KR100536882B1 - 생체, 이들의 기관 및/또는 조직의 광동역학적 처리를위한 시스템 - Google Patents

생체, 이들의 기관 및/또는 조직의 광동역학적 처리를위한 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 컴퓨터로 조절되는 광원 및 임의로 센서 및 하나 이상의 광감지기가 제공되어 있는 장치를 포함하는 생체 및 이의 조직 및/또는 기관의 광동역학적 처리를 위한 시스템에 관한다.

Description

생체, 이들의 기관 및/또는 조직의 광동역학적 처리를 위한 시스템 {SYSTEM FOR PHOTODYNAMIC THERAPY OF LIVING ORGANISMS AND THEIR ORGANS AND/OR TISSUES}
본 발명은 생체, 이들의 기관 및/또는 조직의 광동역학적 처리(photo dynamic treatment)를 위한 시스템에 관한 것으로서, 이것은 적절한 데이터뱅크와 그 자신을 연결시킬 수 있는 이점을 가진 컴퓨터를 통해서 광원을 조절가능케 하는 기기 및 하나 이상의 광증감제(photosensibilisator)를 포함한다.
생체, 이들의 기관 및/또는 조직의 광동역학적 처리(photodynamic treat ment)는 몸 안에서 특수한 광증감제(photosensibilisator)를 통해서 생광화학적 효과를 발생시키는 것을 기본 원리로 하고 있다.
상세히 설명하면, 증식된 세포, 예컨대 암세포에, 그러한 방법을 사용하는 방법은 다음과 같다. 우선, 광증감제(photosensibilisator)를 환자에게 주입시키면, 투여 후 이의 대부분은 환자의 종양조직에 축적되는데, 그 축적 농도는 정상조직에 비하여 매우 높은 농도로 된다. 그후, 방사선을 조사하면, 광증감제(photosensi bilisator)가 그러한 증식된 세포의 표지로서 작용하여 그 부분의 형광 신호가 증가되며, 그러한 방법을 사용하여 종양 진단이 가능해 진다. 그리고 증식된 세포의 임의적 암 억제 치료에 있어서는 광증감제(photo sensibilisator)를 이용하여 광화학적 독성 변화를 측정할 수 있다.
공지된 광동역학적 치료 (photodynamic theraphy) 중에는 다음과 같은 처리법이 알려져 있다. 즉, 광증감제(photosensibilisator)를 체내에 투입하고, 그로부터 3일 정도 후에, 일정한 규칙이 없이 경험식적으로(empirically) 규정된 최적의 시간동안, 광원에서 나오는 빛을 처리되어질 조직으로 방출시킨다.
상기 방법의 단점은, 광방출(light emission)시킨 후에 광증감제(photo sensibilisator)와 증식된 세포환경사이에 발생되는 광상호작용(photointeraction)을 통한 치료법이 개개의 환자에게 가장 적절하고 성공가능성 높은 치료 효과를 도모하기에 적합하도록 충분히 조절, 제어되기 어렵다는 것이다.
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 상기의 단점을 가지지 않는 시스템을 구축하는 일이다.
본 발명에 따르면, 생체, 이들의 기관 및/또는 조직의 광동역학적 처리 (photodynamic treatment)에 관한 시스템과 다음을 포함하는 것을 준비함으로써 이러한 과제들이 달성될 수 있다.
A. 감도면에서 볼때의 기구, 시간, 및/또는 최소한의 도움을 가진 이른바 스펙트럼밴드, 전문데이터뱅크는 제어할 수 있는 광원과 경우에 따라서는 조직과 기관을 계획하고, 동시에 그 자체의 컴퓨터와 센서를 연결하는, 처리할 수 있는 생명체의 감득과 반응에 대한 최소한의 센서를 공급하는데, 센서로 부터, 이른바 전문데이터뱅크의 도움을 가진 예상치(sollwert)가 확립되어 있을때, 건강한 조직의 개개의 데이터를 발견하거나, 또는 이른바 작업데이터뱅크의 도움을 가진 치료데이터를 분석하고, 개개의 예상치 및/또는 전문데이터뱅크의 자료을 가진 컴퍼레이터의 도움으로 비교하고, 그비교의 결과 일치하는 광원을 조작한다. 그리고,
B. 하나 이상의 광증감제(Photosensibilisataor), 즉 공급하거나 산출되는 조직 및/또는 기관이 채취되는 생체.
본 발명에 따른 장치는 광원을 포함하며, 그 빛의 스펙트럼 패턴(광에너지 패턴)이, 특히 그 패턴의 시퀀스(sequence)가, 결과로서 저장되는 컴퓨터를 포함하는데, 그 컴퓨터는 빛의 세기(intensity)와 스펙트럼 밴드(spectral band)와 시간에 관한 데이터를 포함하는 데이터뱅크(databank)의 도움을 받는다. 그것에 의해서 빛의 세기와 파장 및/또는 스펙트럼구조를 각각의 광증감제 (photosensibilisator)에, 경우에 따라서는 각각의 공지된 생광화학적(biophoto chemical) 과정에 맞추면서, 시간적으로 변할 수 있는 스펙트럼의 패턴이 치료 처리된 조직에 방출되는 것을 가능하게 한다.
여기서, 스펙트럼의 패턴은, 시간적으로 변화할 수 있으며 하나 혹은 다수의 스펙트럼 밴드로 이루어진 스펙트럼 구조 광(spectralstructure light)이라고 이해될 수 있다. 가장 단순한 스펙트럼의 패턴은 4차원 벡터에 의해서 특징지워지는데, 그 벡터 좌표는 밴드 에너지(band energy), 밴드폭(bandwidth), 중간밴드파장, 시간의 좌표이다. 이 4가지 벡터는 적절한 컴퓨터를 통해 광원을 조절하며, 이 때 컴퓨터에는 각각의 적절한 데이터가 사전에 입력되어 있다.
이 스펙트럼 패턴의 역할이 성공적이기 위해서는 전문 데이터뱅크를 가진 컴퓨터가 지정되어있어야 한다. 여기에는 먼저 컴퓨터에 이미 임상적인 경험으로 조사된 치료처리(therapic treatment)를 위한 데이터가 들어있어야 하는데, 즉, 증식세포중 확실한 성질에 대한 처리에 대해서, 예컨대 확실한 성질의 종양이나 암 같은, 거의 임상적 시험이 끝난 스펙트럼 모양은 다시 얻을 수 있고, 오래 끄는 실험의 상황은 그냥 남겨둔다.
조직에 전달되는 스펙트럼 패턴이 보여주는 효과를 결정하기 위해서는, 컴퓨터가 치료되어야할 조직의 데이터로부터 감지할 수 있도록 센서와 연결되어있어야 한다. 동시에 스펙트럼 패턴에서 조직의 형태가 원하는 대로 나오는지 즉시 결정할 수 있게 센서에서 감지된 데이터를 그 적절한 데이터뱅크와 비교하기 위한 컴퍼레이터(물체의 길이를 정밀하게 재는 기계)가 있는 컴퓨터가 있어야 한다.
게다가, 센서는 역시 대부분 소위 작업데이터뱅크(Arbeitsdatenbank)와 연결되어 있어야 하는데, 데이터를 적절한 데이터뱅크의 데이터와 비교시키기 위해서, 치료되어야 하는 조직에서 결정된 데이터가 각각의 치료 데이터(therapy data)로서 비교기용으로 갱신된다. 일련의 과정을 통하여 다음과 같은 작업이 가능하다. 즉, 재통지되는 조직의 각각의 데이터로부터 고려하여 적절한 데이터뱅크로부터 문제점을 교정하는 것과 그로 인하여 각각의 중지된 최적의 작업 중에서 치료법을 얻으려고 노력하기 위해 광원을 지원해주는 것이 가능하다. 이 다음 작업에서 교정된 치료법의 최적화로 인해 교정된 적절한 데이터뱅크가 스스로 재구성되게 된다.
보다 더 바람직한 센서의 형성에 의해 이들은 또한 건강한 조직의 데이터의 기록으로도 파악될 수 있는데, 특히 초기 치료에 있어서 각각의 예상치로서의 전문데이터뱅크에 대해 첨가되고, 경우에 따라 전문데이터뱅크의 도움으로 광원의 제어 조건이 확립이 되었을 때 유용하다. 동시에 콤퍼레이터는 치료하는 동안 증식되어진 세포에 이스트베르텐(Istwerten)과 정상 조직의 파악된 예상치를 비교하고 그에 따라 광원의 제어를 행한다.
광원은, 광방사선에 목적성 운반을 위한 광선커플러(Strahlkoppler)를 직렬로 이을 수 있으며, 그럼으로써 광방사선을 최적으로 이용할 수 있다. 동시에 광선커플러는 광방사선의 렌즈 및/또는 광가이드 및/또는 거울시스템의 전달과 광방사선의 선택을 제시할 수 있다.
동시에, 상응하는 스펙트럼 샘플이 형성되는 것을 목적으로 하고 상응하는 선이 조직 내에 도입을 전달하는 것이 가능하다. 동일한 목적으로 방사에서 광선의 전달 및/또는 선택적 전달을 위해 반사프리즘 또는 반사구가 삽입된다. 보다 좋은 광방사결합기의 실행으로 광선의 전달 또는 선택을 위한 빛(광선) 유도시스템이 계획된다. 이 모든것이 의도한 광에너지패턴(Photonenenergie)의 형성의 실행 목표하에 준비되고 있다. 더 나아가 광방사결합기에서는 광선의 전달 및/또는 선택을 위해 준비된, 설치로 서로 마주보는 면에 투사된 기하학적 형상을 조절할 수 있는데, 그 목적은 아픈 조직을 외부로의 투사를 통해 전달하고, 건강한 조직은 투사를 통해 파악되어 지지 않는다는 것이다.
센서를 통해 조직으로 부터 발생된 자료를 공급하는 것을 목표하고 있는데, 채취된 조직의 자료를 파악하는 것을 목표로 하는 센서 결합기는 센서를 직렬로 연결한다. 동시에, 센서결합기는 광선커플러를 유사하게 건설할 수 있는데, 이는 그런 종류의 광패턴을 분석하고 컴퓨터에 대해 상응하는 것을 선별하여 넘겨주기 위해서이다. 동시에, 센서결합기는 여분의 렌즈 및/또는 거울-빛유도시스템을, 또한 물리학상의 전자물리학 및/또는 물리-화학상의 측정자료의 여분의 산출을 위한 전자 및/또는 중성자를 가질 수 있다. 동시에, 치료에 관련된 데이터로서는 각각 상이한 산소조건 하에서의 산소 농도; 글루코스(glucose), 포스페이트 (phosphate), 아미노산(amino acids), 프로틴, 젖산, 효소 (enzymes), 라디칼(radical), 아민(Amine)과 같은 신진대사적 화합물의 농도 및 Na+, Ka+, Ca2+와 같은 이온의 농도, CO2 의 농도, pH 값, 체온, 액체의 유속, 빛 및/또는 모든 타입의 광방출 및/또는 전자 활성, 예컨대 세포내/외 전위 (intra/extracellulane potentials), 및/또는 그에 상응하는 것 또한 측정될 수 있다. 바람직하게는 상이한 산소 조건하에서의 농도, 온도, 글루코스의 농도 및/또는 유산이 측정된다.
이러한 물리학적 및/또는 생리학적-화학적 데이터의 측정에 의하여 다음과 같은 것이 가능한데, 이는 세포의 생물학적 반응을 특히 비정상적인 혼합, 경우에 따라서는 악성 세포를 판단한다.
광원은 넓은 밴드의 광원으로서 나타내어 지는데, 이는 어떤 종류의 스펙트럼밴드필터 및/또는 빛세기 모듈 같은 광분배기에 연결되어진다. 그와 함께, 분배기 및/또는 스펙트럼밴드필터 및/또는 빛세기 모듈을 교환하는 것이 가능하기 때문에, 대부분의 기기에서 더 이상 사용되지 않는 간단한 광원도 사용될 수 있다. 동시에 몇 개의 스펙트럼밴드필터 및/또는 빛세기 모듈에 있어서, 이러한 종류의 더욱 정밀한 스펙트럼 패턴을 만들어 내기 위하여 각 구성요소가 각각 독립적으로 조절되게 하는 것이 가능하다. 어떤 특정한 용도에 있어서, 광원은 세기 제어가능한 레이저(tax cash laser)로 할 수 있는데, 그 경우 필요하다면 대부분의 레이저의 과반수가 준비되어질 수 있고, 이를 통해 광분배기 및 스펙트럼밴드필터가 스스로 저장될 수 있다. 그러나 그것을 연결된 스펙트럼 밴드필터를 가지는 넓은 밴드 광원 및/또는 빛세기 모듈을 가지는 세기 제어가능한 레이저와 결합시킴으로써, 필요한 경우에 조직의 복합적 처리를 가능케 하고, 즉 그러한 방법으로 여러 수많은 종류의 장치가 고안될 수 있는데, 그것은 기구들의 상당한 보편성이 전제된다. 그와 함께, 광선커플러(Strahlkoppler)에 의해 생성된 빛은 이미 선별되고 스펙트럼밴드필터 및/또는 빛세기 모듈 및/또는 세기 제어가능한 레이저에는 광집적기를 연결할 수 있으며, 동시에 광집적기에 결합된 형성으로 통일될 수 있다. 그와 동시에, 광인티그레이터(Lichtintegrator)의 출구는 광선커플러(Strahlkoppler)의 입구에 직접 연결될 수 있다.
데이터를 목적하는 바 대로 탐지(detect)해 낼 수 있기 위하여는, 바람직하게는 각각 스펙트럼 패턴 및/또는 전자 생리학적 (electro physiological) 데이터 및/또는 생리학적-화학적 (physiological-chemical) 데이터를 분리하여 탐지할 수 있도록 센서를 설치하거나, 더욱 바람직하게는, 광 생물학적 및/또는 신진대사의 데이터로 분리하여 탐지될 수 있도록 하여야 하고, 그 각각의 신호가 독립된 별개의 것으로 이해되어야 하며, 또한 이러한 형식에서 가공되어야 한다. 동시에, 센서는 단색광들을 보여줄 수 있는 스펙트럼 패턴을 얻어낼 수 있는 것이어야 하며, 또한 조절 가능해야 하는 경우에는 필터 및/또는 조직으로부터 나오는 스펙트럼 패턴의 정확한 분석을 가능케 하는 스펙트럼 분석을 제시하여야 한다.
센서에서 결정되는 데이터의 특히 정확한 준비를 위해서, 각각의 센서는 취할 수 있는 떠도는 데이터들을 조절하는데 이러한 데이터들은 전송되어 해당하는 작업데이터뱅크에서 처리된다.
본 발명에 따른 시스템은, 적어도 하나의 광증감제(photosensibilisator)를 포함하는데, 치료 가능한 생명체의 기관 및/또는 조직은 보통의 형태가 가능하다. 처방(dispensation)은 주사 또는 주입에 의해 달성된다. 일반적으로, 증식된(Proliferierenden) 세포조직, 즉, 예컨대 종양 (암) 크기의 종양에 대해서는, 다루어지는 조직에 따라 1kg의 체중 당 0.15 - 5 mg 광증감제를 투여하고, 투여 후 0.5 - 96시간을 광동역학적 처리를 하면서 기다린다.
외인성 광증감제로는 포르피린 슈트 (Phorphyrine suit) 그 자체, 예를 들면 HpD (헤마토포르피린 유도체, Hamatoporphyrin derivative), HDE (디헤마토포르피린에테르, Dihamatoporphyrine either) 및 포토프린(Photorfrin)을 포함한다. 여기서, 포토프린(Photorfrin)는 디헤마토포르피린 에테르 (Dihamatoporphyrine either)의 단량체(dimer) 또는 올리고머(oligomer)의 혼합물로서, 삼량체(trimer) 에테르는 화학식(1)로 나타내어진다. 한편, 포토프린(Photofrin)의 필수 결합은 화학식(2)로 나타내어 질 수 있는데 그것은 헤마토포르피린 에테르(에스테르) (Hamatoporphyrine ether (ester))의 나트륨 결합이다.
Me=메틸, PH=페닐
[식중, 동일 또는 유사한 잔기 R (약간의 R2)은 또는 ; 또는 포토산(Photosan), 폴리헤마토포르피린 나트륨(Poly-Hamatorporphyrin-Natrium) 또는 토포산(Toposan)이고, n= 0-5의정수임.
본 발명의 시스템에 사용되는, 광민감성 결합의 추가의 그룹으로서는 염소결합이 바람직하다. 이러한 염소결합은 하기 화학식(3)으로서 표현되는 5, 10, 15, 20-테트라 (메타 하이드록시페닐) 클로린 (포스칸(Foscan)) 또는 mTHPC을 포함하며, 또는 모노아스파르틸클로린 (MACE(Monoaspartylchlorin)) 또는 Npe6(일본 석유화학 주식회사(Nippon Petrochemicals Ltd., Japan)의 제품) 및
하기 화학식(4)로서 표현되는 X=H인 하이퍼리신 (Hypericine) 또는 X=OH인 유사하이퍼신 (Pseudohypericin)을 또한 포함한다.
또한, 적당한 것으로는 화학식(5)으로서 나타낸 페오포르비드-에이 (Pheophorbid-a)와 같은 광증감제 페오포포르바이드 (Photosensibilisatoren Pheophorbide)가 있다.
바람직한 광증감제로는 하기 화학식(6)으로서 표현되는 바와 같은 벤조포르피린 유도체 (Benzoporphyrin derivative, BPD)가 있다. 또한, 대표적인 것은 BPDMA 및 BPDMB이 있다.
R1=R2이고 -CO2Me이며;
R3=(CH2)2CO2Me 또는 (CH2)2CO2H임.
메로시아닌(Merocyanine), 예컨대 하기 화학식(7)로 표시되는 메로시아닌 540 (MC 540) 및
프탈로시아닌 그룹(Phthalocyanine Group), 예컨대 징크프탈로시아닌 (Zinkphthalocyanine (ZnPc)) 또는 하기 화학식 (8)로 표시되는 알루미늄 프탈로시아닌 디술포니르테(disulfonierte aluminum-Phthalocyanin)또한 광증감제로서 바람직하다.
TPPS4(메소테트라술포나토페닐포르핀(Mesotetrasulfonatophenylporphin))와 같은 포르핀(Porphine),
ATMPn과 같은 포르피신(Porphycene),
SnET2 (Zinnethyletiopurpurin)와 같은 푸르푸린(Purpurine),
Lu-Tex (Lutetium Texaphyrin)와 같은 텍사피린(Texaphyrine)이 또한 외인성 광증감제로서 적합하다.
또한, 상기 언급한 바에 의해 그 기관 및/또는 조직이 채취되는 생체 내에, δ-아미노레불린스오이레와 같은 결합 내에서, 보통의 형태와 투약내에서 본래의 위치에 내인성 광증감제(Photosensibilisatoren)가 공급되어 지고, 내인성 광증감제의 형성이 촉진된다.
상기 광증감제(Photosensibilisatoren)는 단독으로 또는 혼합물의 형태로 제공될 수 있다. 공지된 광증감제(Photosensibilisatoren)의 시뮬레이션을 위한 파장영역은 그 제조법과 함께 매우 잘 공지되어 있다. 상기 결합에 있어 가장 대표적인 것은 판매되고 있다.
본 발명 시스템을 이용하여 증식하는 모든 종류의 세포 및 혈맥 및/또는 종양, 궤양, 협착등을 광동역학적으로 매우 용이하게 치료할 수 있다. 놀랍게도 이것은 성공적이었는데 즉 제어되고 응용된 광패턴으로 작동하는 상술한 장치 및 광감지기를 도입시킴으로써 공지된 시스템에 대하여 더 높은 효과를 끌어내고 증식 세포를 선택적으로 제거할 수 있다.
도면에는 본 발명 장치의 예들이 구성요소들을 도식적인 블록 형태로 하여 도시되어 있다.
도1은 종래의 처리 장치를 도시한다.
도2는 실험적으로 얻은 데이타로 광원을 조절할 수 있는 변형된 처리 장치를 도시한다.
도3은 광대역 광원이 달린 광선커플러의 제1 예를 도식적으로 예시한다.
도4는 광대역 광원을 변형시킨 광선커플러의 예를 도시한다.
도5는 각 스펙트럼에 대하여 자신의 섬유가 제공되어 있는 광선가이드섬유가 달린 광선커플러를 도시한다.
도6은 광원으로부터 단 하나의 섬유선이 나온 다음 스펙트럼 밴드의 수에 따라 갈라지는, 도5와 유사한 예를 도시한다.
도7은 넓은 스펙트럼 밴드를 내보내는 광원이 나타나 있는 제어가능한 광원의 구조를 도시한다.
도8은 도7과 유사하나 강도 제어 가능한 레이저에 관한 예를 도시한다.
도9는 폭넓은 스펙트럼 밴드를 내보내는 하나의 광원 및 하나 이상의 강도 제어 조절 가능한 레이저가 나타나 있는 조합된 예를 도시한다.
도10은 본 발명 장치의 전체 배열을 도시한 것으로서, 발광부분 외에도 조직 데이타를 얻기 위한 센서 부분이 나타나 있다.
도11은 센서커플러의 구조 및 이의 조직과의 결합을 도시한다.
도12는 센서의 구조를 도식적으로 나타낸다.
도13은 스펙트럼 센서를 보다 상세히 나타내고 있다.
도14는 강도 조절 가능한 레이저가 달린 전체 구조를 나타내는 것으로서, 조직으로부터의 응답이 아닌 전문데이타뱅크에 의하여 조절된다.
도15는 도14와 유사한 예로서 센서커플러 외에 광선을 받아 변경된 조직 데이타의 결과를 얻기 위한 센서가 장착되어 있다.
도 1에 도시된 종래 처리장치의 예에서, 환자의 조직(1)은 광원(2)로 조사(照射)되며 이 광원은 전류공급기(3)으로 작동된다. 여기서 이 광원(2)는 온 오프 스위치(4)로 접속된다. 명백히 광원은 환자의 분리된 조직에 대하여 이격되어 있어서 광선은 해당 조직에 특정되게 도달하지 못함으로써 주위 환경으로 방사됨에 따라 상당한 발광손실을 피할 수 없었다.
도 2는 본 발명장치를 나타내며 치료할 및/또는 건강한 조직(10)은 광커플러(11)를 통해 광원(12)과 접하고 이 광원은 강도 및 또는 스펙트럼 패턴 조절 가능하다. 이를 제어하기위하여 패턴 제어 전자장치(13)가 제공되며 이것은 컴퓨터(14)가 제어한다. 광원(12)와 마찬가지로 패턴 제어 전자장치(13) 및 컴퓨터(14)도 전류공급원(15)에 연결되어 있다. 컴퓨터의 내부에는 전문데이터뱅크(16)가 있으며 이 안에는 폐기된 환자의 조직 처리로 부터 경험적으로 도출한 테이터가 등록되어있다.
장치에 작동을 위하여 광커플러(11)는, 광커플러에 의해 조사되는 면적이 처리 할 환자의 조직과 같도록 한다. 광커플러는 패턴 제어 전자장치(13)과 연결된 광원(12)의 빔 출력수단(17)을 통해 18.1 내지 18.n의 전송 라인들에 걸쳐 빔들 및 광 스펙트럼 패턴을 갖는다. 그 전송 라인(18)들의 수는 조정된 광원의 스펙트럼 영역의 크기에 따른다. 그에 대응하여 패턴 제어 전자장치(13)은 데이타뱅크에서 해당 데이타를 컴퓨터(14)의 제어신호 출력수단(19)을 통해 대응된 제어 명령을 받는다.
도 3-6은 여러가지 광커플러(11)의 실시예들을 개략적으로 도시하고 있으며, 도 3은 하나의 광커플러가 하나의 렌즈(20)와 전향 거울(21)로 구성된 실시예를 도시한다. 렌즈와 및 거울(21)의 배열을 선택함으로써 광커플러(11)가 내보내는 패턴을 변경시킬 수 있다.
도 4에서, 광커플러(11)는 광출력수단(17)을 제어하여 원추형의 굴절 프리즘(22)으로 빔을 출력함으로써 거울(21)을 통한 반사광이 조직(10)으로 유도한다.
도 6에서, 광커플러는 광섬유다발로 구성되며 복수개의 주어진 광섬유(23)는 광섬유 (23.1) - (23,n)으로 이루어진다. 이들 광섬유 각각은 일정한 스펙트럼 영역을 전달하여 광섬유들은 공통적으로 조직(10) 상에 주어진 스펙트럼 패턴을 전달한다. 도 6에 도시된 실시예는 광출력수단(17)에서 하나의 섬유다발(24)만 나오게 하여 도중에 광선 다발(24.1)-(24.n)로 분할되게 하며, 이와 같이 분기된 광섬유를 통하여 역시 일정한 스펙트럼 패턴이 도달할 수 있게 할 수 있다.
도 7에서는 강도 및/또는 스펙트럼 제어 가능한 광원(12)의 구조를 나타내는데 이것은 라인(18.1)-(18.n)을 통하여 패턴 제어 전자장치에 의하여 작동된다. 도7에 도시한 라인 18x 및 18y는 그룹 18.1-18.n의 라인이며 패턴 제어 전자장치(13)에 이어져 강도 및/또는 스펙트럼 제어 가능한 광원(12)의 해당 부분을 제하하도록 된다. 이러한 광원은 폭넓은 스펙트럼 밴드를 나타내는 광원(25)을 포함하는데, 이것은 광 분배기(26) 및/또는 천공판과 연결되어 있다. 분배기(26) 및/또는 천공판에 의하여 나가는 빔은 라인(27)을 통하여 스펙트럼 필터(28.1 - 28.n)로 전달되어 대응된 스펙트럼 패턴으로 변환된다. 상기 스펙트럼 패턴은 라인(29)를 통해 세기 조정수단(30.1-30.n)을 거쳐 세기가 조정된 빔이 라인(31)을 통해 포토인터그레이터(32)로 보내진다. 상기 포토인터그레이터(32)로 들어온 빔은 광출력수단(17)을 통해 광커플러로 보내져 조직(10)에 방사된다. 제어가능한 스펙트럼 필터(33)의 상측에 있는 스펙트럼 밴드 필터(28.1 - 28.n)는 라인(18.1 - 18.n)을 통해 전자제어장치(33)를 구동시킨다. 세기 조정수단(30.1-30.n)들은, 제공된 데이터로 패턴 전자제어장치(13)에 의해 라인(18.n)을 통해 제어가능한 전자제어 모듈(34) 위에 있다. 도 2에 도시된 구조에서와 같이, 패턴 전자제어장치(13)에는 전문 데이터 뱅크(16)의 데이터가 컴퓨터(14)의 신호 출력수단(19)을 통해 제공된다.
도 8에 있어서, 광원으로서 스펙트럼 밴드를 내보내는 광원(25) 대신 레이저 강도 제어수단(35.1)가 마련되어 있는데 도면을 보면 명백히 알 수 있듯이 35.n까지 일정치 않은 수로 이용할 수 있다. 이러한 레이저 강도 제어수단은 라인 (36.1)-(36.n)을 통하여 강도 제어 장치와 연결되며 이를 통하여 레이저를 구동시킨다. 레이저 강도 제어수단으로 부터 발생된 특정 스펙트럼 밴드의 광이 라인(31')을 통해 광인티그레이터(32)로 보내진 다음 빔 출력수단(17)을 통해 광커플러(11)를 구동시킨다. 레이저 강도 제어수단(35.1)의 한번의 제어에 의해 35.n 까지의 레이저 강도 제어수단 까지의 각각의 스펙트럼 밴드를 강도 및/또는 시간 면에서 제어할 수 있어서 도 7에 도시된 실시예에서 특정 전자제어모듈장치(34)를 통하여 강도 변조를 제어하여야 하고 그에 따라 스펙트럼 필터제어기(33) 또한 가동시켜야 하는 것보다 간단한 방법을 제공할 수 있다.
도 9에 도시된 또 다른 실시예는 도 7 및 도 8의 실시예를 조합한 것으로, 동일 부분에 대해서는 도 7 및 8에서 사용한 것과 동일한 인용부호를 사용하였다. 본 실시예에서는 보다 정확한 레이저 빔의 조사를 수행할 수 있으며, 그것은 광원으로 부터 나오는 레이저 빔에 광대역의 스펙트럼 밴드의 빔을 중첩시킴으로써 전체적으로 약한 스펙트럼 영역을 보강하여 필요한 정도의 조사량을 얻을 수 있기 때문이다.
도 10에서는 조사부분으로서 도2에 이미 예시한 바와 같은 예를 도시하나 데이타 검색 부분이 마련되어 있는 외에 센서커플러(37), 센서(38), 센서데이타입력부(39) 및 센서제어부(40)로 이루어져있다. 센서커플러(37)는 해당 라인(41)을 통하여 센서(38)와 연결되어 있고 그로부터의 센서제어채널(42) 및 센서데이타채널(42')이 센서제어부에 접속되어 있다. 컴퓨터(14)의 내부에는 센서제어부(40), 센서데이타입력부(39) 뿐만 아니라 작업 데이타뱅크(43), 비교기(44) 및 적응 제어시스템(45)이 제공되어 있다.
본 실시예에서, 광원으로 부터 광커플러(12)를 통한 광이 치료할 및/또는 건강한 조직에 조사됨에 따라 그에 대응된 전문 데이타뱅크(16)의 값을 컴퓨터(14)에 의해 얻는다. 그와 동시에 센서커플러(37), 라인(41) 및 센서(38)를 통하여 조사된 광에 대한 조직의 반응을 검출하고, 그에 대응된 센서 데이타가 센서 데이타 채널(42')를 거쳐 센서 데이타 입력부(39)를 통해 컴퓨터(14)로 전달된다. 상기 컴퓨터(14)는 센서 데이타 입력부(39)를 통해 작업 데이타뱅크(43)에 입력된 센서 데이타의 데이타와 전문 데이타 뱅크(16)의 데이타를 비교기(44)에서 비교처리한다. 적응 제어시스템(45)은 이들 비교 데이타들을 분석하여 조직의 반응 값이 전문 데이타뱅크의 값에 보다 근접하게 놓여 있는지 또는 보다 더 이동되어야 할 것인지를 결정한다. 이러한 과정을 통해 적응 제어시스템(45)에 의해 결정된 값에 따라 반응성이 결정되고 그에 따라 패턴 제어장치와 센서 제어부(40)를 구동시켜서 요구되는 반응성에 도달하면 패턴 전자제어장치(13)는 강도 및 /또는 스펙트럼 제어 광원(12)을 정지시킨다. 마찬가지 방법으로, 센서 제어부(40)에 의해 센서는 선택된 센서 주변의 새로운 설정에 해당하는 변화된 데이터를 수신하게 된다. 센서커플러(37)는 센서커플러(11)와 유사하게 구성될 수 있어서 센서커플러속에 렌즈장치 및/또는 광 전송 라인수단 및/또는 거울장치 및/또는 이들장치들의 결합된 구성을 이용할 수 있다. 구성은 도 3 내지 도 6의 실시예들과 일치되게 재현시킬 수 있다. 렌즈장치와 광 전송 라인수단 및 거울장치는 도 11에서 부호 45로 표시된다. 이러한 광제어장치 뿐만 아니라 전극(46)과 탐침자(47)들이 이용될 수 있으며, 이들에 의해 전위와, 산소농도 또는 다른 물리적, 및/또는 생리학-화학적 데이터들을 얻을 수 있다. 전극(46)은 조직 표면 및/또는 조직내의 전위차를 포착 및 변환시킬 수 있는 미소전극 및/또는 탐침자 전극으로 될 수 있다. 미리 선정된 항목의 물질의 농도와, 대부분 감소되는 경우지만 그 변화들을 계속하여 또는 불연속적으로 탐지하기 위하여 다른 탐침자들을 사용할 수 있다. 그외에도 위치와 크기 및 칫수와 진동을 탐지하기 위한 탐침자로 작용할 수 있다. 또한 조직 임피던스, NADH, MPA, 혈액순환 및/또는 순환계들이 측정될 수 있다. 이들 모든 데이터들은 종양의 진단 및 나아가서는 성공적인 광동력학적 치료를 위한 정보로서 필수적으로 될 수 있다. 특히, 산소와, 온도, 글루코스 및/또는 젖산등을 동시에 조사하는 것이 특히 바람직하다.
도 12에 있어서, 센서(38)에서의 분석이 도시되어 있으며, 여기서 전송 라인(41)을 통해 스펙트럼 센서(48)에서의 화학적- 생리학적 데이터와 센서(49)에서의 전자-생리학적 데이터를, 그리고 센서(50)에서는 다른 센서 데이터들의 스펙트럼 분석치들을 수집한다. 이들 센서들 각각에는 특정한 제어부(51,52,53)들이 제공되고, 전송 라인(54,55,56)들을 통해 센서 데이터 제어부(57)와 접속됨과 함께 센서 제어부(42)와 접속되어 있다. 센서 데이터는 스펙트럼 제어부(51)와 변수 제어부(52 또는 53)의 데이터 출력부에 의해 출력되며, 센서 데이터 제어부(57)는 그 센서 데이터를 전송 라인(43)을 통해 컴퓨터(14)의 센서 데이터 입력부(39)로 보낸다.
도 13에 있어서, 모노크로마토(Monochromatoren)와 필터 및/또는 제어가능한 필터 및/또는 스펙트럼분석기(58)들로 구성된 스펙트럼 센서(48)을 도시하고 있으며, 그것은 스펙트럼 센서 제어부(51)에 의해 구동되고 센서 제어부(40)의 전송 라인(42)을 통해 명령 신호를 받는다. 모노크로마토와 필터 및/또는 제어가능한 필터 및/또는 스펙트럼분석기(58)에 의해 결정된 데이터는 광전 변환기(59)와 센서 데이터 제어부(57)의 대응된 데이터 출력부(54)를 통해 전달된다.
도 10에 따른 실시예의 센서 커플러(37), 센서(38) 및 센서 데이터 채널(42)들이 함께 구동되어 컴퓨터(14)로 보내진 데이터가 건강한 조직부분으로 판독된다. 이들 데이타는 소위 표준값으로서 전문데이타뱅크(16)에 저장되고 광원(12)과 광커플러(10)를 통해 조직에 방사함으로써 조직의 반응을 다시 센서들에 의해 탐지한다. 조사후에 센서들에 의해 탐지된 아픈 조직에 대한 데이타와 전문 데이타뱅크의 건강한 조직에 대한 표준 데이타를 비교기(44)에서 비교하고 작업 데이타뱅크에서 평가하여 적응 제어시스템(45)은 반응성을 재평가한다.
도 14는, 레이저 세기 제어수단(35.1 - 35.n)을 구비한 점을 제외하고는 도 2의 실시예와 유사한 방사장치를 도시하고 있으며, 상기 제어수단은 컴퓨터(14)와 직류-교류 변환기 및 어드레스-데이타분리기를 거쳐 전송 라인(36.1-36.n)을 통해 구동된다. 조직(10)에 셋팅된 광커플러가 부호 60으로 표시되어 있다. 지시 및 감시장치는 부호 61로 개략적으로 표시되어 있다.
도 15에는 도 10과 같은 장치가 도시되어 있으며, 상기 방사장치는 레이저 세기 제어수단을 구비하고 있다. 센서(38)는 제어가능한 스펙트럼 광측정기와 pH 참지기를 함께 표시하고 있으며, 직류-교류 변환기와 어드레스-데이타셀렉터가 각각 컴퓨터에 접속되어 있다. 장치의 조사부분은 도 14 장치의 것과 동일하다.

Claims (14)

  1. A. - 강도, 시간 및/또는 스펙트럼 밴드를 조절할 수 있는 광원
    - 증식 세포의 종류 및 치료 정도에 따라 스펙트럼 패턴을 내보내는 응용 전문데이타뱅크를 구비한 컴퓨터로서, 상기 컴퓨터에 의하여 방시 광원의 강도, 시간 및/또는 스펙트럼 밴드가 조절되는는 컴퓨터,
    - 주어진 스펙트럼 패턴에서 처리하고자 하는 생체, 조직 및/또는 기관의 반응을 검지하기 위한 하나 이상의 센서로서, 상기 센서는
    -상기 센서에 의하여 검지된 건강한 조직의 개인 데이타, 소위 개인 표준값 및
    -상기 센서에 의해 검지된 처리할 조직의 개인 데이타, 소위 치료 데이타의 분석을 위한 소위 작업데이타뱅크 및
    -상기 치료 데이타와 상기 개인 표준값을 비교하기 위한 비교기
    의 도움으로 상기 비교에 상응하여 상기 광원을 조절하기 위하여 상기 컴퓨터 또는 상기 전문데이터뱅크에 연결되어 있는 센서를 포함하는 장치; 및
    B. 처리하고자 하는 생체, 이의 조직 및/또는 기관에 공급되거나 또는 그곳에서 산출된 하나 이상의 광증감제
    를 포함하는, 생체 및 조직 및/또는 기관의 광동역학적 처리를 위한 시스템.
  2. A. - 강도, 시간 및/또는 스펙트럼 밴드를 조절할 수 있는 광원
    - 증식 세포의 종류 및 치료 정도에 따라 스펙트럼 패턴을 내보내는 응용 전문데이타뱅크를 구비한 컴퓨터로서, 상기 컴퓨터에 의하여 상기 광원의 강도, 시간 및/또는 스펙트럼 밴드가 조절되는 컴퓨터
    - 주어진 스펙트럼 패턴에서 처리하고자 하는 생체, 조직 및/또는 기관의 반응을 검지하기 위한 하나 이상의 센서로서, 상기 센서는,
    -상기 센서에 의해 검지된 처리할 조직의 개인 데이타, 소위 치료 데이타의 분석을 위한 소위 작업데이타뱅크 및
    -상기 치료 데이타와 상기 전문데이타뱅크의 데이타를 비교하기 위한 비교기
    의 도움으로 상기 비교에 상응하여 상기 광원을 조절하기 위하여 상기 컴퓨터 또는 상기 전문데이터뱅크에 연결되어 있는 센서를 포함하는 장치; 및
    B. 처리하고자 하는 생체, 이의 조직 및/또는 기관에 공급되거나 또는 그곳에서 산출된 하나 이상의 광증감제
    를 포함하는, 생체 및 조직 및/또는 기관의 광동역학적 처리를 위한 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 처리할 생체, 조직 및/또는 기관에 광선을 도입하기 위한 광선커플러(11)가 광원(12)의 앞에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 처리할 생체, 조직 및/또는 기관의 상기 치료 데이타 또는 상기 표준값을 검지하기 위한 센서커플러(37)가 센서(38)의 앞에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 센서커플러(37)는 광선의 정렬(align) 및/또는 선택을 위한 렌즈 시스템 및/또는 광선가이드 및/또는 거울시스템(45) 이외에 물리적 및/또는 생리화학적 측정데이타, 특히 광생물학적, 신진대사 측정데이터의 측정을 위한 전극(46) 및/또는 측정 탐침(47)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광원은 광대역 광원(25)이고, 뒤에 접속된 스펙트럼 밴드 필터(28.1-28.n) 및/또는 강도 변조기(30.1-30.n)를 통하여 각각의 분리된 성분들이 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 뒤에 접속된 스펙트럼 밴드 필터(28.1-28.n) 및/또는 강도 변조기를 구비한 광대역 광원(25)이 강도가 조절된 하나 이상의 레이저(n)(35.1-35.n)와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 광인티그레이터(32)가 상기 스펙트럼 밴드 필터(35.1-35.n) 및/또는 상기 강도변조기(30.1-30.n) 또는 강도가 조절된 레이저(n)의 뒤에 접속되어 있으며, 상기 광인티그레이터(32)는 상기 결합을 형성하는데 있어서 모두 통합하기 위하여 공통적이거나 또는 상기 광인티그레이터(32)가 상기 광선커플러(11)의 입구(17)와 직접 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 센서(38)는 상기 스펙트럼 패턴 및/또는 전기생리학적 및/또는 생리화학적, 특히 광생물학적 및/또는 신진대사 데이타를 개별적으로 검지하기 위해 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 용해 산소의 농도, 글루코스, 포스페이트, 아미노산, 프로틴, 젖산, 효소, 라디칼, 아민과 같은 대사 화합물의 농도, Na+, Ka+, Ca2+와 같은 이온의 농도, CO2 농도, pH값, 온도, 모든 종류의 광방출 및/또는 포토 방출의 유체 흐름 속도, 및/또는 세포 내/외 전위와 같은 전기적인 활동 및/또는 그 변화 데이타로서 검지되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 데이타로서 산 농도, 온도, 글루코스 및/또는 젖산이 검지되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광증감제로서 포르피린, 염소, 프탈로시아닌, 벤조포르피린 유도체, 히페리신, 메로시아닌, 페오포르비드, 포르핀, 포르피센, 푸르푸린, 텍사피린으로 이루어지는 그룹에서 선택된 하나 이상의 외인성(exogen) 광증감제 및/또는 특히 δ-아미노네불린산과 같은 내인성(endogen)광증감제가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 광증감제로서 HpD, HDE, PHOTOFRIN®, TOPOSAN®, MACE, Npe6, Photosan®, 5, 10, 15, 20-테트라(m-하이드로시헤닐)클로린, FOSCAN®, 알루미늄 디설포네이트 프탈로시아닌 및/또는 징크-프탈로시아닌 BPD, TPPS4, SnET2, 루테튬-텍사피린, LU-TEX® 및/또는 δ-아미노네불린산이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
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