Einrichtung zur photodynamischen Behandlung von Erkrankungen des Gewebes und/oder Organen von Lebewesen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur photodynamischen, auf ein Zusammenwirken mit biophotochemische Effekte auslösenden Farbstoffen beruhende Behandlung von Erkrankungen des Gewebes und/oder Organen von Lebewesen, wie z.B. praemaligner Keratosen und/oder ähnliche Erkrankungen der Haut, bei welcher eine Lichtquelle vorgesehen ist, wobei die Lichtquelle durch wenigstens eine Leistungs- Leuchtdiode gebildet ist, die vorzugsweise eine Leistungsdichte von 20 - 200 mW/cm2, insbesondere von 100 mW/cm2, aufweist.
Als Lichtquellen für die Behandlung von Gewebe- und/oder Organerkrankungen sind auf die Farbstoffe abgestimmte Schmalbandlichtquellen oder Laser bekannt. Um den für eine Zerstörung der erkrankten, z.B. karzinogenen, Zellen erforderlichen biophotochemischen Prozess sicherzustellen, sind bei den bekannten Schmalbandlichtquellen die für die erforderliche Behandlung erforderlichen Leistungsdichten nur unter gleichzeitiger hoher Wärmeabstrahlung realisierbar, was für den Patienten sehr schmerzhaft ist und u.U. zu Verbrennungen führen kann.
Diese Probleme sind bei der Verwendung einer Laserlichtquelle zwar vermieden, jedoch sind solche Therapiegeräte in ihrer Konzeption aufwändig und demgemäß sehr kostspielig.
Nachteilig an bekannten Vorrichtungen zur Behandlung von Gewebe mit Strahlung ist, dass bei diesen keine objektive Bewertung der Wirkung der Bestrahlung auf das Gewebe festgestellt werden kann. Die Art der Behandlung hängt weitestgehend von der subjektiven Beurteilung des Behandlungsvorgangs durch den behandelnden Arzt ab. Somit auch vom Erinnerungsvermögen und der Erfahrung des Arztes. Hinzu kommt, dass der Arzt nicht während der Behandlung wechseln sollte, da ein neuer Arzt keine Veränderungen zwischen aufeinander folgenden Behandlungen feststellen kann. Auch kann der behandelnde Arzt keinen direkten, nachvollziehbaren Einfluss auf eine momentan durchgeführte Behandlung nehmen. Die Behandlungen werden aufgrund von Erfahrung durchgeführt. Die Behandlungsdauer richtet sich ebenfalls nach Erfahrungswerten, wodurch es im Regelfall zu übermäßig langen Behandlungen und somit zu unnötig langer Bestrahlung kommt.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der nur eine sehr geringe Leistung in Form
von Wärme auf den Patienten abgestrahlt wird, und bei der eine Wirkung der Strahlung auf den Patienten möglichst objektiv festgestellt bzw. bewertet werden kann, und zu deren Betrieb nur wenig elektrische Energie erforderlich ist und die geringe Kosten verursacht.
Erfmdungsgemäß wird dies bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, dass wenigstens ein Sensor, zur Aufnahme der von der bestrahlten Fläche reflektierten Strahlung, vorgesehen ist.
Dadurch kann die Wirkung der Behandlung auf den Patienten bzw. die Haut des Patienten messtechnisch objektiv kontrolliert bzw. überwacht werden. Dadurch kann die von der bestrahlten Fläche reflektierte Strahlung detektiert werden, und somit auch die von der bestrahlten Fläche absorbierte Strahlung festgestellt werden. Dadurch ist es etwa möglich den Verbrauch des Farbstoffs festzustellen und die Behandlungsdauer besser als bisher möglich zu steuern, wobei vermieden werden kann, den Patienten länger als notwendig der Strahlung auszusetzen. Dadurch kann eine Reaktion der Haut bzw. des Gewebes auf die Behandlung festgestellt, aufgenommen und/oder bei der Behandlung berücksichtigt werden, etwa durch Anpassung der Lichtstärke und/oder Regelung der Pulsbreite. Durch den Einsatz einer Rotlichtquelle in Form einer LED kann auf einfache Weise die erforderliche Leistungsdichte aufgebracht werden, wobei sich eine nur sehr geringe Wärmebelastung für den Patienten ergibt und keine Gefahr von Verbrennungen gegeben ist.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Sensor und/oder die Öffnung einer dem Sensor zugeordneten optischen Vorrichtung, insbesondere einer Vorrichtung zur optischen Strahllenkung, vorzugsweise umfassend ein Prisma und/oder eine optische Faser, in den Bereich der maximalen Leistungsdichte der Leistungs- Leuchtdiode ausgerichtet ist. Dadurch wird der Behandlungsbereich, welcher der höchsten Strahlungsdosis ausgesetzt ist betrachtet, wodurch verhindert werden kann, dass andere Hautpartien einer höheren Strahlungsdosis und/oder Intensität ausgesetzt sind, als der delektierten.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Sensor und/oder die optische Vorrichtung im Wesentlichen parallel und/oder benachbart zu der wenigstens einen Leistungs- Leuchtdiode, angeordnet ist, wobei die Sensorrichtung des Sensors und/oder der optischen Vorrichtung von der Lichtquelle weg gerichtet ist, wobei insbesondere ein Verbund aus Lichtquelle und Sensor und/oder optischer Vorrichtung vorgesehen ist. Durch einen gemeinsamen Aufbau bzw. einer gemeinsamen Anordnung von Lichtquelle und Sensor können Fehlanpassungen, welche zu einem verfälschten Messergebnis
fuhren könnten, weitestgehend vermieden werden. Dadurch kann ein einfaches und kompaktes Gerät geschaffen werden, welches ohne aufwändige Justagen schnell, einfach und unter Vermeidung möglicher Fehlerquellen einsatzbereit ist.
Dabei kann es zweckmäßig sein, dass der wenigstens eine Sensor mit wenigstens einer Auswerteeinheit, zur Erzeugung einer numerischen und/oder graphischen Kenngröße, insbesondere der Intensität der detektierten reflektierten Strahlung, verbunden ist. Dadurch kann mittels einer numerischen und/oder graphischen Kenngröße der Behandlungsverlauf dokumentiert werden. Diese Daten können für einen Vergleich mit vergangenen und/oder zukünftigen Behandlungen archiviert werden, um einen Behandlungsfortschritt zu dokumentieren, und/oder zur objektiv nachvollziehbaren Regelung bzw. Steuerung der Lichtquelle dienen.
Weiters kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Sensor und/oder die wenigstens eine Auswerteeinheit mit wenigstens einer Speichereinheit, zum Speichern der vom Sensor aufgenommenen und/oder den von der Auswerteeinheit ausgegebenen Werten und/oder Daten, verbunden ist. Dadurch können die ermittelten Größen bzw. Kennwerte einfach und schnell archiviert werden, wobei bei geeigneter Wahl des Speichermediums auch ein schneller und unkomplizierter Zugriff gewährleistet sein kann.
In Weiterführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Sensor und/oder die wenigstens eine Auswerteeinheit mit wenigstens einer Regeleinheit, zur Regelung der Intensität, der Frequenz und/oder der Pulsbreite der abgegebenen Strahlung, verbunden ist. Dadurch kann direkt mittels der ermittelten Kenngrößen die Lichtquelle geregelt werden. Dabei können, etwa mittels einer speziellen Software und/oder einer mechanisch und/oder elektronisch diskret aufgebauten Regelstrecke, die Erkenntnisse vorrangehender Untersuchungen Berücksichtigung finden, wodurch die Behandlung weiter verbessert wird und die Belastung für den Patienten, etwa durch verringerte Bestrahlungsdauer oder Intensität, verringert werden kann.
Wird in Weiterbildung der Erfindung wenigstens ein Modulationsgenerator zur Modulation der Leistung der wenigstens einen Leistungs-Leuchtdiode vorgesehen, so kann die wenigstens eine Leistungs-Leuchtdiode im Pulsbetrieb betrieben werden, wodurch bei gleicher Leistungsdichte die Wirkung auf das zu behandelnde Gewebe verstärkt wird.
Zur Erhöhung der Leistungsdichte pro Flächeneinheit kann es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft sein, wenn der wenigstens einen Leistungs-Leuchtdiode eine Optik,
z.B. eine Fokussierlinse, zugeordnet ist. Dadurch ist es möglich den bei Leistungs- Leuchtdioden üblicherweise vorhandenen Strahlungswinkel von ca. 150° auf z.B. ca. 6° einzuengen und damit die Leistungsdichte innerhalb des Strahlungskegels entsprechend zu erhöhen, sodass trotz erhöhter Leistungsdichte ein unproblematischer Abstand zwischen der Leistungs-Leuchtdiode und dem Patienten eingehalten werden kann.
Zur Verbesserung der Wärmebilanz im Bestrahlungsbereich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die wenigstens eine Leistungs-Leuchtdiode mit einem Wärmeleitkörper wärmeleitend, z.B. über eine Schichte einer Wärmeleitpaste, verbunden ist.
Eine besonders bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung besteht darin, dass die wenigstens eine Leistungs-Leuchtdiode als Leistungs- Leuchtdiode mit einer Frequenz von 4.1014 bis 6.1014 Hz ausgebildet ist. Elektromagnetische Strahlung im angegebenen Frequenzband wird von Wasser, wie es in den Zellen vorkommt, kaum bis gar nicht absorbiert und gelangt so am effektivsten bis zu den erkrankten Zellen, in welchen der Farbstoff in erhöhtem Ausmaß eingelagert ist, ohne das umgebende Gewebe zu erwärmen.
Umfasst die Lichtquelle - in Weiterbildung der Erfindung - mehrere, gegebenenfalls zwei, Leistungs-Leuchtdioden, welche in Strahlrichtung zueinander geneigt angeordnet sind, so kann über die Bestrahlungsfläche eine weitgehend gleichmäßige Leistungsdichte erreicht werden. m Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Lichtquelle durch eine Nebeneinander- Anordnung von Leistungs-Leuchtdioden, z.B. in Form eines Bündels von mehreren Leistungs-Leuchtdioden, gebildet ist. Hiedurch kann die Größe der Bestrahlungsfläche in einfacher Weise an die Größe der Behandlungsfläche angepasst werden.
In Weiterfuhrung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Leistungs- Leuchtdioden der Nebeneinander-Anordnung gegeneinander verstellbar angeordnet sind, z.B. radial zu wenigstens einer zentrisch angeordneten Leistungs-Leuchtdiode. Dadurch ist es möglich, das Licht auf Punkte in verschiedenen Entfernungen bzw. auf Bereiche unterschiedlicher räumlicher Ausdehnung, unter Gewährleistung einer über der Bestrahlungsfläche möglichst gleichmäßigen Leistungsdichte einzustellen.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die Wärmeleitkörper durch Stangen, vorzugsweise aus Aluminium, gebildet sind, auf deren einen Stirnseite jeweils eine Leistungs-Leuchtdiode angeordnet ist und deren zweite Stirnseiten in einer Isolierplatte gehalten sind. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die beim Betrieb der Leistungs-
Leuchtdioden entstehende Wärme sicher entgegen der Strahlungsrichtung der Leistungs- Leuchtdioden abgeführt und über die Wärmeleitkörper abgestrahlt wird. Dadurch ergibt sich für den Patienten eine nur sehr geringe Wärmebelastung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass diese ein Bündel von um eine zentrale Leistungs-Leuchtdiode angeordnete Leistungs- Leuchtdioden umfasst, wobei die stangenförmigen Wärmeleitkörper in Richtung zu deren die Leistungs-Leuchtdiode tragenden Enden gegen den Wärmeleitkörper der zentralen Leistungs- Leuchtdiode konvergieren. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Strahlungskegel der einzelnen mit z.B. Fokussierlinsen versehene Leistungs-Leuchtdioden konvergieren und sich über die gesamte, von dem Bündel Leistungs-Leuchtdioden bestrahlte Fläche in einfacher Weise eine weitgehend gleiche Leistungsdichte ergibt.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wärmeleitkörper der äußeren Leistungs-Leuchtdioden durch in Umfangsrichtung des Bündels wirkende Federn zusammengehalten sind, auf dem Wärmeleitkörper der zentralen Leistungs- Leuchtdiode ein Spreizkörper axial verschiebbar und feststellbar gehalten ist, der mit Ausnehmungen versehen ist, in denen die Wärmeleitkörper der äußeren Leistungs- Leuchtdiode des Bündels eingreifen und an den radial inneren Begrenzungen dieser Ausnehmungen zumindest in dem, den Leistungs-Leuchtdioden näheren Bereichen zur Anlage bringbar sind. Dadurch lässt sich die von der Einrichtung in einem bestimmten Abstand bestrahlte Fläche in konstruktiv besonders einfacher Weise justieren und damit auch die Leistungsdichte der Strahlung in der bestrahlten Fläche.
In diesem Zusammenhang kann in Weiterführung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Wärmeleitkörper der äußeren Leistungs-Leuchtdioden zwischen deren die Leistungs-Leuchtdiode tragenden Enden und einer in Umfangsrichtung des Bündels wirkenden Feder an einem auf dem Wärmeleitkörper der zentralen Leistungs-Leuchtdiode aufgeschobenen Ring anliegen. Dadurch ist für die äußeren Wärmeleitkörper ein definierter Auflagepunkt festgelegt.
Eine Variante der Erfindung kann darin bestehen, dass die Leistungs- Leuchtdioden an einem, vorzugsweise massiven, Formkörper, insbesondere aus Metall oder Metallkeramik, wie z.B. Aluminium oder Al2O3, angeordnet sind. Dadurch kann eine besonders einfache und kostengünstige Ausführung erreicht werden.
Dabei kann es zweckmäßig sein, dass die Leistungs-Leuchtdioden mittels Justierelemente mit dem Formkörper verbunden sind. Dadurch ist eine Verstellung der
Leistungs-Leuchtdioden am Formkörper, und damit eine nachträgliche Feinjustage der zu beleuchtenden Fläche möglich.
Weiters kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass an dem Formkörper ein Kühlkörper angeordnet ist. Dadurch wird eine verbesserte Wärmeabfuhr von dem Formkörper erreicht. hi Weiterfuhrung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Anordnung von Wärmeleitkörpern und Leistungs-Leuchtdioden von einem Gehäuse umgeben sind, das an der von der Isolierplatte abgekehrten Stirnseite mit einer vorzugsweise verstellbar gehaltenen Fokussierhülse versehen ist. Dadurch kann der austretende Lichtstrahl noch nachfokussiert bzw. homogenisiert werden.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen besonders bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig.l schematisch eine erfindungsgemäße Einrichtung;
Fig.2 ein Detail eines Spreizkörpers der Einrichtung gemäß Fig. 1;
Fig.3 eine Stirnansicht der Isolierplatte der Einrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung der Isolierplatte der Einrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 5 schematisch eine weitere Ausftihrungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung in Draufsicht;
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung; und
Fig. 7 ein Detail einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Sensor.
Die Fig. 1 bis 7 zeigen Ausfuhrungsbeispiele bzw. Details einer Einrichtung zur photodynamischen, auf ein Zusammenwirken mit biophotochemische Effekte auslösenden Farbstoffen beruhende Behandlung von Erkrankungen des Gewebes und/oder Organen von Lebewesen, wie z.B. praemaligner Keratosen und/oder Melanome der Haut, bei welcher eine Lichtquelle vorgesehen ist, wobei die Lichtquelle durch wenigstens eine Leistungs- Leuchtdiode 4 gebildet ist, die vorzugsweise eine Leistungsdichte von 20 - 200 mW/cm2, insbesondere von 100 mW/cm2, aufweist, wobei wenigstens ein Sensor 30, zur Aufnahme der von der bestrahlten Fläche reflektierten Strahlung, vorgesehen ist.
Dadurch kann die Wirkung der Behandlung auf den Patienten bzw. die Haut des Patienten messtechnisch objektiv kontrolliert bzw. überwacht werden. Dadurch kann die von der bestrahlten Fläche reflektierte Strahlung detektiert werden, und somit auch die von der bestrahlten Fläche absorbierte Strahlung festgestellt werden. Dadurch ist es etwa möglich
den Verbrauch des Farbstoffs festzustellen und die Behandlungsdauer besser als bisher möglich zu steuern, wobei vermieden werden kann, den Patienten länger als notwendig der Strahlung auszusetzen. Dadurch kann eine Reaktion der Haut bzw. des Gewebes auf die Behandlung festgestellt, aufgenommen und/oder bei der Behandlung berücksichtigt werden, etwa durch Anpassung der Lichtstärke und/oder Regelung der Pulsbreite. Durch den Einsatz einer Rotlichtquelle in Form einer LED 4 kann auf einfache Weise die erforderliche Leistungsdichte aufgebracht werden, wobei sich eine nur sehr geringe Wärmebelastung für den Patienten ergibt und keine Gefahr von Verbrennungen gegeben ist.
Eine erfindungsgemäße Einrichtung umfasst wenigstens einem Sensor 30 zur Aufnahme der von der bestrahlten Fläche reflektierten Strahlung, wobei auch zwei oder mehr Sensoren 30 vorgesehen sein können. Erfindungsgemäße Sensoren 30 können etwa Fotodioden, Fototransistoren, Fotowiderstände, Fotozellen oder auch Solarzellen umfassen.
Ein derartiger Sensor 30 ist derart angeordnet, dass dieser die von der bestrahlten Fläche reflektierte Strahlung aufnehmen kann. Dabei kann vorgesehen sein, den Sensor 30 selbst zur bestrahlten Fläche hin auszurichten, als auch den Sensor 30 an einer anderen Stelle der Einrichtung anzuordnen und die von der bestrahlten Fläche reflektierte Strahlung mittels einer optischen Vorrichtung 31 zum Sensor 30 hin zu leiten. Eine derartige optische Vorrichtung 31 zur Strahllenkung kann etwa ein oder mehrere Prismen umfassen und/oder eine oder mehrere optische Fasern 32, etwa Glasfasern und/oder Acrylfasern. Durch Verwendung einer optischen Vorrichtung 31 ist es möglich, den Sensor 30 entfernt von der Lichtquelle anzuordnen. Da die Lichtquelle in der Regel auch Wärme produziert, kann durch Anordnung des Sensors 30 entfernt von der Lichtquelle eine Beeinflussung des Sensors 30 durch Wärme weitestgehend vermieden werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Sensor 30 und/oder die Öffnung der dem Sensor 30 zugeordneten optischen Vorrichtung 31, in den Bereich der maximalen Leistungsdichte der Leistungs- Leuchtdiode 4 ausgerichtet ist. Dies kann durch starre Ausrichtung der optischen Vorrichtung 31 oder des Sensors 30 erreicht werden, oder Justage und/oder Kalibrierung der Einrichtung vor Beginn einer Behandlung, bei beweglichen Sensoren 30 und/oder optischen Vorrichtungen 31.
Fig. 6 zeigt einen lediglich besonders bevorzugten Aufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung in einer schematischen Darstellung, wobei einige der Komponenten als funktioneller Block dargestellt sind. Der Sensor 30 ist bei dieser besonderen Einrichtung mittels einer, durch eine optische Faser 32 gebildeten, optischen Vorrichtung 31
verbunden. Die dem Sensor 30 abgewandte Öffnung der optischen Vorrichtung 31 ist auf die zu bestrahlende Fläche gerichtet, wobei bei Bestrahlung der Fläche, die von der Fläche reflektierte Strahlung detektiert werden kann. Bevorzugt ist vorgesehen, die Strahlung im Bereich der maximalen Strahlungsdichte zu detektieren. Es kann bei einer Vorrichtung gemäß der Fig. 6 auch vorgesehen sein, den Ort der Strahlungsaufhahme zu variieren. So kann etwa die reflektierte Strahlung an bestimmten eventuell interessanten Stellen detektiert werden, welche außerhalb des Bereichs der maximalen Strahlungsdichte liegen. Etwa kann bei Behandlung mehrerer kranker Hautstellen, welche von der Lichtquelle bestrahlt werden, festgestellt werden, welche Strahlung an unterschiedlichen Stellen reflektiert wird. Dabei kann es auch vorteilhaft sein mehrere Sensoren 30 vorzusehen. Es kann auch vorgesehen sein einen einzelnen Sensor 30 mittels einer umschaltbaren optischen Vorrichtung 31 mit mehreren optischen Fasern 32 zu verbinden und in einem zeitlichen Multiplexverfahren zu betreiben, wobei dann zeitlich hintereinander die unterschiedlichen optischen Fasern 32 und damit auch die unterschiedlichen Messpunkte abgefragt werden.
Der Sensor 30 kann mit wenigstens einer Auswerteeinheit 33, zur Erzeugung einer numerischen und/oder graphischen Kenngröße, insbesondere der Intensität der detektierten reflektierten Strahlung, verbunden sein. Eine derartige Auswerteeinheit 33 kann etwa eine numerische Anzeige aufweisen, es kann aber auch ein Zeigerinstrument, eine graphische Verlaufsanzeige oder ein Drucker angeschlossen sein. Die ermittelten Daten können auch zur Weiterverarbeitung mit einer weiteren Baugruppe vorbereitet werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit 33 einen D/A- Wandler und/oder einen Buscontroller bzw. eine Busschnittstelle umfasst. Bevorzugt ist, wie bereits dargelegt, vorgesehen die Intensität der reflektierten Strahlung aufzunehmen. Bei Verwendung einer schmalbandigen Lichtquelle kann dies ausreichend sein. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein eine Lichtquelle in Form von Leistungs-LEDs 4 vorzusehen, welche Licht im Bereich von 640 - 643 nm abstrahlen. Bei Verwendung einer breitbandigen Lichtquelle kann es vorgesehen sein, auch die spektrale Verteilung der reflektierten Strahlung aufzunehmen. Auch kann vorgesehen sein die Leistungsdichte an der bestrahlten Oberfläche mit dem Sensor 30 zu bestimmen.
Bevorzugt ist vorgesehen, den wenigstens einen Sensor 30 und/oder die wenigstens eine Auswerteeinheit 33 mit wenigstens einer Speichereinheit 34 zu verbinden. Mittels einer Speichereinheit 34 können die Daten des Sensors 30 bzw. die von der Auswerteeinheit 33 gelieferten Kenngrößen gespeichert werden. Bei einer Speichereinheit 34
kann es sich im einfachsten Fall um einen Drucker handeln, wobei die Daten dann in Papierform gespeichert werden. Bevorzugt ist ein digitales Speichermedium vorgesehen, etwa ein Halbleiterspeicher, ein Magnetspeicher und/oder ein optischer Speicher, etwa Festplatten und/oder CDs bzw. DVDs.
Der Sensor 30 und/oder die wenigstens eine Auswerteeinheit 33 ist bevorzugt mit wenigstens einer Regeleinheit 35, zur Regelung der Intensität, der Frequenz und/oder der Pulsbreite der abgegebenen Strahlung, verbunden.
Es kann vorgesehen sein die Auswerteeinheit, den Sensor 30, die Regeleinheit 35 und/oder die Speichereinheit 34 als zumindest teilweise kombinierte bzw. integrierte Einheit auszuführen, wobei dann eine kombinierte Einheit die Funktionen einer oder mehrere der vorstehend aufgeführten Einheiten umfasst. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Komponenten in ein Computersystem als Hardware und/oder Software zu implementieren.
Bei einer Anordnung gemäß der Fig. 6 ist es daher möglich die von einer bestrahlten Fläche, etwa der Hautoberfläche 36, reflektierte Strahlung zu detektieren, dies in Form eines diskreten Zahlenwertes, einer Graphik, eines Verlaufes und/oder einer Tendenz darzustellen bzw. auszugeben. Die derart ermittelten Werte für spätere Vergleiche bzw. Auswertungen zu speichern und/oder aufgrund der ermittelten Daten bzw. Kenngrößen direkten regelnden Einfluss auf die Bestrahlung der Hautoberfläche 36 nehmen. Etwa durch Anpassung der Leistungsdichte bzw. der Intensität, der Bestrahlungsdauer, der Frequenz und/oder der Pulsdauer. Durch Anpassung einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Größen kann etwa auch eine Anpassung an die Behandlung unterschiedlicher Krankheiten erreicht werden, da unterschiedliche der behandelbaren Krankheiten unterschiedlich auf die Bestrahlung reagieren.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist der Sensor 30 und/oder die optische Vorrichtung 31 zwischen den Leistungs- Leuchtdioden 4 mit Blickrichtung bzw. Sensorrichtung im Wesentlichen parallel zur Strahlrichtung der Leistungs-LEDs 4 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass zwischen den Leistungs-LEDs 4 direkt der Sensor 30, als auch eine optische Vorrichtung 31 angeordnet sein. Ein Vorteil dieser speziellen, lediglich besonders bevorzugten Anordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung ist, dass die Sensorrichtung dabei immer in den Bereich der maximalen Leistungsdichte der Leistungs- Leuchtdiode 4 ausgerichtet ist. Die Leistungs- LEDs 4 bilden bei dieser Ausführungsform einen Verbund mit dem Sensor 30 und/oder der
optischen Vorrichtung 31. Dadurch können Fehleinstellungen bzw. Fehlanpassungen weitestgehend verhindert werden. Weiters kann dadurch der Aufbau und die Inbetriebnahme beschleunigt werden. Eine Einrichtung gemäß Fig. 7 kann etwa bevorzugt wie eine Einrichtung gemäß Fig. 5 aufgebaut sein, wobei eine Einrichtung gemäß Fig. 5 keinen Sensor bzw. keine optische Vorrichtung mit einem Sensor aufweist.
In der weiteren Folge werden bevorzugte Ausführungen erfindungsgemäßer Einrichtungen beschrieben, wobei eine jede dieser Ausführungsformen mit einem erfindungsgemäßen Sensor gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann.
Die Einrichtung gemäß der Fig. 1 weist ein Bündel von an einer Isolierplatte 1 gehaltene Wärmeleitkörper 2 auf, an deren von der Isolierplatte 1 abgekehrten Stirnseiten Leistungs-Leuchtdioden 4 angebracht sind.
Durch diese Isolierplatte 1 hindurch sind lediglich abschnittweise dargestellte elektrische Leitungen 3 hmdurchgeführt, die z.B. über einen Modulationsgenerator mit einer - nicht dargestellten - Energieversorgungseinrichtung verbunden sind. Der fakultativ vorgesehene Modulationsgenerator ermöglicht z.B. einen Impulsbetrieb der Dioden 4. Ein derartiger Impulsbetrieb der Leistungs-Leuchtdioden 4 wirkt sich deshalb besonders vorteilhaft auf die Behandlung aus, weil solcherart bei gleicher Leistungsdichte die Wirkung auf das zu behandelnde Gewebe besonders verstärkt werden kann. Die Leistungs- Leuchtdioden 4 sind dabei wärmeleitend mit den Wärmeleitkörpern 2, z.B. über eine Wärmeleitpaste, verbunden.
Diese äußeren Wärmeleitkörper 2, eines gemäß Fig. 1 aus sieben Wärmeleitkörpern bestehenden Bündels sind mit ihren zweiten Endbereichen in Vertiefungen der Isolierplatte 1 gehalten, wobei diese Enden der Wärmeleitkörper 2 bombiert sind und in entsprechend gegengleich ausgebildeten Vertiefungen 5 der Isolierplatte 1 eingreifen und in diesen abgestützt sind. Zur Sicherung der Wärmeleitkörper 2 sind in deren der Isolierplatte 1 zugekehrten Enden Gewindebohrungen 6 angeordnet, in die Schrauben 7 eingreifen. Dabei sind die Köpfe der den äußeren Wärmeleitkörpern 2 zugeordneten Schrauben 7 auf an der Außenseite der Isolierplatte 1 angebrachten Zylinderabschnitten 8 abgestützt, die an der Isolierplatte 1, z.B. mit Schrauben (nicht dargestellt), befestigt sind. Dabei sind diese Zylinderabschnitte 8 mit Langlöchern 9 versehen, deren längere Achse in radialer Richtung der Isolierplatte 1 verlaufen, wobei diese Langlöcher von den Schrauben 7 durchsetzt sind.
Der zentrale Wärmeleitkörper 2 ist an der Isolierplatte 1 mit einer eine Bohrung 20 durchsetzenden Schraube 7 fixiert.
Dadurch ist es möglich, die äußeren Wärmeleitkörper 2 in einer gegen den zentralen Wärmeleitkörper 2 geneigten Lage sicher mittels der Schrauben 7 zu fixieren.
Auf dem zentralen Wärmeleitkörper 2 ist ein Spreizkörper 10 verschiebbar gehalten. Dieser Spreizkörper ist mit Ausnehmungen 11 versehen, in die die äußeren Wärmeleitkörper 2 eingreifen. Durch Verschieben dieses Spreizkörpers 10 in Richtung der die Leistungs-Leuchtdioden 4 tragenden Enden der Wärmeleitkörper 2 werden die äußeren Wärmeleitkörper 2 nach außen gedrängt, wobei die äußeren Wärmeleitkörper 2 an den radial inneren Rändern der Ausnehmungen 11 anliegen. Dabei ist der Spreizkörper 10 mittels einer Klemmschraube 15 in einer beliebigen Lage feststellbar. Hiedurch kann die gegenseitige Neigung der Leistungs-Leuchtdioden 4 - in Strahlrichtung gesehen - zueinander verstellt und dann in Abhängigkeit von der Größe der Bestrahlungsfläche eine weitgehend gleichmäßige Leistungsdichte erreicht werden.
Die äußeren Wärmeleitkörper 2 sind durch in Umfangsrichtung des Bündels an Wärmeleitkörper 2 wirkende Federn 12 zusammengehalten. Dabei liegen die äußeren Wärmeleitkörper 2 mit den den Leistungs-Leuchtdioden 4 nähen Enden an einem auf dem zentralen Wärmeleitkörper 2 aufgeschobenen Ring 13 auf, der einen im Wesentlichen halbrunden Querschnitt aufweist und zur Festlegung eines Drehpunktes dient. Dabei liegt dieser Ring 13 zwischen den die Leistungs-Leuchtdioden 4 tragenden Enden der Wärmeleitkörper 2 und der diesen Enden nächstliegenden Feder 12.
Jede der Leistungs-Leuchtdioden 4 sind mit Fokussierlinsen 14 versehen, sodass die Leistungs-Leuchtdioden 4 in einem Winkel von 1° bis 20°, vorzugsweise von 2,5° bis 12°, insbesondere von 5° bis 8°, vor allem von ca. 6° Licht abstrahlen.
Die Wärmeleitkörper 2 sind von einem Gehäuse 16 umgeben, wobei an der von der Isolierplatte 1 abgekehrten Seite an dem Gehäuse 16 eine verstellbare Fokussierhülse 17 vorgesehen ist. ( (
Die Isolierplatte 1 weist einen ringförmigen Ansatz 21 auf, der das Gehäuse 16 übergreift. Ferner kann die Isolierplatte mit Durchbrechungen versehen sein, die eine Durchströmung von Luft durch das Gehäuse 16 ermöglichen, wodurch sich eine Verbesserung der Wärmeabfuhr ergibt.
Die Erfindung ist nicht auf die bei vorstehend beschriebenem Ausführungsbeispiel gewählte Anzahl von sieben Leistungs-Leuchtdioden 4 beschränkt.
Diese Anzahl kann z.B. entsprechend der Größe der zu bestrahlenden Oberfläche beliebig kleiner oder größer gewählt werden. Ebenso kann in Abweichung von der gezeigten honigwabenartigen Konfiguration der Leistungs-Leuchtdioden 4 deren gegenseitige Nebeneinanderanordnung beliebig gewählt werden, wobei, insbesondere zum Zwecke einer gleichmäßig auf die bestrahlte Fläche einwirkende Leistungsdichte des Lichtbündels auch bei diesen Ausführungsformen die Verstellbarkeit der Neigung der Leistungs-Leuchtdioden 4 zueinander von besonderem Vorteil ist.
Die Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 weist den besonderen Vorteil einer größtmöglichen Flexibilität beim Einsatz auf.
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform, wie in Fig. 5 dargestellt, kann auch vorgesehen sein, die Leistungs-Leuchtdioden 4, vorzugsweise mit zugeordneten Fokussierlinsen 14, auf einem, vorzugsweise massiven, Formkörper 18 anzuordnen. Der Formkörper 18 besteht bevorzugt aus einem Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie etwa Silber, Kupfer und vor allem Aluminium, oder aus einer Metallkeramik, wie z.B. Al2O3. Die Verwendung von Aluminium für den Formkörper 18 hat den Vorteil, dass dieser dadurch eine geringe Masse aufweist, kostengünstig und korrosionsbeständig ist. Die Leistungs- Leuchtdioden 4 sind, bevorzugt mit lösbaren Verbindungsmitteln, wie etwa Schrauben, an dem Formkörper 18 befestigt, wobei vorgesehen sein kann den Wärmewiderstand von den Leistungs-Leuchtdioden 4 zum Formkörper 18 mittels einer Wärmeleitpaste zu verringern.
Der Formkörper 18 kann auf jede beliebige Art in seine Form gebracht werden, bevorzugt durch Fräsen, Gießen oder Schmieden. Es kann vorgesehen sein zwischen dem Formkörper und den Leistungs-Leuchtdioden Justageelemente, insbesondere zur Feinjustage, vorzusehen, um bei eventuell nicht maßhaltigen Metallblöcken 18 die Leistungs- Leuchtdioden 4 nachträglich auf den gewünschten Brennpunkt bzw. Fläche in der gewünschten Entfernung A einzustellen und/oder die gegenseitige Neigung der Leistungs- Leuchtdioden im Sinne einer über die zu bestrahlende Fläche gleichmäßigen Leistungsdichte zu verstellen.
An dem Formkörper 18 ist ein Kühlkörper 19 angebracht, welcher keine bestimmte Form aufzuweisen hat. Vielmehr kann der Kühlkörper 19 eine jede Form oder Ausführung aufweisen, welche die Abfuhr von Wärme begünstigt. Zwischen dem Formkörper 18 und dem Kühlkörper 19 kann Wärmeleitpaste vorgesehen sein. Zur Steigerung der Wärmeabfuhr kann weiters eine Zwangsbelüftung im Bereich des Kühlkörpers 19 vorgesehen sein. Dies kann beispielsweise mittels eines Gebläses 23 erfolgen. Für besondere
Anwendungen, etwa bei einer großen Anzahl Leistungs-Leuchtdioden 4, bei sehr kleine Abmessungen des gesamten Geräts und/oder beim Einsatz in temperatursensitiver Umgebung kann vorgesehen sein, den Formkörper 18 mittel Flüssigkeitskühlung, vorzugsweise mittels Wasser und/oder Öl, zu kühlen. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, den Formkörper 18 mit Bohrungen, vorzugsweise mit Durchgangsbohrungen, zur Durchführung eines flüssigen Kühlmittels, zu versehen.
In dem Formkörper 18 sind eine Anzahl von Leistungs-Leuchtdioden 4 zueinander geneigt gehalten. Die Anzahl der verwendeten Leistungs-Leuchtdioden 4 ist keiner Beschränkung unterworfen. Die in Fig. 5 dargestellten drei Leistungs-Leuchtdioden 4 sind derart in einer Vertiefung 22 des Forrnkörpers 18 angeordnet, dass diese auf eine bestimmte Fläche und/oder Punkt in einem bestimmten Abstand A fokussiert sind. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass die Leistungs-Leuchtdioden 4 gegenüber der Außenkante des Forrnkörpers einen Winkel α einnehmen. Bei der Verwendung von mehreren Leistungs- Leuchtdioden 4, welche jeweils in eine Richtung strahlen ist vorgesehen, dass der Winkel α, welchen die jeweilige Leistungs-Leuchtdiode 4 mit der Außenkante des Formkörpers 18 einschließt nicht gleich ist, sondern in Abhängigkeit von dem gemeinsamen Brennpunkt bzw. der Bestrahlungsfläche der Leistungs-Leuchtdiodenanordnung. Dabei kann vorgesehen sein, die Leistungs-Leuchtdioden 4 in jeder beliebigen geometrischen Konfiguration an dem Formkörper 18 anzuordnen.
Weiters kann eine Fokussierhülse 17 vorgesehen sein. Eine Anordnung gemäß Fig. 5 ist besonders kompakt und kostengünstig.
Die photodynamische Behandlung von Lebewesen bzw. Organen derselben beruht darauf, dass im Körper durch spezielle Farbstoffsubstanzen biophotochemische Effekte ausgelöst werden, die sich beispielsweise in krebsbefallenen Geweben mit einer zehn- bis dreißigfachen Konzentration, bezogen auf das gesunde "Gewebe, anreichem. Dies kann dann dazu fuhren, dass in solchen krebsbefallenen Geweben in den Zellen Singulärsauerstoff freigesetzt wird, welcher die Krebszellen selektiv vernichtet. Es hat sich nun bei Versuchen gezeigt, dass sich während der Lichteinwirkung die optischen Gewebeeigenschaften und die Gewebe-Photo-Interaktionen kontinuierlich in verschiedenen schmalen Spektralbandbereichen ändern. Es liegen eine Reihe von gewebeeigenen Farbstoffsubstanzen vor, die auf die in einem schmalen Spektralbandwellenlängenbereich auftreffenden Photonen reagieren, wodurch dann die biophotochemischen Vorgänge hervorgerufen werden.
Eine photodynamische Behandlung von erkranktem Gewebe und/oder Organen mit Leistungs-Leuchtdioden gemäß der Erfindung hat gegenüber den bisherigen Erfahrungen mit schmalbandigen Lichtquellen zu überraschenden therapeutischen Erfolgen geführt.
Als besonders vorteilhaft haben sich Leistungs-Leuchtdioden mit einer Frequenz von 4.1014 bis 6.1O14 Hz erwiesen. Dieser Frequenzbereich entspricht einem Wellenlängenbereich von etwa 750nm bis etwa 499nm und entspricht etwa dem Rotbereich im Spektrum des sichtbaren Lichtes; das Gewebe wird mit einem roten Farbstoff, z.B. Porphyrin, eingefärbt, das sich in erhöhtem Ausmaß in die erkrankten Zellen einlagert. Elektromagnetische Strahlung in diesem vorstehenden Frequenzbereich wird von Wasser, dem Hauptbestandteil der Zellen des Gewebes, kaum bis gar nicht absorbiert. Somit erreicht der Großteil der emittierten Leistung seinen Wirkungsort, ohne das umliegende, gesunde Gewebe übermäßig stark zu erwärmen, das Porphyrin zersetzt sich unter dem Einfluss des Rotlichts, und das freigesetzte Zellgift zerstört das karzinogene Gewebe.