NO802193L

NO802193L - MEDICAL RADIATION EQUIPMENT.

Info

Publication number: NO802193L
Application number: NO802193A
Authority: NO
Inventors: Friederich Wolff
Original assignee: Friederich Wolff
Priority date: 1979-07-27
Filing date: 1980-07-22
Publication date: 1981-01-28
Also published as: ATE2393T1; DK321480A; DE2930458A1; EP0023311B2; DK152610C; IE49495B1; FI64054C; EP0023311A1; JPS5672874A; EP0023311B1; FI802322A; AU6034680A; IE801425L; FI64054B; DK152610B

Abstract

1. Medical radiation apparatus having a source of radiation the emission spectrum (energy distribution over wave-length) of which reaches a maximum in the UVA region (315-400 nm), characterised in that a source of radiation is used in which the emission spectrum maximum lies between 367 and 385 nm and the 50% bandwidth of the emission spectrum is less than 30 nm.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et medisinsk bestrålingsapparat med en strålingskilde hvis emisjonsspektrum (energifordeling over bølgelengde) har et maksimum i UVA-området. The present invention relates to a medical irradiation device with a radiation source whose emission spectrum (energy distribution over wavelength) has a maximum in the UVA range.

Der er kjent et bestrålingsapparat til behandling av psoriasis, ved hvis hjelp de celler som frembringer denne sykdom, og som ligger ved den nedre grense av hudens kimskikt, skal bringes til å dø ved UVA-stråling. Herunder har maksimumet av emisjonsspekteret i eldre apparater ligget på 365 nm og ved nyere utførelser på 360 nm. Da huden i denne forbindelse må gjøres sensibel ved medikamentell behandling, nærmere bestemt inntagelse av melamin, har man i den senere tid forsøkt å forskyve strålingen til området for de energirikere, kortere bølger. There is known an irradiation device for the treatment of psoriasis, with the help of which the cells which produce this disease, and which lie at the lower limit of the skin's germ layer, are to be caused to die by UVA radiation. Below this, the maximum of the emission spectrum in older devices has been at 365 nm and in newer designs at 360 nm. As the skin in this connection must be sensitized by drug treatment, more specifically ingestion of melamine, attempts have recently been made to shift the radiation to the area of the higher-energy, shorter waves.

Det er videre kjent å anvende UVA-stråleapparater for å It is also known to use UVA radiation devices to

oppnå brunfarge. Til dette formål er det nødvendig med en stråling under 350 nm for oppnåelse av en mørkning av pigmentet og en stråling under 340 nm for dannelse av pigment. achieve a tan. For this purpose, a radiation below 350 nm is required to achieve a darkening of the pigment and a radiation below 340 nm to form the pigment.

Videre er der kjent medisinske bestrålingsapparater som Furthermore, there are known medical irradiation devices such as

avgir IR-stråling hovedsakelig i kortbølgepartiet av IR-området. Slike apparater, som er forsynt med glødelegemer (glødelamper, kvartsstaver, etc), skal anspore blodsirkulasjonen og derved påskynde helbredelsen av f.eks. en infeksjon. emits IR radiation mainly in the short-wave part of the IR range. Such devices, which are equipped with filaments (incandescent lamps, quartz rods, etc.), are supposed to stimulate blood circulation and thereby speed up the healing of e.g. an infection.

I tillegg er det kjent i et bestrålingsapparat å anordne In addition, it is known in an irradiation apparatus to arrange

en UV-strålingskilde, f.eks. en kvikksølv-høytrykkslampe, og en IR-strålingskilde, f.eks. en kvartsstav. a UV radiation source, e.g. a mercury high-pressure lamp, and an IR radiation source, e.g. a quartz rod.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å skaffe et medisinsk bestrålingsapparat til behandling av sykelig endret cellevev. The invention is based on the task of providing a medical irradiation device for the treatment of morbidly altered cell tissue.

Denne oppgave blir ifølge oppfinnelsen løst ved at maksimumet ved et medisinsk bestrålingsapparat som angitt innledningsvis, ligger mellom 367 og 385 nm, fortrinnsvis mellom 370 og 380 nm og helst mellom 370 og 372 nm. According to the invention, this task is solved by the maximum of a medical irradiation device, as stated at the outset, being between 367 and 385 nm, preferably between 370 and 380 nm and most preferably between 370 and 372 nm.

Meget overraskende er det fastslått at en bestråling med dette apparat fører til en meget rask helbredelse av betent cellevev, og at også cellevev som er sykelig forandret på andre måter, f.eks. ved mutasjon, vira eller karsinogener, blir regenerert. Denne virkning inntrer ikke bare ved betennelser og lignende på hudoverflaten eller like under denne, men kan også oppnås i det indre av legemet ved hjelp av en overflatebestråling. Denne suksess oppnås med en UV-stråling som ligger i UVA-områdets meget langbølgede del, som hittil har vært upåaktet. Bølgelengden på ca. 380 nm synes å utgjøre en ansporingsfrekvens som setter r igang bestemte selvhelbredelseskrefter. For å stille en til-strekkelig UV-energi til disposisjon bør maksimumet ligge i nærh"Veten av denne bølgelengde. Da der ved gjennomtrengning gjennom huden eller foranliggende cellevev opptrer transmisjonstap som bevirker en forskyvning mot lengre bølger, foretrekkes maksima under 380 nm. Very surprisingly, it has been established that irradiation with this device leads to a very rapid healing of inflamed cellular tissue, and that also cellular tissue that is morbidly changed in other ways, e.g. by mutation, viruses or carcinogens, are regenerated. This effect not only occurs with inflammation and the like on the skin surface or just below it, but can also be achieved in the interior of the body by means of surface irradiation. This success is achieved with a UV radiation that lies in the very long-wave part of the UVA range, which has so far gone unnoticed. The wavelength of approx. 380 nm seems to constitute a spurring frequency that initiates specific self-healing powers. In order to make sufficient UV energy available, the maximum should lie in the vicinity of this wavelength. As there is transmission loss during penetration through the skin or underlying cell tissue which causes a shift towards longer waves, maxima below 380 nm are preferred.

Det er gunstig om emisjonsspektrumet faller så sterkt mot kortbølgeområdet at den relative energi ved 350 nm utgjør mindre enn 20 % av maksimumet.Herved blir UVA-stråleenergien konsentrert til det ønskede område. Dessuten blir pigmentdannelse, pigment-mørkning og erythemdannelse redusert desto mer, jo mindre strålings-andelen under 350 nm er. På denne måte blir hudens gjennomtrengelighet for stråling ikke påvirket og .eksponeringstiden ikke begrenset. It is advantageous if the emission spectrum falls so strongly towards the short-wave range that the relative energy at 350 nm is less than 20% of the maximum. This means that the UVA radiation energy is concentrated in the desired range. Furthermore, pigment formation, pigment darkening and erythema formation are reduced all the more, the smaller the proportion of radiation below 350 nm is. In this way, the permeability of the skin to radiation is not affected and the exposure time is not limited.

Disse virkninger kan også oppnås eller endog ytterligere forbedres ved hjelp av et filter som hovedsakelig frafiltrerer stråling under 340 nm og fortrinnsvis under 350 nm. These effects can also be achieved or even further improved by means of a filter which mainly filters out radiation below 340 nm and preferably below 350 nm.

For oppnåelse av en målrettet energisparende påvirkning bør To achieve a targeted energy-saving impact should

50 %-båndbredden av emisjonsspekteret ikke være større enn 30 nm og fortrinnsvis bare være ca. 20 nm. The 50% bandwidth of the emission spectrum should not be greater than 30 nm and should preferably only be approx. 20 nm.

I et foretrukket utførelseseksempel er det sørget for at strålingskilden dessuten utstråler IR-stråling i området mellom 6000 og 9000 nm. For avgivelse av denne IR-stråling kan der også anordnes en ytterligere strålingskilde. Den langbølgende IR-stråling tilsvarer en meget mild temperatur omtrent i området for kropps-temperaturen. Overraskende nok er det ved kombinasjon av denne IR-stråling med UVA-stråling ifølge oppfinnelsen mulig å bringe behandlingen av det sykelige cellevev enda raskere til en heldig avslutning. Dessuten bedres på denne måte bestrålingens dybde-virkning. In a preferred embodiment, it is ensured that the radiation source also emits IR radiation in the range between 6000 and 9000 nm. An additional radiation source can also be arranged to emit this IR radiation. The long-wave IR radiation corresponds to a very mild temperature approximately in the range of body temperature. Surprisingly, by combining this IR radiation with UVA radiation according to the invention, it is possible to bring the treatment of the diseased cell tissue to a successful conclusion even faster. In addition, the depth effect of the irradiation is improved in this way.

Hensiktsmessig ligger minst 50 % av den samlede IR-stråling Appropriately, at least 50% of the total IR radiation is located

i området mellom 6000 og 9000 nm. Energien skal derfor konsen-treres på de virkelig effektive spektralområder. in the range between 6000 and 9000 nm. The energy must therefore be concentrated on the truly effective spectral ranges.

Der finnes tallrike muligheter for frembringelse av UV-stråling i det ønskede område. Særlig gunstig er imidlertid en HG-lavtrykks-lysstofflampe fordi det ved egnet valg av lysstoffet There are numerous possibilities for producing UV radiation in the desired area. However, an HG low-pressure fluorescent lamp is particularly advantageous because, with a suitable choice of the fluorescent material

er mulig å sørge for at mesteparten av den utstrålte UVA-energi ligger i det ønskede område. For eksempel kan lysstoffet inneholde strontiumfluorborat og europium. En ytterligere fordel ligger i it is possible to ensure that most of the radiated UVA energy lies in the desired area. For example, the phosphor may contain strontium fluoroborate and europium. A further advantage lies in

at en slik lysstofflampe kan arbeide slik at.den avgir IR-stråling i området mellom 6000 og 9000 nm. that such a fluorescent lamp can work so that it emits IR radiation in the range between 6000 and 9000 nm.

Strålingskilden er fortrinnsvis stavformet og omgitt av en renneformet reflektor. Reflektoren øker strålingstettheten foran apparatet. The radiation source is preferably rod-shaped and surrounded by a trough-shaped reflector. The reflector increases the radiation density in front of the device.

Det utgjør en stor fordel om flere stavformede strålingskilder er anordnet tett ved siden av hverandre og med liten avstand fra apparatets stråleutgangsåpning. Dette gir et apparat for bestråling av store overflater av kroppen. Ved anvendelse av 5 til 20 stavformede strålingskilder med en lengde på 1,50 eller 1,80 meter er det også mulig å gjennomføre bestråling av hele kroppen. It is a great advantage if several rod-shaped radiation sources are arranged close to each other and at a short distance from the device's radiation exit opening. This provides an apparatus for irradiation of large surfaces of the body. By using 5 to 20 rod-shaped radiation sources with a length of 1.50 or 1.80 metres, it is also possible to carry out irradiation of the whole body.

Da strålingsfrembringerne bare avgir en svak varme eller slett ingen varme, kan pasienten føres meget tett inntil UVA-strålingskilden, hvorved der fås en tilsvarende høy strålings-tetthet. Alle trekk som tillater at pasienten føres tett inntil strålingsfrembringerne, er derfor gunstige. I en foretrukket utførelsesform er det sørget for at de i et omtrent horisontalt plan anordnede strålingskilder er dekket av en like over strålingskilden liggende, tilnærmet horisontal liggeplate som er gjennomtrengelig i det minste for UV-stråling over 350 nm. Derved fås automatisk en liten avstand mellom pasienten og strålingskildene. As the radiation generators only emit a weak heat or no heat at all, the patient can be brought very close to the UVA radiation source, whereby a correspondingly high radiation density is obtained. All features that allow the patient to be brought close to the radiation generators are therefore beneficial. In a preferred embodiment, it is ensured that the radiation sources arranged in an approximately horizontal plane are covered by an approximately horizontal lying plate lying just above the radiation source, which is permeable at least to UV radiation above 350 nm. This automatically creates a small distance between the patient and the radiation sources.

En annen mulighet består i at de i et omtrent horisontalt plan anordnede strålingskilder er anordnet i et hus som har ned-overrettet stråleutgangsåpning og kan beveges opp og ned ved hjelp av motor med tilhørende styring. Pasienten kan lett bestige et bestrålingsunderlag, hvoretter en hjelper kan senke huset til like over pasientens kropp. Another possibility is that the radiation sources arranged in an approximately horizontal plane are arranged in a housing which has a downward-directed beam output opening and can be moved up and down by means of a motor with associated control. The patient can easily climb onto an irradiation platform, after which an assistant can lower the housing to just above the patient's body.

Oppfinnelsen vil i det etterfølgende bli nærmere beskrevet under henvisning til foretrukne utførelseseksempler som er vist på tegningen. Fig. 1 viser emisjonsspekteret i UV-området for en strålingskilde som kan benyttes ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser emisjonsspekteret i IR-området for en strålingskilde som kan benyttes ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 er et skjematisk tverrsnitt gjennom et bestrålingsapparat i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4 er et skjematisk sideriss av en annen utførelsesform for et bestrålingsapparat. Fig. 5 viser en ytterligere utførelsesform for et bestrålings- The invention will subsequently be described in more detail with reference to preferred embodiments shown in the drawing. Fig. 1 shows the emission spectrum in the UV range for a radiation source that can be used according to the invention. Fig. 2 shows the emission spectrum in the IR range for a radiation source that can be used according to the invention. Fig. 3 is a schematic cross-section through an irradiation apparatus according to the invention. Fig. 4 is a schematic side view of another embodiment of an irradiation apparatus. Fig. 5 shows a further embodiment of an irradiation

apparat sett forfra. device seen from the front.

Fig. 6 er et tverrsnitt gjennom en som lysstofflampe utformet strålingskilde. Fig. 6 is a cross-section through a radiation source designed as a fluorescent lamp.

UV-stråling blir oppdelt i UVC-stråling på inntil 280 nm, UVB-stråling på mellom 280 og 315 nm og UVA-stråling på mellom 315 og 400 nm. Deretter følger det synlige lys inntil ca. 750 nm. Deretter kommer IR-området opp til ca. 10.000 nm. UV radiation is divided into UVC radiation of up to 280 nm, UVB radiation of between 280 and 315 nm and UVA radiation of between 315 and 400 nm. Visible light then follows until approx. 750 nm. The IR range then comes up to approx. 10,000 nm.

På fig. 1 og 2 er det for et foretrukket utførelseseksempel angitt hvorledes emisjonsspekteret kan være utformet i et bestrålingsapparat i henhold til oppfinnelsen. Til dette formål er den relative energi Ere^oppført som funksjon av bølgelengden X. Det viser seg at der i langbølgepartiet av UVA-strålingen foreligger en utpreget energitopp 1. Maksimumet 2 av energitoppen 1 ligger i området A, som strekker seg fra 367 til 385 nm, men fortrinnsvis er begrenset av verdiene 370 og 380 nm. På tegningen ligger maksimumet 2 på 371 nm. Den side 3 av toppen 1 som vender mot kortbølgepartiet av UVA-strålingen, avtar bratt, slik at der under 350 nm bare foreligger en liten strålingsenergi. Eventuelt kan der anvendes et filter 4 som hovedsakelig frafilterer strålingen under denne bølgelengde. Pigmentfarging, pigmentdannelse og erythemdannelse blir derfor i stor utstrekning unngått. Også In fig. 1 and 2, it is indicated for a preferred embodiment how the emission spectrum can be designed in an irradiation apparatus according to the invention. For this purpose, the relative energy Ere^ is listed as a function of the wavelength X. It turns out that in the long-wave part of the UVA radiation there is a distinct energy peak 1. The maximum 2 of the energy peak 1 lies in the area A, which extends from 367 to 385 nm, but is preferably limited by the values 370 and 380 nm. In the drawing, maximum 2 is at 371 nm. The side 3 of peak 1 which faces the short-wave part of the UVA radiation decreases steeply, so that below 350 nm there is only a small amount of radiation energy. Optionally, a filter 4 can be used which mainly filters out the radiation below this wavelength. Pigmentation, pigment formation and erythema formation are therefore largely avoided. Also

siden 5 av toppen 1 faller forholdsvis bratt, slik at der bare utstråles liten energi over 400 nm. Tilsammen fås der således en topp 1 som har en 50%-båndbredde 6 på 19 ran. Nesten hele utstrålingen i UVA-området er derfor konsentrert til mellom 360 og 390 nm. side 5 of peak 1 falls relatively steeply, so that only little energy above 400 nm is radiated. Altogether, a peak 1 is thus obtained which has a 50% bandwidth 6 of 19 rans. Almost all radiation in the UVA range is therefore concentrated at between 360 and 390 nm.

Mens strålingen i området for det synlige lys og kortbølge-partiet av IR-strålingen er forholdsvis liten, foreligger der i langbølgepartiet av IR-strålingen en ytterligere topp 7 i emisjonsspekteret, hvor hovedparten utstråles i det skraverte område 8, dvs. mellom 6000 og 9000 nm. While the radiation in the area for visible light and the short-wave part of the IR radiation is relatively small, in the long-wave part of the IR radiation there is a further peak 7 in the emission spectrum, where the majority is emitted in the shaded area 8, i.e. between 6000 and 9000 n.m.

På fig. 3 er der vist en utførelsesform for et bestrålingsapparat ifølge oppfinnelsen. Det dreier seg om et liggemøbel 10 hvor et hus 11 hviler på et stativ 12 og oventil er dekket av en liggeplate 13 som slipper igjennom i det minste den stråling som her er av interesse. In fig. 3 shows an embodiment of an irradiation apparatus according to the invention. It is a piece of furniture 10 where a housing 11 rests on a stand 12 and the top is covered by a lying plate 13 which lets through at least the radiation that is of interest here.

I huset er der anordnet HG-lavtrykks-lysstofflamper 14 i In the house there are HG low-pressure fluorescent lamps 14 in

hver sin renneformede reflektor 15 på en slik måte at strålingen avgis oppover. Lysstoffrørene er anordnet så tett sammen at avstanden mellom dem er mindre enn rørenes diameter. Også avstanden each a channel-shaped reflector 15 in such a way that the radiation is emitted upwards. The fluorescent tubes are arranged so close together that the distance between them is smaller than the diameter of the tubes. Also the distance

til undersiden av liggeplaten 13 er mindre enn diameteren. Liggeplaten 13 kan også tjene som filter, f.eks. for frafiltrering av stråling under 340 eller 350 nm. Ved behandlingen legger pasienten seg på liggeplaten 13 slik at hele hans kropp treffes av strålingen fra toppen 1 og området 8. until the underside of the lying plate 13 is smaller than the diameter. The lying plate 13 can also serve as a filter, e.g. for filtering out radiation below 340 or 350 nm. During the treatment, the patient lies down on the lying plate 13 so that his whole body is hit by the radiation from the top 1 and the area 8.

På fig. 4 er der vist et annet bestrålingsapparat 20, hvis hus 21 har en lignende innvendig oppbygning som huset 11, men har en nedadrettet stråleutgangsåpning. Huset henger i tau 22 og 23 som er ført via vendetrinser 24, 25 og 26 til en vinsj 27 som In fig. 4 shows another irradiation device 20, the housing 21 of which has a similar internal structure to the housing 11, but has a downward-directed beam exit opening. The house hangs from ropes 22 and 23 which are led via pulleys 24, 25 and 26 to a winch 27 which

kan drives av en motor 28. Denne har en fjernstyring 29. Huset er anordnet over en liggebenk 30 og kan ved betjening av fjern-styringsinnretningen 29 senkes fra den med fullt opptrukne linjer tegnede stilling, som tillater en pasient å stige opp på benken, til den stiplede stilling, hvor stråleutløpsåpningen ligger like over pasienten. can be driven by a motor 28. This has a remote control 29. The housing is arranged above a reclining bench 30 and can, by operating the remote control device 29, be lowered from the position drawn with solid lines, which allows a patient to climb onto the bench, to the dashed position, where the beam outlet opening is just above the patient.

I utførelsesformen på fig. 5 er der vist et bestrålingsapparat 40 som har et i sirkelform bøyd lysstoffrør 41 som kilde for UVA-stråling og i midten har en ytterligere strålingskilde 42 som avgir IR-stråling i langbølgepartiet, f.eks. en svakt opp-varmet metallplate. Dessuten er der i dette apparat anordnet en av/på-bryter 43, et tidskoblingsur 44 og varsellamper 45. Slike elementer kan også være anordnet i apparatene 10 og 20. In the embodiment of fig. 5 shows an irradiation device 40 which has a fluorescent tube 41 bent in a circular shape as a source of UVA radiation and in the middle has a further radiation source 42 which emits IR radiation in the long-wave range, e.g. a slightly heated metal plate. In addition, an on/off switch 43, a timer 44 and warning lights 45 are arranged in this device. Such elements can also be arranged in the devices 10 and 20.

Fig. 6 viser en HG-lavtrykks-lysstofflampe 14 i tverrsnitt. Fig. 6 shows a HG low-pressure fluorescent lamp 14 in cross-section.

En glasskappe 16, som samtidig kan tjene som filter for stråling under 350 nm, bærer på innersiden et lysstoffskikt 17 som inneholder strontiumfluorborat og europium. Det indre rom 18 av lampen er fylt med kvikksølvdamp under atmosfærisk trykk. Ved endene er der anordnet elektroder 19. En slik lampe kan avgi et spektrum som vist på fig. 1. Lampen kan også arbeide med en slik ytelse at den ønskede IR-stråling i henhold til fig. 2 avgis. A glass cover 16, which can also serve as a filter for radiation below 350 nm, carries on the inside a phosphor layer 17 containing strontium fluoroborate and europium. The inner space 18 of the lamp is filled with mercury vapor under atmospheric pressure. Electrodes 19 are arranged at the ends. Such a lamp can emit a spectrum as shown in fig. 1. The lamp can also work with such a performance that the desired IR radiation according to fig. 2 is issued.

Claims

1. Medical irradiation device with a radiation source whose emission spectrum (energy distribution over wavelength) has a maximum in the UVA range, characterized by the maximum lying between 367 and 385 nm. 2. Irradiation device as specified in claim 1, characterized in that the maximum is between 370 and

380 nm.

3. Irradiation device as specified in claim 1 or 2, characterized in that the maximum lies between 370 and 372 nm.

4. Irradiation device as specified in claim 3, characterized in that the emission spectrum falls so strongly towards the short-wave range that the relative energy at 350 nm is less than 20% of the maximum.

5. Irradiation device as stated in one of the preceding claims, characterized by a filter (4, 13, 16) which mainly filters out radiation below 340 nm.

6. Irradiation device as stated in claim 5, characterized in that the filter (4, 13, 16) mainly filters out radiation below 350 nm.

7. Irradiation device as stated in one of the preceding claims, characterized in that the 50% bandwidth of the emission spectrum is not greater than 30 nm.

8. Irradiation device as stated in claim 6, characterized in that the 50% bandwidth of the emission spectrum is approx. 20 nm.

9. Irradiation device as specified in one of claims 1-8, characterized in that the radiation source (14) also emits IR radiation in the range between 6000 and 9000 nm.

10. Irradiation device as stated in one of claims 1-8, characterized in that it contains a further radiation source (42) which emits IR radiation in the range between 6000 and 9000 nm.

11. Irradiation device as stated in claim 9 or 10, characterized in that at least 30% of the entire IR radiation lies in the range between 6000 and 9000 nm.

12. Irradiation device as stated in claim 11, characterized in that at least 50% of the entire IR radiation lies in the range between 6000 and 9000 nm.

13. Irradiation device as stated in one of the preceding claims, characterized in that the radiation source comprises a Hg low-pressure fluorescent lamp (14, 41).

14. Irradiation device as stated in claim 13, characterized in that the fluorescent substance contains strontium fluoroborate and europium.

15. Irradiation device as stated in one of the preceding claims, characterized in that the radiation source (14) is rod-shaped and surrounded by a trough-shaped reflector (15).

16. Irradiation device as stated in one of the preceding claims, characterized in that several rod-shaped radiation sources (14) are arranged close to each other and at a small distance from the device's radiation exit opening.

17. Irradiation device as specified in one of claims 1-16, characterized by radiation sources (14) arranged in an approximately horizontal plane, is covered by an approximately horizontal lying plate (13) lying just above the radiation sources, which is permeable at least to UV radiation above 3 50 nm.

18. Irradiation apparatus as specified in one of claims 1-16, characterized in that the radiation sources arranged in an approximately horizontal plane are arranged in a housing (21) which has a downward-facing beam outlet opening and can be moved up and down using a motor (28) and associated steering (29).