen konstruiert.
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Der
Handapplikator 15a weist einen zylindrischen Schaft 34 mit
einem Griff auf, an dem ein Kopf 35 befestigt ist. An dem
Kopf 35 ist eine Leiterplatte 36 mit Lichtquellen 17 mit
einstellbaren Wellenlängen befestigt
(nicht beschrieben). Im Kopf 35 sind vor der Öffnung 39 eine
Linse 40 für
das Fokussieren der Lichtstrahlen und ein Polarisationsfilter 41 platziert. Die
Vorrichtung mit dieser Art von Lichtabgabe 38 ist insbesondere
für die
Behandlung kleiner Gewebeflächen,
wie z.B. Akupunkturpunkten und Triggerpunkten, bestimmt.
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8 beschreibt
in Verbindung mit 9 einen Handapplikator 15b,
der insbesondere für
Dentalbehandlung und internistische Behandlung bestimmt ist. Der
Applikator 15b weist am vorderen Ende des Schaftes 42 eine
Leiterplatte 43 auf, an der drei verschiedene Lichtquellen 44 mit
innerhalb des Wellenlängenbereiches
von 300 bis 2000 nm einstellbaren Wellenlängen und eine Lichtquelle 45 für Fotodiagnose
(PD) angeordnet sind. Vor der Leiterplatte 43 ist ein Kopf 46 angeordnet,
der mit einem austauschbar befestigten hohlen Ausleger 47 verbunden ist,
in dem eine (nicht gezeigte) Glasfaser vergossen ist. Der Kopf 46 befindet
sich vor der Leiterplatte 43, so dass er in Schritten von
90° um 360° gedreht
werden kann, wodurch der Ausleger 47 jeweils vor einer der
drei Lichtquellen 44a, 44b, 44c je nach
der für
die Therapie erforderlichen Wellenlänge oder aber vor der Lichtquelle 45 abgeordnet
werden kann, wenn fluoreszierendes Licht für Fotodiagnose (PD) benötigt wird.
Wird der Ausleger 47 beispielsweise vor der Diode 44b positioniert,
so durchläuft
Licht im Bereich der Infrarot-Wellenlängen die
Glasfaser im Ausleger 47 und trifft schließlich auf
das Gewebe, beispielsweise das Gewebe des Zahnfleischs, wodurch schmerzhafte
Zahnfleischerkrankungen behandelt werden können. Durch ein Positionieren
des Auslegers 47 vor der Diode 44a wird Blaulicht
mit einer Wellenlänge
von 470 nm durch den Ausleger 47 geleitet, mit dem aus
Kunststoff bestehende Zahnfüllungen gehärtet werden
können.
Es ist offensichtlich, dass die Lichtstrahlen bei dieser Ausführungsform auch
durch Polarisationsfasern geleitet werden können. Darüber hinaus sind die beiden
Handapplikatoren mit Sensoren 32 für den gleichen Zweck wie für die Applikatoren 13 beschrieben
ausgestattet. Der Handapplikator 15b kann auch im Falle
von internistischen Erkrankungen sehr nützlich sein, wo das flexible
Glasfaserkabel in Verbindung mit einem Videokabel verwendet werden
kann, das mit einer inneren Öffnung
für Instrumentierung,
Laserfaser usw. hergestellt wird. In diesem Fall ist das flexible
Lichtfaserkabel verbunden, wodurch zunächst die Lichtquelle 45 für Fotodiagnose
verwendet und daran anschließend eine
der Lichtquellen 44a, 44b, 44c für die Behandlung
ausgewählt
wird.
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11 zeigt
eine Darstellung der Luftdruckeinheit 48, die entweder
in die Steuerung der Vorrichtung eingebaut oder als getrennte, mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
für photodynamische Stimulation
zu verbindende Vorrichtung hergestellt werden kann. Die Luftdruckeinheit
kann entweder als ein aufladbarer Drucklufttank oder als ein kleiner Druckluftkompressor
mit Behälter
hergestellt werden. Der Auslass des Behälters ist mit einem Druckminderungsventil 51 in
Kombination mit einem Druckmesser 52 an sich bekannter
Art ausgestattet. Das elektronische Ventil 51 in der Luftzuführleitung 49,
die zu dem Handapplikator 50 führt, kann von dem Handapplikator
aus geschaltet werden, und die EIN-Impulse können an der Steuerung 53 reguliert werden.
Die Stromimpulse 63 und die Amplitude 64 für die Iontophorese-Behandlung
sind ebenfalls an der Steuerung einstellbar.
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12 zeigt
einen austauschbaren runden Kopf 56 für den Handapplikator, der über eine
(nicht gezeigte) Schnapphalterung ausgewechselt werden kann. Der
Behandlungskopf 56 ist entsprechend dem Zweck der Bestrahlung
austauschbar, so dass ein runder Kopf für die Behandlung von runden
Stellen verwendet werden könnte,
während
ein rechteckiger Kopf 56a für die Behandlung von Falten
zu bevorzugen wäre.
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In 13a wird der Handapplikator von unten gesehen
und mit einem rechteckigen Behandlungskopf 56a montiert
gezeigt. Neben dem Behandlungskopf sind die Halbleiter- oder Laserdioden 17, 17a, 18 in
Reihen angeordnet, die durch einen Polarisationsfilter 37 und/oder
ein Linsensystem abgedeckt werden. Ein Sensor 32 für Feed-back-Messung ist
ebenfalls eingebaut.
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13b zeigt eine Darstellung des Handapplikators 50,
der für
die folgenden Zwecke verwendet werden kann:
- – Einführen von
lichtreaktiven Substanzen in das Gewebe mit Hilfe von Luftdruckimpulsen,
- – Einführen von
lichtaktiven Substanzen in das Gewebe mit Hilfe von Iontophorese
- – Bestrahlen
des Gewebes mit einer Mischung aus Lichtstrahlen, die an der Steuerung
ausgewählt
werden können.
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Der
Handapplikator enthält
ein Ventil 55, das direkt hinter dem Lufteinlass platziert
ist und verhindert, dass die Substanzen in das Luftzuführrohr 49 zurücklaufen.
Der Behandlungskopf wird mit einem Sensor 57 montiert,
der die Exposition lediglich bei Hautkontakt gestattet, und darüber hinaus
enthält
der Kopf auch ein Ventilsystem 58, das sich lediglich bei Hautkontakt öffnet, so
dass verhindert wird, dass die Substanzen aus dem Kopf auslaufen,
bevor er die Haut berührt.
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Die
die Substanz enthaltende Kammer 59 ist in der Nähe der Luftzuführleitung
in dem Handapplikator 50 angeordnet, und die Kammer ist
mit einer Dosierpumpe 60 verbunden, so dass die Menge der Substanz
pro Luftstoß sehr
genau dosiert werden kann.
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Das
Gehäuse
des Handapplikators 50 besteht aus einem isolierenden Material,
und der Behandlungskopf 56 besteht aus einem elektrisch
leitenden Material, so dass er auch für Iontophorese-Behandlung in
Kombination mit Luftdruckbehandlung verwendet werden kann, um eine
maximale Absorption zu erreichen.
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Für selektive
Lichtabstrahlung sind um den Behandlungskopf herum die Lichtquellen 17, 17a, 18 angeordnet.
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Die
EIN-/AUS-Schalter 54, 61, 62 für den Betrieb
des Handapplikators sind oben auf dem Applikator angeordnet. Während der
Iontophorese-Behandlung muss der Patient einen elektrisch leitenden
Griff 65 in seiner Hand halten.
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14a zeigt einen Akupunktur-Applikator, der mit
einem kleinen Kopf hergestellt wird, welcher die auf einem mit der
Steuerung verbundenen selbstklebenden Pad montierten Lichtquellen
enthält,
was es ermöglicht,
dass eine bestimmte Anzahl von Applikatoren entsprechend der üblichen
Anzahl von bei einer klassischen Akupunktur-Behandlung verwendeten
Nadeln verbunden werden kann. 14b zeigt den
Akupunktur-Applikator von der Bestrahlungsseite und die bei dieser
Version über
die drei Lichtquellen 17, 17a, 18 angeordneten
Linsen. Die Steuerung kann für
ein randomisiertes Akupunkturprogramm mit sich ändernder Frequenz, Modulation
und Amplitude programmiert werden. Dieses Verfahren kann das gut
bekannte Moxa-Verfahren leicht ersetzen; westliche Ärzte lehnen
die Moxa-Behandlung wegen des dabei entstehenden Geruchs ab, obwohl
sie für
die Behandlung chronischer Krankheiten sehr wirksam ist.
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Diese
Form der Lichtakupunktur ist frei von jedem Infektionsrisiko, da
keine Nadeln verwendet werden. Sie ist vollkommen schmerzfrei, und
die positive Wirkung kann durch Aufbringung einer topischen lichtempflindlichen
Lotion vor der Bestrahlung (PDT) stark gesteigert werden. Die Bestrahlung
von Triggerpunkten und/oder Akupunkturpunkten mit starken Lichtquellen
kann Schmerzen verursachen, aber durch die Auswahl niedriger Frequenzen
und Intensitäten
in der Anfangsphase und sukzessive Steigerung der Frequenz und Intensität ist die
Behandlung schmerzfrei und wirksamer.
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15a zeigt einen rechteckigen Handapplikator mit
Start-Stopp-Schalter,
der mittels eines Kabels mit der Steuerung verbunden ist. 15b zeigt eine Darstellung des Handapplikators
in Seitenansicht, wobei der obere Teil als ein Griff ausgebildet
ist und der untere Teil für
direkte Anwendung auf dem zu behandelnden Gewebe, beispielsweise
Haarentfernung nach Anwendung von lichtempfindlichen Substanzen
(PDT–Haarreduzierung),
abgerundet ist. 15c zeigt den Handapplikator
von der Applikationsseite aus, wobei die rechteckige Optik die mit
einer Vielzahl von unterschiedlichen auswählbaren Lichtquellen 17, 17a, 18 bestückte Leiterplatte
abdeckt. Die Größe und die
Form machen ihn sehr geeignet für
Haarreduzierungsbehandlung, wobei die Bestrahlungsaustrittsöffnung den
gesamten Bereich oberhalb der Oberlippe abdecken kann.
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16a zeigt einen mittels eines Kabels mit der Steuerung
verbundenen, in Form einer quadratischen Röhre produzierten Applikator,
durch den das zu behandelnde Blut hindurchtritt und Strahlungen von
allen vier Seiten des Rechtecks erhält. 16b zeigt,
wie die Innenseiten mit Leiterplatten mit Lichtquellen 17, 17a, 18 ausgerüstet sind,
die auch Sendespulen enthalten, welche impulsförmige elektromagnetische Emissionen
abstrahlen.
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16c zeigt die für den inneren Bestrahlungsraum
im Applikator bestimmte Blutröhre,
durch die das Blut während
der Behandlung geleitet wird. Die dargestellte Ausführungsform
ist für
die Bestrahlung von venösem
Blut, beispielsweise in Kombination mit Infusionen von lichtempfindlichen
Biopharmazeutika (PDT-Therapie) bestimmt, aber es sind auch andere
Applikatortypen für
den Einsatz in (nicht gezeigten) künstlichen Herz-/Lungenmaschinen
verfügbar.
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17a zeigt einen großen Körperapplikator, der mittels
eines Kabels mit der Steuerung verbunden ist. Der Applikator besteht
aus einem oberen und einem unteren, mittels Scharnieren verbundenen Teil
und wird bei dieser Darstellung in einer Ansicht vom Ende aus geschlossen
und in behandlungsbereitem Zustand gezeigt.
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17b ist eine Darstellung, bei der der Applikator
geöffnet
ist, und die Bestrahlungsoberfläche zeigt
die für
die Therapie verfügbaren
Lichtquellen. Dieses Modell zeigt im oberen Teil jede zweite Lichtquelle
als eine Standard-UV-Leuchtröhre, und
dazwischen die abgeflachten ovalen, die Lichtquellen für photodynamische
Therapie (PDT) enthaltenden Röhren.
Der untere Teil ist lediglich mit die Lichtquellen für photodynamische
Therapie (PDT) enthaltenden Röhren
ausgestattet.
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17c zeigt den Körperapplikator in einer Seitenansicht,
wobei der Applikator geschlossen und auf dem Boden mit einem soliden
Sockelsystem angeordnet ist.
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18a zeigt eine Version eines Emitters für den Körperapplikator
in der Form ähnlich
einer normalen runden Leuchtstofflampe in Standardlänge von
2,15 Metern mit einem Anschluss für die Stromzuführung an
jedem Ende.
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18b zeigt, wie die mit den Lichtquellen 17, 17a, 18 bestückte Leiterplatte
in der runden Röhre
angeordnet ist.
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18c zeigt eine weitere Version eines Emitters
für den
Körperapplikator,
vorzugsweise als eine abgeflachte ovale Röhre in Standardlänge von 2,15
Metern ausgebildet und an jedem Ende mit einem Standardverbinder
für die
Stromzuführung
ausgerüstet. 18d zeigt eine Ansicht des Endes der Röhre mit
der mit den Lichtquellen 17, 17a, 18 bestückten Leiterplatte.
Die gleiche Leiterplatte kann auch eine Sendespule für die Abgabe
von impulsförmigen
elektromagnetischen Feldern aufweisen. Die Leuchtröhre wird
vorzugsweise mit einem Polarisationsfilter 41 auf der emittierenden
Seite montiert.
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Auf
dem Gebiet der Dermatologie wird Licht als Einzeltherapie für Wunden,
Geschwüre
an Beinen, Ekzeme, Verbrennungen usw. eingesetzt und wird als solche
verwendet, um Gewebe direkt zu stimulieren. Licht und die Emission
von impulsförmigen elektromagnetischen
Feldern können
auch zur Behandlung von Gewebe unter Verwendung der photodynamischen
Therapie (PDT) durch Aktivieren chemischer Reaktionen in photoempfindlichen
Chemikalien verwendet werden, die in oder auf das Gewebe ein- bzw.
aufgebracht werden, wie z.B. Photofrion, 5-Aminolävulansäure, Hämatoporphyrin,
Verteporfin, Chlorine, Phthalodyanine, Phenothiazin und Benzoporphryinderivat-Monosäure A (ATMPn)
usw., für
die Heilung von Solarkeratosen, Basiszellenkarzinom, Melanomen usw.
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PDT-Substanzen
können
in verschiedener Form verabreicht werden: Lotion oder Creme für die topische
Applikation, Tabletten oder Kapseln für orale Einnahme oder lokale
Injektion von Lösungen
oder Infusion.
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Dimethylsulfoxid
(DMSO) ist eine Lösung, die
die Eigenschaft hat, die Barriere der Haut abzubauen, und wird häufig eingesetzt,
bevor PDT-Substanzen verabreicht werden, um die Absorption zu erhöhen. Alternativ
können
PDT-Substanzen für die Applikation
auf die Haut mit DMSO gemischt werden.
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Ein
aus einem Griff mit einem Kopf bestehendes Instrument, bei dem eine
Anzahl von Nadeln mit einer Federanordnung verbunden ist, kann verwendet
werden, um kleine eng beabstandete Löcher in die obere Schicht der
Haut zu stechen, bevor die PDT-Substanzen appliziert werden, um
die Absorption zu steigern und zu beschleunigen.
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Behandlung
durch Lichtbestrahlung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollte solange
nicht begonnen werden, bis ausreichende Absorption durch das Zielgewebe
erreicht wurde. Einfaches Abwarten von empirisch bestimmten Zeiten
kann ausreichen, oder es können
photodynamische Diagnoseverfahren (PD) verwendet werden, um die
Absorption zu ermitteln.
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PD
umfasst das Betrachten des Zielbereiches unter der Beleuchtung mit
einem bestimmten spektralen Inhalt (wie z.B. mit fluoreszierendem Licht)
und Beobachten der sichtbaren Farbänderung des Zielgewebes.
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Hochintensive
Behandlungen (höhere
Dosen von PDT-Substanzen und starke Bestrahlung) werden dort verwendet,
wo gewünscht
wird, Gewebe zu zerstören,
wie z.B. bei der Zerstörung
von Tumorgewebe zur Behandlung von Krebs, oder bei Haarentfernung,
wo gewünscht
wird, den Haarfollikel zu zerstören.
Behandlungen geringer Intensität
werden eingesetzt, wo gewünscht
wird, betroffene Zellen mit Energie zu versorgen und das lokale
Immunsystem zu stimulieren, wie z.B. bei der Rehabilitation nach Epikondylitis,
Tendinitis, Arthritis, Arthrosen, Gicht und Lungenkrankheiten, oder
bei der Behandlung von Akne, aktinischen Keratosen, Warzen, Onychomykosen,
Psoriasis, Dermatitis und basalem Karzinom, und bei der Verbesserung
des Aussehens von Falten, Zellulitis und Fettablagerungen.
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Bei
Behandlungen geringer Intensität
wurde beobachtet, dass diese Aspekte des lokalen Immunsystems, wie
z.B. Makrophagen, die Prostaglandin E2 (PGE2) und TNF (entzündungsfördernde
Zytokine) produzieren, aktivieren. Es wurden auch eine Akkumulierung
von Leukozyten in den Venolen und eine höhere Aktivität der Lymphozyten
und Plasmazellen in der Haut beobachtet. Der Restinhalt 5-TNF-α von entzündungsfördernden
Zytokinen wurde im Urin von Patienten, nachdem sie eine PDT-Behandlung
erhalten hatten, festgestellt.
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Die
Behandlung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verbessert weiter die Effizienz von medizinischen Substanzen durch
Photophorese, einem Prozess des Beförderns von Fluiden in die Haut
oder in das Gewebe und das Befördern
von Molekülen durch
Zellwände.
Der Absorptionsprozess wird beschleunigt, und die Menge an absorbierter
PDT-Substanz wird erhöht.
Andere Verfahren der Phorese werden genutzt, wie z.B. galvanische
Iontophorese, Austauschphorese, und Phonophorese. Diese Verfahren
schaffen einen Konzentrationsgradienten durch die Haut hindurch,
und eine daraus resultierende Brownsche Molekularbewegung schafft
eine thermische Wirkung, die die Weiterleitung von Medikamenten
fördert.
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Photofrin
ist eine PDT-Substanz, die durch Injektion mit einer Dosierung von
1 bis 2 mg pro kg Patientengewicht verabreicht wird. 48 Stunden
werden für
die Absorption des Photofrins durch das zu behandelnde Gewebe angesetzt,
während
denen der Patient bei reduziertem Licht gehalten wird. Die Behandlung
besteht aus der Bestrahlung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Der Patient bleibt 6 bis 8 Wochen lichtempfindlich und sollte während dieser Zeit
starkes Licht und direktes Sonnenlicht vermeiden.
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ALA
(5-Aminolavulinsäure)
wird äußerlich als
eine 10- bis 20%ige Mischung in einer Öl-in-Wasser-Emulsion oder einer
Creme angewandt. 4 bis 6 Stunden werden für die Absorption vorgesehen,
wobei der Patient während
dieser Zeit bei abgedunkeltem Licht verbleiben sollte. Nach der
Behandlung durch Bestrahlung aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bleibt der Patient 6 bis 8 Wochen lichtempfindlich und sollte während dieser
Zeit starkes Licht und direktes Sonnenlicht vermeiden.
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L-Phenylalanin
wird in flüssiger
Form als Lotion oder Spray oder in Creme-Form in einer 5- bis 30%igen
Mischung, je nach der Schwere des zu behandelnden Zustandes, angewandt.
Die optische Bestrahlung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann praktisch
sofort beginnen. Alternativ können Dosen
von 50 bis 100 mg oral 30 bis 60 Minuten vor der Bestrahlung eingenommen
werden. Der Patient ist 24 Stunden nach der Anwendung lichtempfindlich.
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Die
PDT wurde erfolgreich bei der Behandlung von nicht operablen inneren
Krebserkrankungen eingesetzt. Ein Biopharmazeutikum (insbesondere Hämatoporphyrin)
wird in das Tumorgewebe injiziert, und ein optisches, als photodynamische
Diagnose (PD) bekanntes Verfahren wird herangezogen, um zu ermitteln,
wann das Biopharmazeutikum von dem gesamten Tumor absorbiert wurde.
Dann wird das Tumorgewebe mit einem für einen Farblaser typischen Licht
bestrahlt, was die lichtempfindliche Reaktion im Hämatoporphyrin
erhöht,
wodurch atomarer Sauerstoff freigesetzt wird. Atomarer Sauerstoff
ist für
Protein und Phosphorlipide im Tumorgewebe toxisch, wodurch der Tumor
ohne Zerstörung
des umgebenden Gewebes zerstört
wird.
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Für die Behandlung
der Hautkeratose (präkanzeröses Gewebe)
zeigten Versuche beispielsweise mit 5-Aminolävulinsäure, dass diese in der PDT dann
effektiv genutzt werden kann, wenn sie in eine Öl-in-Wasser-Suspension eingegeben
wird, die dann auf die Hautkeratose aufgebracht und anschließend mit
einer Lichtquelle bestrahlt wird. Eine schnelle und kosmetisch perfekte
Heilung wurde mit einer sehr geringen Rückfallrate im Vergleich zu
konventionellen Behandlungen, wie z.B. Kryotherapie, erreicht.
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Häufige dermatologische
Zustände,
wie z.B. Akne, Warzen, Onychomykose (Nagelpilz) und Falten, können erfolgreich
und effektiv unter Verwendung von PDT (mit ALA/5-Aminolävulinsäure) mit
einer geringeren Konzentration, als sie üblicherweise eingesetzt wurde,
behandelt werden. Die Behandlung wirkt nicht durch Verursachen des
Absterbens von Zellen, wie das die Lichtbehandlung früher tat, sondern
wirkt stattdessen durch Stimulieren des Immunsystems, so dass es
in die Lage versetzt wird, die Entzündungsreaktion auf Fettdrüsentätigkeit
besser zu beherrschen.
-
Die
Bestrahlung mit mehrfachen Wellenlängen nach der Erfindung erhöht auf diese
Weise die Effizienz der Behandlung.
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Das
Stimulieren des Immunsystems, so dass Entzündungsreaktionen reduziert
werden, erwies sich auch als wirksam bei der Therapie zahlreicher weiterer
Zustände,
beispielsweise Epikondylitis (Tennisarm), Tendinitis, Gicht, Arthritis,
Arthrosen, Lungenkrankheiten und zahlreiche weitere Muskel- und Gelenksymptome.
Gute Ergebnisse wurden mit der PDT in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Abgabe
von mehreren Wellenlängen
erreicht. Studien zeigen, dass der Patient häufig schon nach einer Behandlung
schmerzfrei ist und die Anzahl von Behandlungen auf 3 bis 4 anstelle
der 12 bis 20, die ohne die erfindungsgemäße Therapie erforderlich waren,
reduziert werden kann.
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Die
PDT-Substanz wird topisch als Creme oder Öl-in-Wasser-Suspension typischerweise
mit einer 10- bis 20%igen Lösung
angewandt. Erhöhte Wirkung
kann erhalten werden durch Verwendung von Injektion statt oder zusätzlich zu
topischer Applikation. Ein großes
Gelenk, wie z.B. das Knie, erfordert 10 bis 12 subkutane oder intramuskuläre Injektionen,
vorzugsweise an den Triggerpunkten, während bei einem kleineren Gelenk,
wie z.B. dem Ellenbogen, 5 bis 6 Injektionen ausreichen. Zunächst werden die
Triggerpunkte gefunden und 30 Sekunden mit dem erfindungsgemäßen Handapplikator
bestrahlt. Dies bringt eine anästhesierende
Wirkung, die für
die Minderung der Beschwerden aufgrund der Injektionen nützlich ist
(Injizieren der Triggerpunkte ist ein bekanntes Verfahren zur Schmerzlinderung).
Anschließend
wird, nachdem festgestellt wurde, dass die PDT-Substanz von dem
Zielgewebe absorbiert wurde, der erfindungsgemäße Oberflächenapplikator um das Zielgelenk
herum gefaltet, und es findet während
30 Minuten eine Bestrahlung statt.
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Gute
Ergebnisse wurden auch bei der Physiotherapie und physischen Rehabilitation
aufgrund der Fähigkeit
der vorliegenden Erfindung erreicht, sichtbares Licht verbunden
mit mehreren Wellenlängen
von Infrarotlicht und impulsförmiger
elektromagnetischer Bestrahlung abzustrahlen, die in Kombination
eine sehr viel bessere Wirkung in tief liegendem, durch chronische
Störungen
betroffenem Gewebe erbringen.
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Es
wurden die grundsätzlichen
neuartigen Merkmale der Erfindung in dieser Prototypanwendung beschrieben,
es sollte jedoch gleichwohl klar sein, dass vom Fachmann verschiedene
Auslassungen oder Ergänzungen
oder Veränderungen
an der Form und den Details der gezeigten Vorrichtungen und ihrem
Betrieb ohne Verlassen des Erfindungsrahmens vorgenommen werden
können.
Beispielsweise besteht ausdrücklich
die Absicht, dass sämtliche
Kombinationen dieser Elemente und/oder Verfahrensschritte, die im
Wesentlichen die gleiche Funktion in im Wesentlichen der gleichen
Weise ausführen,
um die gleichen Ergebnisse zu erzielen, in den Erfindungsrahmen
fallen. Außerdem
sollte anerkannt werden, dass Strukturen und/oder Elemente und/oder
Verfahren, die in Verbindung mit einer beliebigen offen gelegten
Form bzw. einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung gezeigt und/oder beschrieben wurden, in eine beliebige
sonstige offen gelegte oder beschriebene bzw. vorgeschlagene Form
oder Ausführungsbeispiel
im Rahmen einer allgemeinen Konstruktionsentscheidung übernommen
werden können.
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Die
Erfindung ist für
medizinische/zahnmedizinische invasive Behandlung, Physiotherapie,
Rehabilitationstherapie, dermatologische und kosmetische Hautbehandlung
bestimmt.