ES2288989T3 - Difusor de luz para terapia fotodinamica. - Google Patents
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Abstract
Un difusor de luz óptica (10) que proporciona una emisión de luz de patrón generalmente cilíndrico (18) que comprende una fibra óptica (12) con un núcleo de guía y un revestimiento que rodea el núcleo, teniendo la fibra óptica un extremo proximal para ser acoplada a una fuente de radiación óptica y un extremo distal para emitir la radiación óptica, y que puede accionarse para transmitir la radiación óptica desde su extremo proximal a su extremo distal, caracterizada por el hecho de que la fibra óptica posee una sección desgastada (14) en su extremo distal que disminuye de tamaño hasta convertirse en una punta en forma de bala (16), cuya sección permite que la luz escape de forma uniforme sobre la sección desgastada formando un patrón generalmente cilíndrico de luz difusa que rodea el extremo distal de la fibra óptica.
Description
Difusor de luz para terapia fotodinámica.
La presente invención se refiere generalmente a
dispositivos ópticos y en especial a un difusor de fibra óptica que
proporciona un patrón de emisión de luz generalmente
cilíndrico.
Se utilizan o se tienen en cuenta los
tratamientos basados en luz (es decir, fototerapia) de diversos
tipos para abordar una serie de dolencias médicas. La fototerapia
de tejido enfermo incluye varias formas de tratamiento que incluyen
la fotoablación, la terapia fotodinámica o la fotocoagulación.
En cada uno de ellos, el control del resultado
del tratamiento se basa en el control de la dosis de luz
administrada, así como la dosis de otros agentes adicionales tales
como los fotosensibilizadores utilizados conjuntamente con la luz
terapéutica.
La terapia fotodinámica (PDT) es un tratamiento
evolutivo que emplea la interacción entre los fármacos fotoactivos
y la luz con una longitud de onda adecuada para destruir el tejido
enfermo o maligno. Durante un procedimiento de PDT, se administran
una o más moléculas fotosensibles al tejido blanco de un paciente y
a continuación se iluminan con la luz fototerapéutica con una
longitud de onda accionable para interactuar con las moléculas
fotosensibles de forma que se producen las especies fotoactivadas
de las moléculas que poseen propiedades terapéuticas. Las especies
fotoactivadas que se forman destruyen las células o detienen la
actividad fisiológica del tejido enfermo asociado efectuando el
tratamiento del tejido blanco.
En los procedimientos de PDT, así como en otras
aplicaciones biomédicas determinadas, se utilizan guías de ondas
ópticas (referidas en el presente documento como "fibras
ópticas") para administrar la energía de luz terapéutica a las
áreas internas del cuerpo humano a las que no puede accederse
directamente mediante la fuente de luz. En una serie de dichas
aplicaciones médicas, es necesario administrar un patrón de luz
cilíndrico y uniforme, como en la irradiación de un área cilíndrica
de un vaso sanguíneo.
Las fibras ópticas usadas en dichas terapias
están formadas normalmente por un núcleo interior con un índice de
refracción, rodeado por un revestimiento con un índice de
refracción ligeramente inferior.
Tanto el núcleo como el revestimiento pueden
estar formados por un cristal óptico o un material polimérico (tal
como plástico).
La luz se propaga por la fibra óptica mediante
la reflexión interna total en la interfaz entre el núcleo interno
y el revestimiento. La fibra óptica finaliza en su extremo distal
con un difusor que posee una distribución de la irradiación
adecuada para el protocolo de tratamiento específico.
Frecuentemente, una cubierta protectora suele cubrir la fibra
óptica. Alternativamente, puede administrarse luz al cuerpo usando
una guía de ondas óptica formada exclusivamente por una región
nuclear y el efecto de guía de ondas se proporciona mediante la
interfaz entre el núcleo y el medio que lo rodea.
En este documento, también se hará referencia a
este tipo de guía de ondas óptica como una fibra óptica.
Se utilizan diversos métodos para producir los
perfiles resultantes, desde usos intersticiales a
intraluminales.
Uno de dichos dispositivos está formado por una
fibra óptica de terminación con un accesorio en su extremo distal
que forma la sección difusora del dispositivo. Entre tales
dispositivos se incluyen los que se describen en Dorion et
al. Patente estadounidense núm. 5.196.005 y Lundahl Patente
estadounidense núm. 5.303.324. Otro tipo de dispositivo está
formado por una fibra óptica modificada en el extremo distal. Por
ejemplo, en Fujii et al., "Light Scattering Properties of
a Rough-ended Optical Fiber, Optics and Laser
Technology", Febrero de 1984, se describe un proceso para crear
irradiación gran angular uniforme de un haz láser desbastando
químicamente el extremo de salida de una fibra de vidrio. En los
procesos similares, se pela el núcleo de cristal de una fibra
óptica quitando la camisa y el revestimiento y a continuación
decapando químicamente el núcleo para distribuir la luz en capas
que contienen partículas dispersoras para crear un patrón
cilíndrico uniforme.
Un enfoque actual a la construcción del difusor
es difundir los elementos dispersores en un material transparente
tal como el epoxi, frecuentemente con un gradiente de densidad de
los elementos dispersores para conseguir un patrón de irradiación
que sea uniforme en toda la longitud del difusor. Un inconveniente
de este enfoque es que el difusor se construye por separado y a
continuación se une al extremo de la fibra, lo cual tiene como
resultado un proceso de fabricación difícil. Otro inconveniente es
que es difícil dar forma significativamente al patrón de irradiación
debido a que es difícil disponer los elementos dispersores de forma
sistemática. Además, esta técnica suele tener a menudo como
resultado un difusor de fibra óptica con un diámetro máximo mayor
que el diámetro de la fibra.
Otro enfoque actual de la construcción del
difusor es modificar la propia fibra para evitar la reflexión total
interna de la luz en la interfaz
núcleo-revestimiento. Esto puede conseguirse de
diversas formas. Una forma es escoger una relación de los índices
de refracción entre el revestimiento exterior y la región nuclear
de la fibra óptica de modo que la reflexión interna dentro de la
región del núcleo sea sustancialmente inferior al total. Esto hace
que la luz se irradie hacia afuera a través del lateral de la
región nuclear y que emerja a través de un revestimiento
(preferiblemente transparente).
Otra forma es alterar la interfaz entre el
núcleo y el revestimiento de la fibra óptica para aumentar la
radiación lateral.
Texturizar la superficie exterior de la región
nuclear para proporcionar un efecto de cristal esmerilado es un
método que se suele utilizar comúnmente. Otro método es posicionar
o incrustar los elementos dispersores de luz tales como las
partículas diminutas en la superficie del núcleo de la fibra óptica
cerca de la interfaz con el revestimiento. También pueden
incrustarse las partículas dispersoras de luz en el revestimiento
para mejorar la descarga lateral de la radiación. Otro enfoque es
fundir o deformar de otro modo el extremo distal de la fibra para
reducir el efecto de guía de ondas y permitir así que la luz se
emita a lo largo de la región deformada.
Los enfoques actuales que modifican la propia
fibra poseen solo una capacidad limitada para adaptar la
distribución de la irradiación. Los difusores basados en la
alteración mecánica de la interfaz
núcleo-revestimiento o que usan un extremo distal
deformado también poseen el inconveniente de debilitar
potencialmente las propiedades mecánicas de la fibra.
En consecuencia, existe la necesidad continuada
de contar con un difusor de luz óptica mejorado que proporcione un
patrón generalmente cilíndrico de emisión de luz. Es deseable que
el difusor de luz óptica se fabrique con relativa rapidez y que
tenga un funcionamiento fiable. Además, la longitud del patrón
cilíndrico de la luz que emana del difusor de luz óptica mejorado
podría variar mediante la sencilla variación del proceso de
fabricación.
Se hace referencia a la Patente estadounidense
núm.: 5.709.653 que describe un catéter de balón en el que una
fibra óptica proporciona un medio de iluminar un fluido para
tratamiento fotodinámico a partir de una sección desgastada en su
extremo distal.
El difusor de luz de la presente invención
proporciona un dispositivo económico y fácil de fabricar que genera
una emisión de un patrón de luz generalmente cilíndrico que puede
usarse en diversas aplicaciones médicas, tales como tratamientos
fotodinámicos y fotoquímicos que requieren la irradiación uniforme
de los tejidos internos.
La presente invención se dirige hacia un difusor
de luz óptica que proporciona una emisión de luz de patrón
generalmente cilíndrico que comprende una fibra óptica con un núcleo
de guía y un revestimiento que rodea el núcleo, teniendo la fibra
óptica un extremo proximal para ser acoplada a una fuente de
radiación óptica y un extremo distal para emitir la radiación
óptica, y que puede accionarse para transmitir la radiación óptica
desde su extremo proximal a su extremo distal.
Según la invención, la fibra óptica posee una
sección desgastada en su extremo distal que disminuye de tamaño
hasta convertirse en una punta en forma de bala, cuya sección
permite que la luz escape de forma uniforme sobre la sección
desgastada formando un patrón generalmente cilíndrico de luz difusa
que rodea el extremo distal de la fibra óptica. La superficie de la
fibra en el extremo distal puede desgastarse mecánicamente,
normalmente alterando el núcleo y el revestimiento con ranuras
generalmente lineales tanto en dirección axial como en dirección
transversal con respecto al eje. En las realizaciones preferidas,
la sección desgastada de la fibra óptica penetra inicialmente en el
revestimiento y aumenta gradualmente la profundidad de penetración
en toda la longitud de la sección desgastada a través del
revestimiento y hacia el núcleo.
A continuación se describirá la invención a modo
de ejemplo y en relación con el dibujo que la acompaña en el que
se muestra una vista longitudinal de un difusor de luz óptica de la
presente invención.
El difusor de luz óptica (10) se forma a partir
de una fibra óptica (12) capaz de transmitir luz terapéutica. Una
fibra óptica 12 preferida comprende un núcleo de sílice fundido
(capaz de transmitir luz con una longitud de onda dentro del
intervalo de 300-1.100 nm), rodeado por
revestimiento de sílice. El núcleo puede tener un diámetro dentro
del intervalo de 100-1.500 micras, y el
revestimiento puede tener un espesor de 5-60 micras.
Por supuesto, los expertos en la técnica apreciarán que pueden
usarse otros materiales y tamaños para la fibra óptica (12), los
cuales entran dentro del alcance de la presente invención. Entre
dichos materiales alternativos se incluyen el cristal transparente,
los polímeros (tales como plástico) u otros medios adecuados
capaces de transmitir luz, por lo que se incluyen las guías de
ondas ópticas no huecas. La fibra óptica emisora de luz (12) puede
incluir también una camisa o tampón para reforzar la fibra (12),
tal como un recubrimiento fino de poliimida, unido
químicamente.
La longitud de la fibra óptica (12) se escoge de
modo que su extremo distal puede colocarse cerca o dentro de un
tejido blanco remoto deseado (por ejemplo, in vivo) con su
extremo proximal extendiéndose fuera del paciente para su conexión
a una fuente de radiación óptica. La fibra óptica (12) debe ser
capaz de aceptar la radiación óptica en su extremo proximal y de
transmitir la mayoría de dicha radiación óptica recibida hacia su
extremo
distal.
distal.
La luz que viaja a través de la fibra óptica
emerge generalmente desde el extremo distal e ilumina el tejido
blanco circundante, lo cual tiene como resultado la posterior
absorción y difusión de la luz por el tejido. Cuando se usa el
difusor de luz óptica (10) conjuntamente con un procedimiento de
PDT, la luz de tratamiento aplicada por la fibra óptica (12) puede
iniciar la reacción química de los fotosensibilizadores inyectados
previamente o absorbidos en el tejido blanco.
El extremo distal de la fibra óptica (12) posee
una sección desgastada (14), que puede formarse desgastando la
fibra óptica (12) para alterar el revestimiento y el núcleo de la
fibra óptica (12). La abrasión de la fibra óptica (12) comienza en
el revestimiento en el extremo proximal de la sección desgastada
(14) y gradualmente aumenta su profundidad de penetración a través
del revestimiento y hacia el núcleo de la fibra óptica (12)
formando un final cónico gradual en una punta redondeada (16) de la
sección desgastada (14). La punta redondeada (16) tiene forma de
bala tal y como se ilustra en la Fig. 1. La profundidad de
penetración varía según la fibra óptica (12) específica utilizada
para fabricar el difusor de luz óptica (10). Así, en la porción
proximal de la sección desgastada (14), solo se altera el
revestimiento, mientras que se elimina completamente el
revestimiento a medida que se acaba la porción distal de la sección
desgastada (14) (y la fibra óptica 12).
La sección desgastada (14) puede formarse usando
diversas técnicas diferentes. Por ejemplo, una técnica implica
lijar manualmente la porción distal de una fibra óptica (12) para
crear la sección desgastada (14). El lijado a mano puede efectuarse
usando papel de lija adecuado para el pulido óptico.
Preferiblemente, la fibra óptica (12) se lija a mano hasta que la
sección desgastada permite que la luz escape de forma uniforme por
la longitud deseada de la fibra óptica (12) que forma un patrón
sustancialmente cilíndrico de la luz difusa (18). El proceso de
lijado a mano puede crear la sección desgastada (14) formando
surcos longitudinales (a lo largo del eje de la fibra 12) y
transversales (que se interseccionan con el eje) en el extremo
distal de la fibra óptica (12). Un enfoque preferido es iniciar el
proceso de lijado a mano en el extremo distal de la sección
desgastada (14) que forma la punta en forma de bala y lijar hasta
que la luz empiece a difundirse (es decir, a escapar) hacia fuera
de la fibra óptica (12). A continuación, el proceso de lijado
procede hacia el extremo proximal de la sección desgastada (14)
para reducir la emisión de luz desde el extremo distal de la fibra
óptica (12) hasta que se crea una distribución uniforme de la luz.
Puede acoplarse una fuente de luz óptica al extremo proximal de la
fibra óptica (12) durante su fabricación para que emita luz óptica
a través de la fibra durante el proceso de abrasión. Además, puede
emplearse la instrumentación convencional, por ejemplo, un
analizador de haz láser y un perfilador para comprobar la
uniformidad del patrón de luz difundido por el difusor de luz (10).
Preferiblemente, el proceso de fabricación tiene como resultado un
difusor óptico con una sección desgastada que emite luz con un
patrón generalmente cilíndrico.
La sección desgastada (14) del difusor óptico
(10) puede variar en su longitud según la aplicación que se
desee.
Usando el nuevo método, se han producido
difusores con una longitud superior a 20 cm y con una buena
uniformidad de la emisión de luz. También se ha descubierto que es
esencial crear una punta redondeada en forma de bala (16) para
producir un difusor de luz (10) con un patrón de luz difusa
sustancialmente cilíndrico.
En su uso, la porción distal del difusor óptico
(10) se coloca de forma intersticial dentro del paciente cerca de
o en un tejido blanco de interés. Si se usa el difusor óptico
conjuntamente con un procedimiento PDT, es probable que el paciente
reciba previamente una dosis de un agente fotosensibilizador
adecuado tal como un derivado de hematoporfirina (HpD), que se
activa a 633 nm, la etiopurpurina de etilo de estaño (SnET2), un
fotosensibilizador de segunda generación activado maximalmente a
665 nm, o cualquier otro fotosensibilizador utilizado en los
tratamientos PDT incluyéndose las purpurinas, las clorinas y la
ftalocianinas. Se acopla una fuente de radiación óptica que genera
la luz de tratamiento al extremo proximal de la fibra óptica (12).
Por ejemplo, se añade un láser de helio-neón (HeNe),
un diodo láser, un láser de argón tintado, o cualquier otra fuente
de luz adecuada capaz de producir luz roja en una longitud de onda
adecuada para activar los fotosensibilizadores seleccionados
utilizando los acopladores adecuados al extremo proximal de la fibra
óptica emisora de luz (12). La luz del láser puede acoplarse y
enfocarse en el extremo proximal de la fibra óptica emisora de luz
(12) usando, por ejemplo, un adaptador de lente SMA convencional y
un conjunto de terminación de fibra. La aplicación de la luz
terapéutica al tejido blanco activará el agente fotosensibilizador
de dicho tejido dando lugar a especies tóxicas de oxígeno y otros
radicales químicos e iniciará la necrosis celular.
La presente invención proporciona un dispositivo
económico para su utilización en aplicaciones fotodinámicas y
fotoquímicas que requieren la administración de luz para la
activación de un fármaco. Este dispositivo proporciona un difusor
cilíndrico uniforme regulable (intersticial frente a intraluminal)
capaz de difundir luz. Debido a la flexibilidad de determinados
materiales que pueden emplearse en la fabricación de la fibra
óptica (12), a la facilidad de fabricación y a la capacidad de
adaptación de la longitud del difusor, este dispositivo se adapta
rápidamente a diversas aplicaciones. La construcción monolítica
elimina los problemas que se suelen producir con frecuencia en la
interconexión mecánica entre la fibra y el difusor. Las ventajas
adicionales de la construcción monolítica son la facilidad de
seguimiento y la capacidad de mantener una producción de luz
uniforme mientras se dobla el difusor óptico y mientras progresa a
través de un radio estrecho.
Las características del difusor de luz óptica de
la presente invención lo hacen adecuado para su utilización en
diversos tratamientos fotodinámico tales como restenosis para la
inhibición de la hiperplasia intimal producida por angioplastia
coronaria, así como en diversas aplicaciones oncológicas, tales
como las enfermedades que afectan al esófago y al pulmón.
Aunque la presente invención se ha descrito con
un detalle considerable en relación con determinadas versiones
preferidas de la misma, pueden obtenerse otras versiones. Por
ejemplo, el difusor de luz óptica de la presente invención es
adecuado para diversos tratamientos fotodinámicos tales como
restenosis para la inhibición de la hiperplasia intimal producida
por angioplastia coronaria. Además, el difusor de luz óptica puede
usarse en aplicaciones oncológicas, lo cual incluye las
aplicaciones que proporcionan un tratamiento de luz al esófago y al
pulmón.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de documentos mencionados por el
solicitante ha sido incorporada exclusivamente para la información
del lector. Pero no forma parte integrante del documento de
patente europea. Aunque se haya puesto el máximo esmero en la
recopilación de los documentos, no pueden excluirse errores u
omisiones, no asumiendo la EPO ninguna responsabilidad a este
respecto.
\bullet US 5196005 A
\bullet US 5303324 A
\bullet US 5709653 A
\bulletFUJII et al. "Light
Scattering Properties of a Roughended Optical Fiber. Optics and
Laser Technology", Febrero de 1984
Claims (7)
1. Un difusor de luz óptica (10) que proporciona
una emisión de luz de patrón generalmente cilíndrico (18) que
comprende una fibra óptica (12) con un núcleo de guía y un
revestimiento que rodea el núcleo, teniendo la fibra óptica un
extremo proximal para ser acoplada a una fuente de radiación óptica
y un extremo distal para emitir la radiación óptica, y que puede
accionarse para transmitir la radiación óptica desde su extremo
proximal a su extremo distal,
caracterizada por el hecho de que
la fibra óptica posee una sección desgastada
(14) en su extremo distal que disminuye de tamaño hasta convertirse
en una punta en forma de bala (16), cuya sección permite que la
luz escape de forma uniforme sobre la sección desgastada formando
un patrón generalmente cilíndrico de luz difusa que rodea el
extremo distal de la fibra óptica.
2. Un difusor de luz óptica según la
Reivindicación 1, en donde la sección desgastada (14) de la fibra
óptica (12) penetra inicialmente en el revestimiento y aumenta
gradualmente la profundidad de penetración en toda la longitud de
la sección desgastada a través del revestimiento y hacia el
núcleo.
3. Un difusor de luz según la Reivindicación 1 o
la Reivindicación 2 adaptado para difundir la luz en un patrón de
radiación cilíndrico (18) con respecto al eje central de la fibra
óptica (12).
4. Un difusor de luz según cualquiera de las
Reivindicaciones precedentes en donde la sección desgastada (14)
posee una longitud que no supera los 20 cm.
5. Un difusor de luz según cualquiera de las
Reivindicaciones precedentes en donde la sección desgastada (14) se
ha formado alterando el núcleo y el revestimiento con ranuras
generalmente lineales tanto en dirección axial como en dirección
transversal con respecto al eje.
6. Un difusor de luz según cualquiera de las
Reivindicaciones precedentes en donde el núcleo de guía está
formado por cristal transparente, polímero o plástico.
7. Un difusor de luz según cualquiera de las
Reivindicaciones precedentes en donde la fibra óptica (12) está
hecha de un material de plástico.
Applications Claiming Priority (2)
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| US640944 | 2000-08-17 | ||
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