DE69733754T2

DE69733754T2 - Ballonkatheter für photodynamische therapie

Info

Publication number: DE69733754T2
Application number: DE69733754T
Authority: DE
Inventors: Bob Bower; Mike Stonefield; Joseph Yan
Original assignee: QLT Inc; Quadra Logic Technologies Inc
Current assignee: Novelion Therapeutics Inc
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2017-05-17
Also published as: AU2759797A; JP2005046640A; JP2001505443A; ATE299673T1; HK1019548A1; NZ332863A; ES2293407T3; EP0902653A1; TW368419B; WO1997043965A1; KR20000011161A; CN1154444C; NO985331D0; EP1563871A1; CA2255058A1; DE69738119T2; EP1563871B1; EP0902653B1; JP3618358B2; CN1222841A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung ist im Gebiet medizinischer Vorrichtungen angesiedelt, die bei Verabreichen von Licht an eine Stelle im Körper eines Patienten eingesetzt wird, beispielsweise in der photodynamischen Therapie (PDT). Die vorliegende Erfindung gibt verbesserte Ballonkathetervorrichtungen an die Hand, die Licht gleichmäßiger über die gesamte Fläche eines Behandlungsfensters verteilen.
Stand der Technik
Es gibt eine Vielzahl von medizinischen Verfahren, die das Verabreichen von Licht oder abgestrahlter Energie im Körper eines Patienten erfordern. Ein Beispiel sind therapeutische Verfahren, die eine lichtaktivierte Verbindung für das selektive Abtöten von Zielzellen in einem Patienten verwenden, was als photoaktivierte Chemotherapie bezeichnet wird. Andere Beispiele sind optische Diagnoseverfahren, Hypothermiebehandlung und Biostimulation. Bei photoaktivierten chemotherapeutischen Verfahren wird einem Patienten ein lichtempfindliches Medikament gespritzt und es wird eine auf ein Ziel gerichtete Lichtquelle verwendet, um das lichtempfindliche Medikament selektiv zu aktivieren. Bei Aktivieren durch Licht einer geeigneten Wellenlänge erzeugt das lichtempfindliche Medikament ein zellschädigendes Mittel, das die Zerstörung der umgebenden Zellen oder Gewebe zulässt.
Die Hauptanwendung der photoaktivierten Therapie, beispielsweise PDT, ist die Zerstörung bösartiger Zellmassen. Die photoaktivierte Therapie wird bei der Behandlung verschiedenster menschlicher Tumore und Präkanzerosen einschließlich Basalzellen und squamöse Zellen, Hautkrebs, Brustkrebs, Hautmetastasen, Gehirntumore, Malignität von Kopf und Hals, Magen und weiblichem Genitalbereich, Krebs und Präkanzerosen des Ösophagus wie Barretts Ösophagus verwendet. Ein Überblick über die Geschichte und den Fortschritt der photoaktivierten Therapie findet sich bei Marcus, S., Photodynamic Therapy of Human Cancer: Clinical Status, Potential, and Needs. In Gomer, C.H. (Ed.); „Future Directions and Applications in Photodynamic Therapy." Bellingham, W.A. SPIE Optical Engineering Press (1990), Seiten 5 – 56, und spezifische Anwendungen der PDT werden von Overholt et al., Sem. Surg. Oncol. 11:1-5 (1995) genannt.
Ein Schwergebiet bei der Entwicklung phototherapeutischer Verfahren und Vorrichtungen ist die Entwicklung zielgerichteter Lichtquellen, die einer vorgegebenen Behandlungsfläche gleichmäßig beleuchten.
Allardice et al. Gastrointestinal Endoscopy 35:548-551 (1989) und Rowland et al., PCT-Anmeldung WO 90/00914 offenbaren eine Art von Lichtzufuhrsystemen, die zur Verwendung mit PDT ausgelegt sind. Das offenbarte System beinhaltet einen biegsamen Schlauch mit einem Dilatator und einem transparenten Behandlungsfenster, das eine Behandlungsfläche durch Verwenden undurchsichtiger Endabdeckungen aus Edelstahl bildet. Ein faseroptisches Element, das mit einem Laser verbunden ist und in einer Streuspitze endet, wird in Verbindung mit dem Dilatator verwendet, um einer Gewebequelle Licht zuzuführen. Allardice et al. offenbart, dass die Vorteile dieser Vorrichtung gegenüber der Verwendung eines Ballonkatheters das Ermöglichen einer gleichmäßigeren Lichtverteilung sind.
Nseyo et al. Urology 36:398-402 (1990) und Lundahl, U.S. Patent Nr. 4,998,930 und 5,125,925 offenbarten eine Ballonkathetervorrichtung für das Liefern einer gleichmäßigen Bestrahlung der Innenwände von Hohlorganen. Die Vorrichtung beruht auf einer Ballonkatheterkonstruktion und weist einen Ballon an einem Ende der Vorrichtung und eine in einer Diffusionsspitze endende optische Faser auf, die durch den Katheter in das Lumen des Ballons eingeführt ist. Es wurde offenbart, dass die Verwendung des Zentrierschlauchs des Katheters eine gleichmäßigere Verteilung von Laserlicht durch Zentrieren der optischen Faser in dem geweiteten Ballon bietet. Die in diesen Schriften offenbarten Kathetervorrichtungen beinhalten weiterhin optische Erfassungsfasern in der Ballonwand, um Mittel für das Messen der Beleuchtungsstärke zu bieten. Es gibt aber keine Offenbarung zur Verwendung spezifischer Beschichtungsmaterialien am Ballon, um die Lichtgleichmäßigkeit zu verbessern, oder zur Verwendung einer langen Diffusionsspitze, die länger als ein umrissenes Behandlungsfenster ist.
Panjehpour et al. Lasers and Surgery in Medicine 12:631-638 (1992) offenbart die Verwendung eines zentrierenden Ballonkatheters zur Verbesserung der photodynamischen Therapie des Ösophagus. Panjehpour offenbart einen zylindrischen Ballonkatheter, in welchen eine in einem Lichtdiffusor endende faseroptische Sonde eingesetzt ist. Der den Katheter enthaltende zylindrische Ballon ist transparent und ist nicht mit einer reflektierenden Schicht abgewandelt, um die Diffusion von Licht im Ballon zu verbessern oder ein Behandlungsfenster auszubilden.
Overholt et al. Lasers and Surgery in Medicine 14:27-33 (1994) offenbart abgewandelte Formen der von Panjehpour beschriebenen Ballonkathetervorrichtung. Der zylindrische Ballonkatheter wurde durch Beschichten beider Enden des Ballons mit einer schwarzen undurchsichtigen Beschichtung zur Ausbildung eines 360°-Behandlungsfensters abgewandelt. Overholt beschreibt ferner einen abgewandelten Ballon, bei dem unter Verwendung des schwarzen Beschichtungsmaterials eine Hälfte des Umfangs des Behandlungsfensters gegenüber Licht undurchlässig gehalten wird. Diese Konfiguration erzeugt ein 180°-Behandlungsfenster. Der bei dem Ballon verwendete schwarze Farbschutz zur Ausbildung des Zielfensters war nicht ein reflektierendes Material und verbesserte nicht die Gleichmäßigkeit des durch das Behandlungsfenster tretenden Lichts.
Rowland et al., PCT-Anmeldung WO 90/00420, offenbart ein Lichtzufuhrsystem für das Bestrahlen einer Oberfläche. Die Vorrichtung umfasst einen halbkugelförmigen Mantel, dessen Inneres vollständig mit einem diffusen Reflektor beschichtet ist, sowie eine in dem Mantel angebrachte Lichtquelle. Die Lichtquelle kann eine lichtstreuende Quelle an der Spitze aufweisen, was eine Diffusion von Licht im reflektierenden Mantel zulässt.
Spears, U.S. Patent Nr. 5,344,419, offenbart Vorrichtungen und Verfahren für das Herstellen von Laser-Ballonkathetern. Spears verwendet einen Prozess, der ein Ende eines faseroptischen Kabels ätzt, um eine Diffusionsspitze am optischen Kabel vorzusehen. Das die geätzte Spitze enthaltende optische Kabel ist in einem mittigen Kanal eines Ballonkatheters unter Verwendung einer Klebstoffschicht, die Mikroballons enthält, befestigt. Die Lage der Spitze im mittigen Kanal und die in dem Klebstoff enthaltenen Mikroballons bieten bei der Diffusion der Laserstrahlung in einem zylindrischen Muster verbesserte Leistung, was eine gleichmäßigere Beleuchtung am Zielort bietet.
Beyer, et al., U.S. Patent Nr. 5,354,293, offenbart eine Ballonkathetervorrichtung für das Liefern von Licht zur Verwendung bei der PDT. Die offenbarte Ballonkathetervorrichtung setzt ein faseroptisches Kabel mit konischer Spitze ein, um Mittel zum Ablenken eines Lichtstrahls radial nach außen durch einen transparenten Teil eines entfalteten Katheters zu bieten.
WO-A-90/00914 offenbart ein Lichtzufuhrsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. In einer Ausführung umfasst das System einen verhältnismäßig starren Dilatatorkörper, welcher ein transparentes hohles, zylindrisches Fenster aufweist, das an jedem Ende durch eine Edelstahl-Endabdeckung begrenzt wird. Der Außendurchmesser der Endabdeckung ist gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Fensters. Der Dilatatorkörper ist am Ende einer hohlen, biegsamen Einführwelle befestigt, in deren Hohlraum eine optische Anordnung vorgesehen ist, um dem Dilatatorkörper Licht zu liefern.
Eine zweite Ausführung der Vorrichtung umfasst eine innere, transparente, hohle, zylindrische Führung, welche einen mittigen Kanal bildet. Ein entfaltbarer Körper, der durch eine biegsame Hülle gebildet ist, ist an der inneren Führung angebracht. Die Hülle ist entweder ganz transparent oder weist ein transparentes Fenster auf, durch welches ein Tumor beleuchtet wird. Die Verwendung eines Fensters, wobei der Rest undurchsichtig ist, soll dazu beitragen, das Entweichen von Licht zu verhindern, und so die Genauigkeit der Dosierung verbessern.
EP-A-0 411 132 offenbart eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung, die mit einer Leuchtdiode, einem Flüssigkeitsdichtungselement (das Laserlicht durchlassen kann und so angeordnet ist, dass die Leuchtdiode umgangen wird) und einer Laserlicht streuenden Flüssigkeit versehen, die in dem Flüssigkeitsdichtungselement gehalten ist.
Zusammenfassend gibt es zahlreiche Vorrichtungen, die zur Verwendung bei der PDT entwickelt wurden und einen Ballonkatheter zur Lagerung einer Lichtquelle an einem idealen mittigen Punkt in einer zu beleuchtenden Zielfläche einsetzen (Spears, Overholt, Beyer, Lundahl und Allardice). Die Hauptvorteile bei der Verwendung eines zentrierenden Ballons sind, dass 1) der Kliniker die Faseroptik nicht in der mittigen Position halten muss, dies geschieht automatisch durch den Ballonkatheter, 2) die Lichtdosis über der gesamten Behandlungsfläche gleichmäßiger als bei Zufuhr von Licht durch eine Faseroptik ist, die ohne Hilfe eines Ballons mittig zu dem Behandlungsvolumen gehalten wird (dies trifft zwar auf bekannte Ballonkatheterkonstruktionen zu, es wird aber in dieser Anmeldung belegt, dass die Gleichmäßigkeit erheblich verbessert werden kann), 3) das Behandlungsfeld frei von Verunreinigungen gehalten wird, z.B. Blut, Urin, die Licht absorbieren und so das endgültige PDT-Ergebnis beeinflussen können, und 4) das gesamte Behandlungsvorgehen beträchtlich verkürzt werden kann, da das Anordnen der Faseroptik und das richtige Einstellen der Lichtdosis einfacher ist. Der Nachteil bei der Verwendung bisheriger zylindrischer Zentrierballons mit vorbekannten faseroptischen Diffusoren ist aber die mangelnde Fähigkeit, das gleichmäßiges Lichts durch den Ballon zum Zielort durchzulassen.
Auch wenn jede der obigen Offenbarungen Mittel für das Liefern von Licht zu einem Zielort bietet, wird nicht vorgeschlagen, eine reflektierende Beschichtung an den Enden eines Ballonkatheters als Mittel für das Steigern der Gleichmäßigkeit bei der Verteilung des durchgelassenen Lichts zu verwenden. Ferner setzt keine der Vorrichtungen eine Licht streuende Spitze am Ende des faseroptischen Kabels ein, die länger als das Behandlungsfenster ist. Diese beiden Merkmale sind allein oder in Kombination in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegeben und ermöglichen verbesserte Ballonkathetervorrichtungen, die Licht gleichmäßiger und effizienter über einer Behandlungsfläche verteilen.
Kurbeschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung für das Abgeben von Strahlung auf eine festgelegte Fläche an die Hand gegeben, wobei die Vorrichtung einen Ballonkatheter mit einem festgelegten Behandlungsfenster umfasst, wobei der Ballonkatheter umfasst:

i) einen durchsichtigen mittleren Kanal, in welchen eine faseroptische Sonde eingesetzt werden kann; und
ii) eine äußere Manschette zur Verwendung beim Entfalten eines Ballons, mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende, wobei die Manschette weiterhin den entfaltbaren Ballon nahe des distalen Endes enthält;

Nun wird unter Bezug auf die folgenden, nachstehend beschriebenen Zeichnungen eine bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung lediglich beispielhaft beschrieben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 bietet eine schematische Darstellung der Ballonkomponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 1A zeigt einen Ballon, der ein 360°-Behandlungsfenster vorsieht. 1B zeigt einen Ballon, der ein Behandlungsfenster vorsieht, das nicht 360° groß ist.
2 zeigt Abtastungen nicht reflektierender, beschichteter Katheter mit schwarzen Enden (Overholt-Katheter) mit einem 30 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 25 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne weißes Papier, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
3 zeigt Abtastungen von nicht reflektierenden, beschichteten Kathetern mit schwarzen Enden (Overholt-Katheter) mit einem 30 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 30 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne weißes Papier, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
4 zeigt Abtastungen von nicht reflektierenden, beschichteten Kathetern mit schwarzen Enden (Overholt-Katheter) mit einem 30 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 50 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne weißes Papier, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
5 zeigt Abtastungen von nicht reflektierenden, beschichteten Kathetern mit weißen Enden mit einem 30 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 25 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne weißes Papier, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
6 zeigt Abtastungen von reflektierenden, beschichteten Kathetern mit weißen Enden mit einem 30 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 30 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne weißes Papier, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
7 zeigt Abtastungen von reflektierenden, beschichteten Kathetern mit weißen Enden mit einem 30 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 50 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne weißes Papier, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
8 zeigt Abtastungen von nicht reflektierenden, beschichteten Kathetern mit schwarzen Enden mit einem 50 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 50 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne Papier verschiedener Farbe, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
9 zeigt Abtastungen von nicht reflektierenden, beschichteten Kathetern mit schwarzen Enden mit einem 50 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 70 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne Papier verschiedener Farbe, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
10 zeigt Abtastungen von reflektierenden, beschichteten Kathetern mit weißen Enden mit einem 50 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 50 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne Papier verschiedener Farbe, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
11 zeigt Abtastungen von reflektierenden, beschichteten Kathetern mit weißen Enden mit einem 50 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 70 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne Papier verschiedener Farbe, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
12 zeigt Abtastungen von nicht reflektierenden, beschichteten Kathetern mit schwarzen Enden mit einem 70 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 50 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne Papier weißer Farbe, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
13 zeigt Abtastungen von nicht reflektierenden, beschichteten Kathetern mit schwarzen Enden mit einem 70 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 70 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne Papier weißer Farbe, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
14 zeigt Abtastungen von reflektierenden, beschichteten Kathetern mit weißen Enden mit einem 70 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 50 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne Papier weißer Farbe, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
15 zeigt Abtastungen von reflektierenden, beschichteten Kathetern mit weißen Enden mit einem 70 mm großen Fenster unter Verwendung eines in einem 70 mm Diffusor endenden faseroptischen Kabels, mit und ohne Papier weißer Farbe, um die Wirkung der Gewebestreuung zu simulieren.
16 zeigt Abtastungen von reflektierenden, beschichteten Kathetern, bei denen die Länge des faseraktiven Bereichs und des Ballonfensters identisch sind.
17 zeigt Abtastungen von reflektierenden, beschichteten Kathetern, bei denen die Länge des faseraktiven Bereichs 2 cm länger als das Ballonfenster ist.
Eingehende Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung gibt verbesserte Ballonkathetervorrichtungen für das Abgeben einer Lichtstrahlung auf eine festgelegte Fläche an die Hand. Vorbekannte Ballonkatheter des Stands der Technik, wie sie z.B. von Overholt et al. Lasers and Surgery in Medicine 14:27-33 (1994), offenbart werden, nutzen eine absorbierende Beschichtung, zum Beispiel schwarze Color Guard, erhältlich von Permatex Industrial Corp. Avon, CT, an Teilen des Ballons, um zu verhindern, dass Licht durch Teile des Ballons durchgelassen wird. Die nicht geschwärzten Teile des Ballons bilden dadurch ein Behandlungsfenster, das 360 Grad groß sein kann oder segmentiert sein kann, so dass es kleiner als der gesamte Umfang des Ballons ist, beispielsweise ein 180°-Behandlungsfenster. Es wurde festgestellt, dass die Stärke und die Gesamtgleichmäßigkeit des durch das Behandlungsfenster durchgelassenen Lichts durch Verwendung einer Beschichtung, die Licht in das Lumen des Ballons reflektiert und/oder streut, statt der beim Overholt-Katheter verwendeten schwarzen, absorbierenden Beschichtung enorm erhöht werden kann.
Ferner verwenden früher offenbarte Ballonkathetervorrichtungen, die bei phototherapeutischen Verfahren eingesetzt werden, ein in einer Diffusionsspitze endendes faseroptisches Kabel, das in dem Ballon zentriert ist, um eine gleichmäßige radiale Verteilung des durch das Kabel durchgelassenen Lichts an die Hand zu geben. Die vorliegende Erfindung verbessert diese Konfiguration durch Offenbaren, dass die Stärke und Gesamtgleichmäßigkeit des durch das Behandlungsfenster durchgelassenen Lichts durch Einsetzen einer Diffusionsspitze erhöht werden kann, die länger als das Behandlungsfenster ist.
Durch Nutzbarmachen dieser Beobachtungen gibt die vorliegende Erfindung verbesserte Ballonkatheter zur Verwendung beim Abgeben von Lichtstrahlung auf eine festgelegte Fläche an die Hand. Lichtstrahlung, Licht oder Strahlung, so wie hier verwendet, bezeichnet Licht mit Wellenlängen von etwa 300 nm bis etwa 1200 nm. Dies schließt UV, sichtbares Licht und Infrarotlicht ein. Die Wahl der Wellenlänge beruht auf dem vorgesehenen Einsatz, wird also so gewählt, dass sie der Aktivierungswellenlänge des photoaktivierten Medikaments oder, wenn keine photoaktivierte Verbindung eingesetzt wird, der für die Strahlung verwendeten Wellenlänge entspricht. Beispiele für photoaktivierte Verbindungen umfassen ALA, SnET2, Phthalocynine, BPD, PHOTOFIN, MACE, Psoralen und Derivate derselben, sind aber nicht hierauf beschränkt.
In einer Ausführung umfasst die Vorrichtung einen optisch durchsichtigen mittigen Kanal, in welchen eine faseroptische Sonde eingesetzt werden kann, sowie einen äußeren Mantel mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende, der proximal zum distalen Ende einen entfaltbaren Ballon enthält.
Der Ballonteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann so hergestellt werden, dass er entfaltet eine beliebige Form hat. Diese Formen umfassen kugelförmige und zylindrische Formen mit verjüngenden Enden, sind aber nicht hierauf beschränkt. Die bevorzugte Form hängt von der Form und der Art des Behandlungsareals ab. Bei Behandlung des Ösophagustrakts, z.B. bei Behandlung von Barretts Ösophagus, ist beispielsweise eine zylindrische Form mit verjüngenden Enden bevorzugt.
Die Größe und Form des Ballons und der Behandlung hängen von der gewünschten Nutzung ab. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beispiel zur Behandlung von Barretts Ösophagus verwendet wird, ist die bevorzugte Form zylindrisch und ist etwa 10 mm bis etwa 200 mm lang und hat entfaltet einen Durchmesser von etwa 10 mm bis 35 mm. Hierbei wird der Durchmesser zum Glätten der Falten im Ösophagus gewählt.
Jedes semielastische Material, das einen Ballon bilden kann, der entweder mit Luft oder Fluid entfaltet werden kann, kann bei der Herstellung der Ballonkomponente der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden. Das Material kann entweder transparent oder durchscheinend sein. Das bevorzugte Material ist transparent und nicht ausdehnbar. Das bevorzugte Material ist eine Polyurethanmembran mit einer Dicke von etwa 0,11 mm. Es kann aber jedes Material, das bei der Konstruktion von anderen vorbekannten entfaltbaren Ballonkathetern verwendet wird, problemlos bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwendet werden.
Der in dieser Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete Ballon enthält ein reflektierendes Material, das Licht in das Lumen und Behandlungsfenster des Ballons reflektiert und vorzugsweise auch streut. Das Material ist an den Enden des Ballons enthalten, und die Fläche, die nicht mit dem reflektierenden Material beschichtet ist, bildet eine Behandlungsfläche bzw. ein Behandlungsfenster.
Material, so wie hier verwendet, gilt als reflektierend, wenn das Material die Transmission von Licht durch das Material durch Ablenken des auf das Material auffallenden Lichts verhindert. Das bevorzugte Material ist auch in der Lage, das abgelenkte Licht zu streuen, was eine diffuse Reflektion des auf das Material auftreffenden Lichts erzeugt. Die Funktion des reflektierenden Materials ist es, eine verbesserte Gleichmäßigkeit und Leistung des durch das Behandlungsfenster durchgelassenen Lichts zu bieten und zu verhindern, dass Licht Nichtzielbereiche außerhalb des Behandlungsfensters bestrahlt.
1 bietet eine schematische Darstellung eines Ballonkatheters, der an beiden Enden (1A) eine reflektierende Beschichtung oder an beiden Enden eine reflektierende Beschichtung und über einem Teil des Umfangs des Behandlungsfensters des Ballons eine reflektierende Beschichtung (1B) enthält.
Jedes Beschichtungsmaterial, das reflektierend ist und ferner bevorzugt das reflektierte Licht streuen kann, kann als reflektierende Beschichtung für die Ballonkomponente dieser Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden. Beispiele für Beschichtungsmaterial umfassen Titandioxid, Aluminium, Gold, Silber und dielektrische Schichten, sind aber nicht hierauf beschränkt. Die Wahl des verwendeten reflektierenden Materials hängt zum großen Teil von dem im Ballon verwendeten Material, dem zur Herstellung des Ballons verwendeten Verfahren und von der in der Phototherapie verwendeten Wellenlänge des Lichts ab. Ein Fachmann kann problemlos bekannte reflektierende Materialien für das Integrieren in die Ballonkomponente der erfindungsgemäßen Vorrichtung adaptieren.
Das bevorzugte reflektierende Material reflektiert und streut Licht und verhindert, dass etwa 20% bis 100% des auf das Material auftreffenden Lichts durch das Material tritt. Das bevorzugteste Material reflektiert und streut etwa 70% bis etwa 100% des Lichts.
Das reflektierende Material kann auf vielerlei Weise in die Ballonkomponente der erfindungsgemäßen Vorrichtung integriert werden. Das reflektierende Material kann zum Beispiel nach Ausbilden des Ballons auf die Oberfläche des Ballons aufgebracht werden, zum Beispiel durch Verwenden eines Tauchprozesses. Alternativ kann das reflektierende Material direkt in das zur Bildung des Ballons verwendete Material während der Herstellung des Ballons integriert werden. Das zum Integrieren des reflektierenden Materials in den Ballon verwendete Verfahren hängt vorrangig von dem verwendeten reflektierenden Material, dem Material, aus dem der Ballon besteht, und dem zur Herstellung der Ballonkomponente verwendeten Verfahren ab. Ein Fachmann kann problemlos vorbekannte Vorgehen für das Integrieren eines reflektierenden Materials in oder auf eine Oberfläche eines Ballons einsetzen.
Zusätzlich zu einer reflektierenden Beschichtung kann die Ballonkomponente weiterhin eine zusätzliche undurchsichtige Beschichtung über der reflektierenden Beschichtung aufweisen. Eine undurchsichtige Beschichtung wird verwendet um zu verhindern, dass Licht aus dem Ballon außerhalb des festgelegten Behandlungsfensters austritt.
Die Ballonkomponente kann weiterhin optische Sensoren enthalten. Optische Sensoren, die integral mit der Ballonkomponente ausgeführt sind, können zum Messen der Stärke der Strahlung verwendet werden, wenn der Katheter therapeutisch eingesetzt wird. Optische Sensoren, beispielsweise eine faseroptische Sonde oder eine Photodiode als Teil eines Ballonkatheters, werden in US Patent Nr. 5,125,925 beschrieben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin ein faseroptisches Kabel, ein faseroptisches Bündel oder einen flüssigkeitsgefüllten Lichtleiter umfassen, die der Einfachheit halber nachstehend kollektiv als faseroptisches Kabel bezeichnet werden. Das faseroptische Kabel enthält ein Ende, das problemlos an einer Laser- oder Nichtlaser-Lichtquelle anbringbar ist, und ein zweites Ende, an dem ein Diffusor angebracht ist.
Der Licht führende Abschnitt des faseroptischen Kabels, nachstehend als faseroptischer Kern bezeichnet, kann einen beliebigen Durchmesser haben, solange das faseroptische Kabel in den mittigen Kanal des Ballonkatheters eingeführt werden kann. Der bevorzugte faseroptische Kern hat einen Durchmesser von etwa 50 bis etwa 1.000 Mikron, vorzugsweise etwa 400 Mikron. Die Wahl des Kerndurchmessers hängt von der Helligkeit der Lichtquelle und der optischen Leistungsabgabe ab, die von der faseroptischen Diffusorspitze gefordert werden.
Wie vorstehend erwähnt, endet das faseroptische Kabel in einer Diffusionsspitze oder einem Diffusor. Wie hier verwendet, ist ein Diffusor oder eine Diffusionsspitze als Element definiert, das an dem Ende eines faseroptischen Kabels angebracht werden kann, oder als Struktur, die am Ende des faseroptischen Kabels ausgebildet werden kann, die ein Mittel für das Streuen des durch das faseroptische Kabel durchgelassenen Lichts vorsieht, so dass es von der Faser nach außen strahlt. Faseroptische Diffusoren sind problemlos erhältlich und können durch vielerlei Verfahren erzeugt werden, einschließlich aber nicht ausschließlich Umgeben eines mittleren Kerns mit einem streuenden Medium oder einer streuenden Schicht, Verjüngen der Spitze des faseroptischen Kabels, um eine konische Spitze zu bilden, oder Einsetzen einer verjüngten faseroptischen Spitze in einen zylindrischen Körper, welcher optische streuende Medien enthält. In den U.S. Patenten Nr. 5,431,647, 5,269,777, 4,660,925, 5,074,632 und 5,303,324 werden viele verschiedene Diffusionsspitzen zur Verwendung in einer PDT-Vorrichtung beschrieben. Die bevorzugte streuende Spitze für das in der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthaltene faseroptische Kabel ist eine zylindrische Diffusionsspitze, die von Laserscope (CA) bezogen werden kann.
Die Länge der Diffusionsspitze kann bezogen auf die Größe des durch das reflektierende Material an den Enden der Ballonkomponente gebildeten Behandlungsfensters verändert werden. Es wurde festgestellt, dass die Stärke und Gleichmäßigkeit des durch das Behandlungsfenster durchgelassenen Lichts durch Wählen einer Diffusionsspitze optimiert werden kann, die länger als das Behandlungsfenster ist. Ferner eliminiert die längere Diffusionsspitze die Notwendigkeit einer präzisen Positionierung der Faseroptik in der Mitte des Behandlungsfensters. In den folgenden Beispielen wurde festgestellt, dass eine Diffusionsspitze, die länger als das Behandlungsfenster ist, eine Zunahme der Gleichmäßigkeit des durch das Behandlungsfenster durchgelassenen Lichts ermöglichte. Vorzugsweise erstreckt sich die Diffusionsspitze von etwa 0,3 cm bis etwa 5 cm an einer Seite des Behandlungsfensters.
Die jüngsten Entwicklungen bei der Herstellung kleiner leistungsfähiger Leuchtdioden (LEDs) gestatten die Verwendung einer Sonde, die mehrere an einem Ende angebrachte LEDs aufweist, um eine verteilte Gruppe zu bilden. Eine solche Sonde kann das faseroptische Kabel und den Diffusor ersetzen, indem sie mit dem LED-Ende voran in den mittigen Kanal eingesetzt wird. Die LEDs emittieren einen divergierenden Lichtstrahl ohne Notwendigkeit eines Diffusors, wenngleich ein Diffusor in eine solche Sonde integriert werden kann, um die Streuung zu verstärken. Bei einer solchen Konfiguration bedecken die LEDs die Sonde bis zu einer Länge entsprechend der Diffusorspitze, und dies ist gleichwertig mit dem faseroptischen Kabel bzw. der faseroptischen Sonde und wird als solche bezeichnet.
Bei einer alternativen Konfiguration kann die Ballonkomponente ohne den optisch transparenten mittigen Kanal vorgesehen werden. Bei einer solchen Konfiguration ist ein die Diffusionsspitze enthaltendes faseroptisches Kabel mit dem distalen Ende des Ballons verbunden und wird zu einer mittigen Position gezogen, wenn der Ballon entfaltet wird.
Die erfindungsgemäßen Katheter können mit jeder Wellenlänge von Licht verwendet werden. Die Wahl der Wellenlänge wird durch den gewünschten Einsatz bestimmt. In den folgenden Beispielen wurde Licht der Wellenlänge 633 nm, das unter Verwendung eines Helium-Neon-Lasers geliefert wurde, verwendet. Dies ist die Aktivierungswellenlänge für eine Vielzahl von photoaktivierten Verbindungen, die bei der PDT verwendet werden. Die Wahl der in jeder der Komponenten der erfindungsgemäßen Katheter verwendeten Materialien und insbesondere die reflektierende Beschichtung und die Gesamtgeometrie der fertigen Baugruppe können spezifisch zugeschnitten werden, um die gewünschten Eigenschaften für eine bestimmte Behandlungswellenlänge und zu behandelnde Indikation zu bieten.
Jede Komponente der verbesserten erfindungsgemäßen Ballonkatheter, nämlich die reflektierende Beschichtung und eine Diffusionsspitze, die länger als das Behandlungsfenster ist, bietet verbesserte Gleichmäßigkeit und Leistung bei der Transmission von Licht zu einem festgelegten Behandlungsbereich. Jede Komponente kann mit den derzeit erhältlichen Kathetern unabhängig verwendet werden, beispielsweise kann eine längere Spitze mit einem Katheter des Typs Overholt verwendet werden oder es können beide Komponenten kombiniert verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Ballonkatheter sind bei der PDT für die Behandlung von Malignitäten des Ösophagus, insbesondere von Barretts Ösophagus, für die Biostimulation und die Behandlung von Hypothermie besonders geeignet. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können problemlos von einem Fachmann in allen bekannten phototherapeutischen Anwendungen und Strahlungsanwendungen verwendet werden, für die ein Ballonkatheter mit Strahlung verwendet werden kann.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung veranschaulichen, aber nicht beschränken. Alle angeführten Schriften werden hiermit durch Erwähnung Teil der Erfindung.
Beispiel 1
Die folgenden Daten bieten einen Vergleich der vorliegend offenbarten Ballonkatheter und der von Overholt et al. Lasers and Surgery in Medicine 14:27-33 (1994), im Wesentlichen beschriebenen Ballonkatheter. Die Daten fassen Studien zusammen, die unter Verwendung von Ballons mit schwarzen Enden (B) oder reflektierenden weißen Enden (W) unter der Bedingung mit und ohne einen stimulierten Gewebereflektor an der Wand des Ballons (entweder als Papier: keines oder Papier: weiß bezeichnet) durchgeführt wurden. Ferner wurde ein Vergleich verschiedener Längen der Ballonfenster/faseroptischen Diffusoren vorgenommen.
Die Daten wurde mit Hilfe eines automatisierten Abtastsystems gesammelt, das eine modifizierte UDT-Photodiode (Grasaby Optronics (FL)) als Detektor verwendet, die im Wesentlichen von Kozodoy, et al., „New system for Characterising the Light Distribution of Optical Fiber Diffusers for PDT Application" Proc. SPIE OE/LASE 2131A-16 (Jan. 1994) beschrieben wird und modifiziert wurde, um lineare Abtastungen für die Zwecke dieser Tests zu erheben. Der faseroptischen Sonde wurde Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm unter Verwendung eines Helium-Neon-Lasers (Aerotech, PA) geliefert. Die Ballonkatheter wurden von Polymer Technology Group (CA) geliefert. Die optischen Diffusorspitzen wurden von Laserscope (CA) geliefert.
Die Daten in diesem Beispiel wurden durch Simulieren eines Ballons mit reflektierenden Endabdeckungen erhalten, indem weißes Flüssigpapier (Gilette (MA)) auf die Enden eines transparenten PTG-Ballons gestrichen wurde. Die in den Beispielen 2 und 3 vorgelegten Daten verwendeten Ballonkatheter, die eine reflektierende TiO₂-Beschichtung enthielten, die eigens von PTG hergestellt wurde.
Die 2–15 fassen die erhobenen Daten zusammen. Jede Figur zeigt eine oder mehrere Abtastungen entlang der Länge des Ballonfensters für eine Vielzahl verschiedener Parameter. Die Figuren zeigen die normalisierte Lichtstärke/Flussdichte (y-Achse), aufgetragen gegen die Position entlang des Ballonfensters (x-Achse). Alle Figuren sind so gezeichnet, dass die y-Achse von einer Figur zur nächsten direkt verglichen werden kann. Die x-Achse entspricht der Ballonkatheter-Fensterlänge (X = 0 ist die Mitte des Behandlungsfensters).
Wie ersichtlich ist, fällt die Lichtstärke ab, wenn der Detektor beginnt, die Kanten des Fensters zu schneiden („Fensterkantenwirkungs-„Zone). Der Punkt, an dem die Lichtstärke in dieser Zone abfällt, wird durch den endlichen Durchmesser des Detektors (in diesem Fall 2 mm) bestimmt. Der Durchmesser 2 mm berücksichtigt das Mitteln des Lichts im Gewebe, das sich aus Streuung ergibt. Für den Zweck der Analyse der Daten und deren Vergleichen von einer Geometrie zur nächsten wurde der Abschnitt der Abtastung über die als „Fensterkantenwirkung" bezeichneten Bereiche hinaus ignoriert und es wurde nur der mittlere Abschnitt der Abtastungen verwendet. Jede Abtastung zeigt ferner an ihrer Seite die mittlere Lichtstärke, und die Bildunterschrift zeigt die untersuchten Parameter.
Die Figuren können in drei große Kategorien unterteilt werden: die 2–7 zeigen alle 30 mm Ballonfensterdaten; 8–11 zeigen alle 50 mm Ballonfensterdaten; 12–15 zeigen alle 70 mm Ballonfensterdaten.
Die Tabellen 1 und 2 fassen die Zahlen zusammen, die aus den in den 2–15 vorgelegten Daten kompiliert wurden. Tabelle 1 zeigt die mit einem faseroptischen Diffusor erhaltenen Daten, die der Länge des Ballonfensters entsprechen, während Tabelle 2 die mit einem faseroptischen Diffusor erhaltenen Daten zeigt, der 2 cm länger als das Ballonfenster ist.
Zusätzlich zu der grundlegenden Beschreibung der verwendeten Parameter und dem Mittel sowie der Standardabweichung liefern beide Tabellen errechnete Werte für die „Güte der Gleichmäßigkeit". Dies wird als Prozentsatz der Abtastlänge in einem festgelegten Plus-/Minusband vom Mittel definiert. Eine Reihe von Plus- /Minustoleranzen(+ 10%, + 20%, + 30%) wurde bewusst gewählt, um zu sehen, welchen Einfluss dies auf die errechneten Werte haben würde. Der Bereich, der von besonderem Interesse war, ist der „richtig behandelte Bereich" (PTR), und Werte, die 1,0 nahe kamen, wurden als ausgezeichnet betrachtet (gesamte Leistung innerhalb der Toleranzgrenzen), wobei Zahlen darunter auch Werte außerhalb der Toleranzen haben. PTR soll angeben, ob das Licht mit einer lokalen Stärke innerhalb dieser Toleranz die gewünschte PDT-Reaktion im Gewebe erzeugt.
Eine der auftretenden Schwierigkeiten bei der Entwicklung der wirksamen PDT für die Behandlung von Erkrankungen des Ösophagus ist, dass es wenig Informationen darüber gibt, wie kritisch die Lichtgleichmäßigkeit bei phototherapeutischen Verfahren wie der PDT-Behandlung von Barretts Ösophagus sein muss. Sinnvollerweise wird aber gefolgert, dass eine verbesserte Gleichmäßigkeit des durchgelassenen Lichts eine noch gleichmäßigere Reaktion im behandelten Bereich ergeben sollte, wobei möglicherweise die Notwendigkeit einer erneuten Behandlung eines bestimmten Bereichs vermieden wird. Unter Verwendung der ±10%-Daten in Tabellen 1 und 2 als Daten, die zur Ermittlung des idealen Ballonkatheters und der idealen faseroptischen Geometrie verwendet werden, mit nominalen Akzeptanzkriterien von > 0,70 als guter Wert für die PTR, haben dann basierend auf dem Vorstehenden die faseroptischen Ballonkatheterkonfigurationen, die typische klinische Bedürfnisse erfüllen: 1) eine faseroptische Diffusionsspitze, die etwa 2 cm länger als das Behandlungsfenster ist, und 2) haben sie ein reflektierendes Endmaterial, das die Grenzen des Behandlungsfensters festlegt.
Eine weitere wichtige Eigenschaft betrifft den durchschnittlichen Wert der Lichtstärke (I_av) jeder Ballonkatheter-/Faseroptikkombination, gemessen am Ballonfenster. Bei reflektierenden beschichteten Kathetern mit weißem Ende und mit weißem Papier um den Ballon, um Gewebestreuung zu simulieren: ein 3 cm großes Fenster und ein 5 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 3,6; ein 5 cm großes Fenster und ein 5 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 3,5; ein 7 cm großes Fenster und ein 7 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 3,5; ein 3 cm großes Fenster und ein 5 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 3,6; und ein 5 cm großes Fenster und ein 7 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 4,0.
Ohne Papier um den Ballon zur Simulierung von Gewebestreuung: ein 3 cm großes Fenster und ein 5 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 1,8; ein 5 cm großes Fenster und ein 5 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 1,3; ein 7 cm großes Fenster und ein 7 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 1,3; ein 3 cm großes Fenster und ein 5 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 1,8; und ein 5 cm großes Fenster und ein 7 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 1,3.
Für alle oben genannten Daten wurde die Ausgangsleistung von jeder Länge eines faseroptischen Diffusors auf eine einzelne Leistung/cm der Diffusorspitze P (mW/cm) normalisiert, so dass die I_av-Daten der verschiedenen oben gegebenen Kombinationen direkt verglichen werden können.
Innerhalb jedes Datensatzes (weißes Papier ./. nicht weißes Papier) sind die Durchschnittswerte von I_av erwartungsgemäß ähnlich (innerhalb ±10–20% ihres Mittels). Dies impliziert, dass ein einzelner J/cm-Wert für jede Faseroptik festgelegt werden kann, d.h. der Kliniker misst die nach einem bekannten mW/cm erforderliche Leistung für jede Faseroptik.
Die für nicht reflektierende, beschichtete Katheter mit schwarzen Enden erhaltene I_av unter Verwendung von weißem Papier, um Gewebestreuung zu simulieren: ein 3 cm großes Fenster und ein 2,5 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 1,1; und ein 5 cm großes Fenster und ein 5 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 2,1. Ohne Papier zur Simulierung von Gewebestreuung: ein 3 cm großes Fenster und ein 2,5 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 0,7; und ein 5 cm großes Fenster und ein 5 cm großer Diffusor hatten eine I_av = 1,0. (Siehe Tabelle 2).
Klinisch fand Overholt es erforderlich, 250–300 J/cm für den 3 cm großen Ballon und 125–150 J/cm für den 5 cm großen Ballon zu verwenden. Overholts Lichtdosen bilden ein Verhältnis von 1,67-2,4:1 (Schnitt von 2:1) für die verschiedenen Ballonkatheterkombinationen, die er verwendete. Dies ist mit den oben gemessenen Werten vergleichbar, wenn man das errechnete Verhältnis mit und ohne weißes streuendes Papier betrachtet, d.h. 1,4-2,0:1.
Ein anderer bemerkenswerter wichtiger Punkt ist, dass die oben bei den verschiedenen Geometrien gemessene durchschnittliche Lichtstärke höher als die bei Verwendung eines Overholt-Katheters ist. Dies bedeutet recht relevant, dass dort, wo Overholt eine Lichtdosis von etwa 275 J/cm mit seinem 3 cm großen Ballon verwendet, der vorliegende Katheter nur: 275 × (1,1/3,6) = 84 J/cmverwenden würde, um das gleiche klinische Ergebnis und die gleiche Lichtdosis (J/cm²) am Gewebe mit einer der offenbarten Ballonlängen zu erhalten. Dies kann in zweierlei Weise als Vorteil eingesetzt werden. Bei bekannten Ballonkathetern (mit schwarzem Ende) wird typischerweise 400 mW/cm verwendet, was zu einer Behandlungszeit von 11,5 Minuten für 275 J/cm führt. Bei dem Ballon mit reflektierenden Enden und Diffusorspitze, die länger als das Behandlungsfenster ist, kann entweder die Behandlungszeit reduziert werden (zum Beispiel auf 7 Minuten bei 200 mW/cm) oder mW/cm kann auf 84 mW/cm gesenkt werden. Das letztere ist äußerst wichtig, da es die Verwendung von kostengünstigen Laserdioden gestatten würde, selbst bei Verwendung eines 9 cm Diffusors (1,1 W Laserdiode erforderlich, unter Annahme eines Verlusts von 30% in der Faseroptik).
Beruhend auf den obigen Ergebnissen bietet ein Ballon mit weißen Enden eine gleichmäßigere Lichtdosis am Gewebe, und dies ermöglicht zusammen mit einer Faseroptik geeigneter zylindrischer Diffusorlänge die Verwendung eines einzigen PI (mW/cm) und EI (J/cm) für die PDT-Behandlung bei allen solchen Kombinationen von Ballonkatheter/Faseroptik. Ein weiterer Vorteil ist, dass die durch die reflektierenden Ballonenden erzeugte Integrationswirkung die Reduzierung der Behandlungszeit oder die Verwendbarkeit kostengünstigerer Laser mit schwächerer Leistung gestattet.
Zusammenfassend haben umfangreiche Tests gezeigt, dass ganz unerwartet durch Ändern der Enden des Overholt-Ballonkatheters des Typs Barrett von einem schwarzen absorbierenden Material zu einem reflektierenden/streuenden Material verbunden mit der Verwendung von Faseroptik, die das Behandlungsfenster überlappt, die Gleichmäßigkeit des Lichts an der Ballonoberfläche erheblich verbessert wird. Vor der vorliegenden Untersuchung der optischen Eigenschaften von Ballonkathetern wurde angenommen, dass die undurchsichtigen Ballonkatheterenden einfach verwendet werden sollten um zu verhindern, dass Licht über die ideale Behandlungszone hinaus gelangt, und man glaubte, dass die Lichtdosimetrie bei jedem Ballonkatheter unabhängig von der Länge ähnlich sein würde. Jüngst haben Overholt und Panjehpour klinische Daten zusammengetragen, die die Annahme bestätigen, dass bei einem Ballonkatheter mit schwarzen Enden eine einzige Lichtdosis EL nicht verwendet werden kann.
Bei Messung des Lichtfelds aus dem Ballonkatheter mit schwarzen Enden wurde festgestellt, dass das Licht bei Annäherung an die Kanten der Fenster abfiel, und daher wurden die schwarzen Ballonenden in ein reflektierendes Material geändert. Es wurde eine Verbesserung des Gleichmäßigkeitsprofils festgestellt, auch wenn die Gleichmäßigkeit an den Enden immer noch abfiel. Als der faseroptische Diffusor über die Fensterlänge hinaus verlängert wurde, wurde eine weitere Verbesserung des Gleichmäßigkeitsprofils beobachtet. Unter Verwendung dieser Konfiguration war es möglich, eine Ballonkatheter-/Faseroptikgeometrie zu bilden, die das Festlegen eines einzigen Werts EL ermöglicht.
Ein weiterer überraschender Nutzen war, dass die mit den erfindungsgemäßen Kathetern erhaltene Integrationswirkung so groß ist, dass jetzt Laser mit niedriger Leistung in Bereichen einsetzbar sind, in denen dies zuvor unmöglich war. Dies eröffnet viele Möglichkeiten für PDT, da die Notwendigkeit teuerer leistungsstarker Laser eine erhebliche Einschränkung war. Insbesondere ist es wahrscheinlich, dass Laserdioden mit einer Ausgangsleistung von 1,5W, die bei 630 nm betrieben werden, jetzt zur Behandlung von Barretts Ösophagus verwendbar sind, auch wenn die derzeit geplanten Behandlungslängen bis zu 7 cm lang sind. Zuvor wäre dies als Mittel für das Zuführen der erforderlichen Lichtdosis bei typischen PDT-Verfahren undenkbar gewesen, da die Behandlungszeit etwa 1 Stunde hätte dauern müssen, wobei 3 bis 4 Behandlungssegmente zur Abdeckung der gesamten Länge von 7 cm verwendet worden wären.
Beispiel 2
Die folgenden Daten wurden unter Verwendung reflektierender, beschichteter, TiO₂-Ballons mit weißen Enden (von der Polymer Technology Group bereitgestellt) erzeugt.
Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 vorgestellt. Die Daten wurden so normalisiert, dass sie direkt mit den in den vorherigen Beispielen vorgelegten Daten verglichen werden können.
Bei Konzentration auf die Abtasterzeugung unter Verwendung weißen Papiers zur Simulierung von Gewebestreuung des verabreichten Lichts sind die wesentlichen bemerkenswerten Faktoren:

1. Die Ergebnisse bestätigen die in Beispiel 1 unter Verwendung eines Ballons, der eine klinisch brauchbare Streuung in der Wand integriert, nämlich TiO₂, erhaltenen Ergebnisse.
2. Der gewogene Mittelwert ist in etwa konstant (4,34 bis 4,44; eine Differenz von nur ein paar Prozent). Zuvor war die Ungewissheit bezüglich der Variabilität des Integrationsfaktors Grund zur Sorge. Die Integrationskonstante ist zudem für die früheren Messungen höher (die Enden haben ein höheres Reflexionsvermögen).
3. Der richtig behandelte Bereich (PTR) bleibt hoch -- nicht unter 88,7%.
4. Der Koeffizient der Variation ist niedrig und in etwa konstant (die Standardabweichung ist nicht größer als 7% des Mittels).

Dies belegt, dass bei einem gut durchdachten Design unter Abstimmen des Reflexionsvermögens der Ballons mit weißen Enden auf die Längen der gewogene Mittelswert unabhängig von der Ballonfensterlänge konstant gehalten werden kann.
Der höhere Integrationsfaktor trägt dazu bei, die Anforderungen des zur Zufuhr von Licht zur Faseroptik verwendeten Lichtsystems zu reduzieren.
Beispiel 3
16 und 17 zeigen graphische Abtastungen, die zum Vergleich der Gleichmäßigkeit des Lichts durch das Behandlungsfenster, das mit verschiedenen Kombinationen von Fenstergröße/Diffusorgröße erhalten wurde, verwendet werden können. 16 zeigt die Abtastungen für Fälle, in denen die Länge des Diffusors und des Ballonfensters identisch sind. 17 zeigt die Abtastungen für Fälle, in denen die Länge des Diffusors 2 cm länger als das Ballonfenster ist. Beide Abtastungen wurden bei Vorhandensein eines weißen Streupapiers zur Simulierung von Gewebestreuwirkungen vorgenommen.
Die in den 15 und 16 enthaltenen Daten werden in Tabelle 3 zusammengefasst. Tabelle 3 enthält ferner eine Zusammenfassung der erhaltenen Ergebnisse ohne Verwendung von weißem Streupapier.
Diese erhaltenen Ergebnisse bestätigen und stützen weiter die in Beispiel 3 dargelegten Schlussfolgerungen, nämlich die Vorteile der Verwendung der längeren Faseroptik und einer reflektierenden Beschichtung.

Claims

Vorrichtung für das Abgeben von Strahlung auf eine festgelegte Fläche, wobei die Vorrichtung einen Ballonkatheter mit einem festgelegten Behandlungsfenster umfasst, wobei der Ballonkatheter umfasst: i) einen durchsichtigen mittleren Kanal, in welchen eine faseroptische Sonde eingesetzt werden kann; und ii) eine äußere Manschette zur Verwendung beim Entfalten eines Ballons, mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende, wobei die Manschette weiterhin den entfaltbaren Ballon nahe des distalen Endes enthält; dadurch gekennzeichnet, dass der Ballon an beiden Enden mit einem reflektierenden Material beschichtet ist, um das Behandlungsfenster festzulegen, und dass die Vorrichtung weiterhin einen faseroptischen Diffusor umfasst, der länger als das Behandlungsfenster ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsfenster etwa 1 cm bis 20 cm lang ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsfenster in dem Ballon von zylindrischer Form ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 bei direkter Abhängigkeit von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Behandlungsfenster entfaltet etwa 3 mm bis etwa 200 mm lang ist und einen Durchmesser von etwa 1 mm bis 100 mm aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Beschichtung aus der Gruppe bestehend aus TiO₂, Aluminium, Silber oder Gold gewählt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin ein faseroptisches Kabel umfasst, welches in dem faseroptischen Diffusor endet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor ein zylindrischer Diffusor ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor etwa 2 cm länger als das Behandlungsfenster ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ballon aus Polyurethan hoher Dichte hergestellt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsfenster transparent ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsfenster durchscheinend ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche weiterhin einen oder mehrere an der Wandung des Ballons angebrachte optische Sensoren umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die faseroptische Sonde dafür ausgelegt ist, mit Licht von einer Lichtquelle versorgt zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Laserdiode von weniger als etwa 1,5 W ist.