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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchstrahlung von menschlichem Gewebe, insbesondere Knochengewebe, und zur Bestrahlung von darunterliegendem menschlichem Gewebe, mit wenigstens einer eine elektromagnetische Strahlung emittierenden Bestrahlungseinrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuervorrichtung zur Steuerung einer solchen Vorrichtung.
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Aus
"Handbook of Photomedicine" von M. R. Hamblin und Y. Y. Huang, CRC Press, Taylor&Francis Group, Boca Raton, 2014, S. 631–643 ist es bekannt, dass die Bestrahlung kortikaler Neuronen mit roter und nah-infraroter Strahlung positive Wirkungen bei einer Vielzahl neurologischer, insbesondere neurodegenerativer Erkrankungen hat.
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Insbesondere für die Behandlung von Schlaganfallpatienten, traumatischen Gehirnverletzungen, Alzheimer- und Parkinsonerkrankungen, amyotropher Lateralsklerose (ALS) sowie somatischen Depressionszuständen liegen erste erfolgversprechende klinische Studien vor, wie dem
"Journal of Neurotrauma" von M. Naeser, 31: 1008–1017, June 1, 2014 sowie
"Behavioral and Brain Functions" von F. Schiffer 2009, 5:46 zu entnehmen ist.
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Dabei zeigte sich, dass das zentrale Problem dieser Behandlungen darin besteht, dass der Schädelknochen und die Dura mater eine sehr hohe Absorption für elektromagnetische Strahlung des roten und nah-infraroten Spektralbereiches aufweisen. Man nimmt an, dass nur ca. 3 % der Strahlung die kortikale Ebene erreichen, 97 % jedoch vorher im Knochengewebe absorbiert werden.
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Die Wirksamkeit dieser Behandlungen hängt jedoch insbesondere davon ab, bis zu welcher Tiefe im zerebralen Gewebe die für die Anregung photobiologischer Prozesse in den Targetmolekülen der neuronalen Mitochondrien erforderlichen kritischen Schwellwerte der Strahlungsdichte sicher und reproduzierbar erreicht und überschritten werden können.
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Prinzipiell wäre dies immer möglich, indem entsprechend leistungsstarke Lichtquellen, wie zum Beispiel im Watt-Bereich emittierende Laserdioden oder LEDs, eingesetzt werden. Durch gesetzliche Regelungen bleibt dieser Weg aber versperrt, da zum Beispiel die ANSI (American National Standards Institute) eine maximale Leistungsdichte von 320 mW/cm2 auf der Hautoberfläche erlaubt.
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Die Transparenz des Knochengewebes hängt von den Absorptionskoeffizienten ab, bei denen es sich um unveränderbare Materialparameter handelt. Die Absorptionskoeffizienten selbst sind außerdem noch abhängig von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung. Diese können allerdings nicht frei ausgewählt werden, da sie von den Absorptionsbanden der Targetmoleküle der photobiologischen Stimulation abhängen und damit auf einen bestimmten Wert festgelegt sind. Das Problem ist daher, dass man photomedizinisch auf bestimmte diskrete Werte der Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung festgelegt ist. Allerdings ist keine der derzeit in der Photomedizin verwendeten Lichtquellen in der Lage, das Problem der Gewebetransparenz zu beeinflussen, geschweige denn zu verbessern.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchstrahlung von menschlichem Gewebe, insbesondere Knochengewebe, und zur Bestrahlung von darunterliegendem menschlichem Gewebe zu schaffen, die es ermöglicht, die Transparenz von menschlichem Gewebe, insbesondere Knochengewebe, zu verbessern, um auf diese Weise darunterliegendes Gewebe auf therapeutisch wirksame Art und Weise bestrahlen zu können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht also eine Bestrahlungseinrichtung mit zwei unterschiedlich wirkenden und damit zwei unterschiedliche Funktionen erfüllenden Leuchtmitteln vor, nämlich zum einen ein Leuchtmittel, das eine Pumpstrahlung emittiert, welche die Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes in einen angeregten Zustand oder einen Sättigungszustand versetzt, und zum anderen ein Leuchtmittel, das eine im Hinblick auf das zu bestrahlende Gewebe therapeutische Strahlung emittiert.
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Dadurch, dass die Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes mittels der Pumpstrahlung in einen angeregten Zustand oder einen Sättigungszustand versetzt werden, können diese Moleküle kein weiteres Photon absorbieren, weshalb die Photonen der Therapiestrahlung diese Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes passieren können. In diesem Zusammenhang ist es aus der physikalischen Absorptionskinetik bekannt, dass ein Atom oder Molekül nur dann ein Photon absorbieren kann, wenn es freie, nicht besetzte Energieniveaus aufweist, was durch den Einsatz der Pumpstrahlung gerade verhindert wird. Damit vergrößert sich die mittlere freie Weglänge des Photons und es verkleinert sich der Absorptionskoeffizient, da dieser proportional zum Kehrwert der mittleren freien Weglänge ist. Letztlich verbessert sich dadurch die Transparenz des zu durchstrahlenden Gewebes, bei dem es sich insbesondere um Knochengewebe handeln kann, und zwar insbesondere für rote und nah-infrarote Strahlung.
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Auf diese Weise ist es möglich, die therapeutische elektromagnetische Strahlung des sichtbaren und nah-infraroten Spektralbereichs zum Beispiel durch die Kopfhaut, den Schädelknochen und die Dura mater zu strahlen, so dass auf der kortikalen Ebene Leistungsdichten der elektromagnetischen Strahlung erreicht werden, die photobiologische Prozesse in den neuronalen Zellen des zu bestrahlenden menschlichen Gewebes anregen und neuronal-vaskulare Kopplungsprozesse stimulieren. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass mit derselben eine nicht-invasive und nebenwirkungsfreie Behandlung für einen breiten klinischen Einsatz ermöglicht wird.
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In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine die Pumpstrahlung emittierende Leuchtmittel so moduliert ist, dass die Pulsfrequenz der Pumpstrahlung im Wesentlichen dem reziproken Wert der Lebensdauer des energiereichsten angeregten Zustandes von Molekülen des zu durchstrahlenden Gewebes und von Hämoglobinmolekülen entspricht, und dass die Wellenlänge der Pumpstrahlung 580 +/– 10 nm beträgt. Die oben erläuterte allgemeine Betrachtung im Bereich der physikalischen Absorptionskinetik wird mit dieser Ausführungsform auf die zwei Hauptabsorber im Knochengewebe, die Knochensubstanz Hydroxylapatit und das Blutmolekül Hämoglobin, reduziert. Um ein Hydroxylapatitmolekül vom Grundzustand in einen angeregten Zustand zu überführen, wird dabei von den Energieniveaus dieses Moleküls und den sich daraus ergebenden Absorptionsbanden ausgegangen. Einige dieser Absorptionsbanden liegen nach
"Journal of Materials Science: Materials in Medicine, January 1997, Volume 8, S. 1–4" von I. Rehmann und W. Bonfield bei 597 nm, 580 nm und 577 nm, also im gelben Bereich. Nach
"Laser tissue interaction" von M. Niemz, Springer, (2004) weist das Hauptabsorbermolekül Hämoglobin neben anderen eine Absorptionsbande bei 580 nm auf. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass beide Hauptabsorbermoleküle des Knochengewebes mit einer Strahlung mit der Wellenlänge von ca. 580 nm in einen angeregten Zustand gebracht werden können aus. Da diese angeregten Zustände nicht stabil sind, sondern die Moleküle nach einer gewissen Verweilzeit τ wieder in ihren Grundzustand relaxieren, werden sie nach dieser Zeit τ erneut angeregt, d. h. wieder in die angeregten Zustände "gepumpt". Aus diesem Grund ist bei dieser vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Leuchtmittel so ausgeführt, dass es elektromagnetische Strahlung von 580 nm emittiert, die mit einer Pulsfrequenz von f = 1/τ moduliert wird. Dadurch ist die Transparenz des Knochengewebes für die therapeutische Strahlung zu jedem Zeitpunkt gegeben. Je genauer dabei die Verweilzeit τ bekannt ist, desto exakter kann die Pulsfrequenz der Pumpstrahlung eingestellt werden.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine die Pumpstrahlung emittierende Leuchtmittel so moduliert ist, dass die Pulsleistung und die Pulsenergie der Pumpstrahlung so eingestellt sind, dass die Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes und Hämoglobinmoleküle in einen Sättigungszustand überführt werden. Diese Ausgestaltung nutzt die aus der physikalischen Quantenoptik bekannte Tatsache aus, dass die Wechselwirkung zwischen Photonen eines elektromagnetischen Lichtfeldes und Atomen bzw. Molekülen durch ein zweites Lichtfeld beeinflusst werden kann. Strahlt man ein zweites elektromagnetisches Lichtfeld, dessen Frequenz gegenüber der Frequenz des ersten Lichtfeldes gering verstimmt ist, in einen Festkörper, wie zum Beispiel in das zu durchstrahlende Gewebe ein, so verschieben sich die Energieniveaus der angeregten Zustände der Atome bzw. Moleküle. Die Photonen des ersten Lichtfeldes können nun nicht mehr spezifisch an den Atomen bzw. Molekülen des zu durchstrahlenden Gewebes absorbieren und diese anregen, sodass die Photonen der Therapiestrahlung durch das zu durchstrahlende Gewebe hindurch zu dem zu bestrahlenden Gewebe gelangen können. Dieser als elektromagnetisch induzierte Transparenz bekannte physikalische Effekt stellt neben der oben beschriebenen Ausführungsform der Sättigung der Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes eine zweite Variante dar, die Transparenz des zu durchstrahlenden Gewebes zu erhöhen und damit die Absorption der therapeutischen Strahlung zu reduzieren, sodass diese bis zu dem zu bestrahlenden Gewebe gelangen kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wellenlänge des wenigstens einen die Therapiestrahlung emittierenden Leuchtmittels 820 +/– 10 nm und/oder 630 +/– 10 nm und/oder 405 +/– 10 nm beträgt. Auf diese Weise ergibt sich eine von dem die therapeutische Strahlung emittierenden Leuchtmittel ausgestrahlte Therapiestrahlung, die an die Absorptionsbanden der Targetmoleküle angepasst ist. Von den insgesamt ca. 60 bekannten endogenen Chromophoren, d. h. lichtempfindlichen Molekülen, des menschlichen Organismus, wird im vorliegenden Fall als Targetmolekül das in Mitochondrien enthaltene Chromophor Cytochrom-C-Oxidase ausgewählt. Nach
"Ten lectures of basic science of laser phototherapy" von T. Karu, Prima Books AB, Grängesberg, Sweden, 2007, S. 119 weist dieses Chromophor diskrete Maxima der Absorption bei 820 nm, 760 nm (infrarot), 680 nm, 620 nm (rot) und eine Soret-Bande bei 400 nm (blau) auf. Hierbei ergibt sich die erforderliche Wellenlänge der Therapiestrahlung aus den Eigenschaften des Target- bzw. Zielmoleküls.
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Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform die Wellenlänge des wenigstens einen die Therapiestrahlung emittierenden Leuchtmittels 660 +/– 10 nm beträgt, so kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bei photodynamischen Behandlungen eingesetzt werden und dabei eine effektive Anregung des exogenen Photosensitizers Chlorin erfolgen. Dadurch lässt sich eine Vielzahl von Krankheiten behandeln, und zwar sowohl Hautkrankheiten als auch innere Krankheiten.
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Um eine Kühlung der Leuchtmittel und der behandelten Hautpartie zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass die Bestrahlungseinrichtung ein die Leuchtmittel aufnehmendes Gehäuse aufweist, das eine Einrichtung zur Zuführung von Luft und/oder Sauerstoff zu einem zu bestrahlenden Bereich aufweist. Auf diese Weise ergibt sich eine Kühlwirkung auf der Haut, wodurch Hautverbrennungen vorgebeugt werden kann. Des Weiteren wird mit dieser Ausführungsform eine Kühlung der Leuchtmittel erzielt. Durch die Zufuhr von Sauerstoff ergibt sich außerdem eine wesentliche Verbesserung der Effektivität von photodynamischen Behandlungen und es können auch Bakterien als Ziel der Therapiestrahlung vorgesehen sein. Damit lassen sich zum Beispiel schlecht heilende Wunden behandeln.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung zur Zuführung von Luft und/oder Sauerstoff zu dem zu bestrahlenden Bereich wenigstens eine durch das Gehäuse verlaufende Bohrung aufweist. Die Kühlung der Leuchtmittel erfolgt dabei über die Kühlung des Gehäuses mittels der von Luft bzw. Sauerstoff durchströmten Bohrungen, was eine hohe Effektivität der Kühlung bei relativ geringem Aufwand ermöglicht. Durch diese Kühlung können Beschädigungen der Leuchtmittel oder ein Verschieben des Emissionsspektrums derselben verhindert werden.
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Eine Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich, wenn die Leuchtmittel an einem Endoskop angeordnet sind. Dies ermöglicht insbesondere die Behandlung von inneren Krankheiten.
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Eine Steuervorrichtung zur Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Anspruch 9 angegeben. Mit einer derartigen Steuervorrichtung, über deren Steuerkanäle die Leuchtmittel angesteuert werden können, lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders einfach ansteuern.
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Wenn dabei die Steuervorrichtung die freie Einstellung von Pulsfrequenzen für die die Pumpstrahlung emittierende Leuchtmittel ermöglicht, so kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auf die unterschiedlichsten Einsatzzwecke angepasst werden.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
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1 eine sehr schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine sehr schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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3 eine umfangreichere Darstellung der Vorrichtung aus 1;
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4 eine umfangreichere Darstellung der Vorrichtung aus 2;
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5 eine Vorderansicht der Vorrichtung aus 3;
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6 eine Steuervorrichtung zur Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem daran angeschlossenen Endoskop; und
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7 eine Draufsicht auf das Endoskop von 6.
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1 zeigt in einer sehr schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Durchstrahlung von menschlichem Gewebe, insbesondere Knochengewebe, und zur Bestrahlung von darunterliegendem menschlichem Gewebe. Bei dem Gewebe, das mittels der Vorrichtung 1 durchstrahlt werden soll, handelt es sich im vorliegenden Fall um Knochengewebe, insbesondere um einen Schädelknochen des menschlichen Körpers. Bei dem Gewebe, das mittels der Vorrichtung 1 bestrahlt werden soll, handelt es sich um darunterliegendes Gewebe, beispielsweise um Gewebe der kortikalen Ebene, d. h. der Hirnrinde.
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Die Vorrichtung 1 weist bei den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen eine elektromagnetische Strahlung emittierende Bestrahlungseinrichtung 2 auf, bei den Ausführungsformen der 3 und 4 sind drei bzw. vier der Bestrahlungseinrichtungen 2 aus den 1 und 2 vorgesehen. Selbstverständlich ist die Anzahl der Bestrahlungseinrichtungen 2 als rein beispielhaft anzusehen und es sind auch andere Anzahlen derselben denkbar.
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Die Bestrahlungseinrichtung 2 weist im vorliegenden Fall drei Leuchtmittel auf, es wäre jedoch grundsätzlich auch möglich, die Bestrahlungseinrichtung 2 lediglich mit zwei Leuchtmitteln auszuführen. Hierbei ist ein erstes Leuchtmittel 3 so ausgeführt, dass es eine die Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes in einen angeregten Zustand oder einen Sättigungszustand versetzende Pumpstrahlung emittiert. Ein zweites Leuchtmittel 4 ist so ausgeführt, dass es eine im Hinblick auf das zu bestrahlende Gewebe therapeutische Strahlung emittiert. Von dem die therapeutische Strahlung emittierenden zweiten Leuchtmittel 4 sind bei den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils zwei vorhanden.
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In einem Fall, in dem die therapeutische Strahlung mehrere Gewebeschichten durchdringen muss, können gegebenenfalls unterschiedliche Pumpstrahlungen eingesetzt werden, die dann an die jeweilige zu durchstrahlende Schicht angepasst sind. Hierzu kann die Bestrahlungseinrichtung 2 zwei oder mehr der ersten Leuchtmittel 3 aufweisen.
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Sowohl die Leuchtmittel 3 als auch die Leuchtmittel 4 können als Laserdioden oder als LEDs ausgeführt sein. Hierbei ist grundsätzlich auch eine Mischung aus Laserdioden und LEDs möglich.
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Während bei der Ausführungsform der 1 und 3 die Leuchtmittel 3 und 4 linear angeordnet sind, sind diese bei der Ausführungsform der 2 und 4 flächig, im vorliegenden Fall in Form eines Dreiecks, nebeneinander angeordnet.
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Das die Pumpstrahlung emittierende, erste Leuchtmittel 3 kann dabei so moduliert sein, dass die Pulsfrequenz f der Pumpstrahlung gleich dem reziproken Wert der Lebensdauer τ des energiereichsten angeregten Zustandes von Molekülen des zu durchstrahlenden Gewebes und von Hämoglobinmolekülen ist. Des Weiteren kann die Wellenlänge der Pumpstrahlung 580 +/– 10 nm betragen. Dadurch werden die Moleküle der Knochensubstanz Hydroxylapatit in einen angeregten Zustand überführt und in demselben gehalten, sodass sich zu jedem Zeitpunkt eine Transparenz des Knochengewebes für die therapeutische Strahlung ergibt.
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Die Wellenlänge des die Therapiestrahlung emittierenden, zweiten Leuchtmittels 4 kann vorzugsweise 820 +/– 10 nm und/oder 630 +/– 10 nm und/oder 405 +/– 10 nm betragen. Dadurch ist die therapeutische Strahlung so ausgelegt, dass als Targetmolekül das in Mitochondrien enthaltene Chromophor Cytochrom-C-Oxidase ausgewählt wird.
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Des Weitern ist es auch möglich, dass die Wellenlänge des wenigstens einen die Therapiestrahlung emittierenden Leuchtmittels 4 660 +/– 10 nm beträgt. Auf diese Weise kann mit der Vorrichtung 1 eine photodynamische Therapie durchgeführt werden, mit der zum Beispiel Hautkrankheiten behandelt werden können. Da die Vorgehensweise bei einer photodynamischen Therapie an sich bekannt ist, wird diese hierin nicht ausführlich beschrieben.
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Alternativ könnte das die Pumpstrahlung emittierende, erste Leuchtmittel 3 auch so moduliert sein, dass die Pulsleistung und die Pulsenergie der Pumpstrahlung so eingestellt sind, dass die Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes und Hämoglobinmoleküle in einen Sättigungszustand überführt werden. Dadurch verschieben sich die Energieniveaus der angeregten Zustände der Atome bzw. Moleküle des zu durchstrahlenden Gewebes, sodass die Photonen des ersten Lichtfeldes nicht mehr an den Atomen bzw. Molekülen des zu durchstrahlenden Gewebes absorbieren und diese anregen können, wodurch die Photonen der Therapiestrahlung das zu durchstrahlende Gewebe durchdringen und das zu bestrahlende Gewebe erreichen können.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Frequenz des wenigstens einen die Pumpstrahlung emittierenden Leuchtmittels um einen Betrag verstimmt ist, der der halben Emissionslinienbreite der therapeutischen Strahlung entspricht.
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In den 3 und 4 sind zwei Ausführungsformen der Vorrichtung 1 dargestellt, bei denen mehrere der Bestrahlungseinrichtungen 2 in ein Gehäuse 5 integriert sind. Wie bereits oben erwähnt, sind bei der Ausführungsform von 3 drei der Bestrahlungseinrichtungen 2 gemäß der Ausführungsform von 1 und bei der Ausführungsform von 4 vier der Bestrahlungseinrichtungen 2 gemäß der Ausführungsform von 2 in das Gehäuse 5 integriert. Beispielsweise kann mit einer der Bestrahlungseinrichtungen 2 eine Bestrahlfläche von 10 cm2 abgedeckt werden, wobei auf dieser Bestrahlfläche eine ausreichend hohe Lichtenergie erzielt wird.
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Zusätzlich sind in dem Gehäuse 5 zwei Bohrungen 6 angeordnet, die zur Zuführung von Luft und/oder Sauerstoff zu einem zu bestrahlenden Bereich dienen. Im vorliegenden Fall sind die beiden Bohrungen 6 Teil einer Einrichtung 7 zur Zuführung von Sauerstoff zu dem zu bestrahlenden Bereich, die in dem Gehäuse 5 angeordnet ist. Der Sauerstoff kann sowohl als Kühlmittel für die zu bestrahlende Haut und die Leuchtmittel 3 und 4 als auch für die oben beschriebene photodynamische Therapie eingesetzt werden.
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In der Seitenansicht gemäß 5 ist die Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel von 3 nochmals dargestellt. Hierbei ist insbesondere der Verlauf der zu der Einrichtung 7 gehörenden Bohrungen 6 durch das Gehäuse 5 erkennbar. Die Bohrungen 6 weisen an ihrer Oberseite jeweilige Eintrittsstutzen 6a und an ihrer Unterseite jeweilige Austrittsdüsen 6b auf.
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6 zeigt eine Steuervorrichtung 8, die zur Steuerung der Vorrichtung 1 dient. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Steuervorrichtung 8 fünf Steuerkanäle 9 auf, von denen jeder Steuerkanal 9 eine der Bestrahlungseinrichtungen 2 getrennt ansteuern kann. Die Steuervorrichtung 8 ermöglicht somit die freie Einstellung von Pulsfrequenzen für die Leuchtmittel 3 und 4. Im vorliegenden Fall handelt es sich um fünf Steuerkanäle 9, d.h. um aktive Kanäle für die Leuchtmittel 3 bzw. 4, sowie um vier Kanäle zum Programmieren. Des Weiteren beinhaltet die Steuervorrichtung 8 eine Liste von 15 frei programmierbaren Frequenzen, sodass sich insgesamt 60 Möglichkeiten ergeben, verschiedene Frequenzen zu programmieren. Die Steuervorrichtung 8 weist des Weiteren ein Display 10 auf, mit dem zum Beispiel eine Kontrolle der Eingaben möglich ist.
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Auch die oben beschriebene Einrichtung 7 zur Zuführung von Sauerstoff zu dem zu bestrahlenden Bereich kann mittels der Steuervorrichtung 8 angesteuert werden.
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In 6 ist des Weiteren ein Endoskop 11 zur Durchführung von Operationen im Bereich von inneren Organen dargestellt, das mit der Steuervorrichtung 8 verbunden ist. Selbstverständlich wäre das Endoskop 11 auch ohne die Steuervorrichtung 8 nutzbar. Das Endoskop 11 ist im vorliegenden Fall als Dreikanalendoskop ausgeführt, d. h. es weist drei freie Ausnehmungen aus, in denen Anschlüsse für drei Bestrahlungseinrichtungen 2 untergebracht sind. Die drei Bestrahlungseinrichtungen 2 mit den Leuchtmitteln 3 und 4 sowie deren Anordnung, im vorliegenden Fall in Form eines Dreiecks, sind in 7 zu erkennen.
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Das Endoskop 11 weist an seiner Vorderseite einen durchsichtigen Silikonschlauch 12 auf, der die Leuchtmittel 3 und 4 abdeckt und damit Verletzungen verhindert und das Endoskop 11 schützt. In dem Endoskop 11 befindet sich des Weiteren eine optische Faser 13, die an einem weiteren Kanal der Steuervorrichtung 8 angeschlossen ist. In eine weitere optische Faser 13 kann eine bestimmte Laserstrahlung eingekoppelt werden, im vorliegenden Fall blaues Licht mit einer Wellenlänge von 405 nm. Das Endoskop 11 kann für eine endoskopische Behandlung in Verbindung mit einer photodynamischen Therapie eingesetzt werden. Beispielsweise lassen sich damit bestimmte Bakterien behandeln, die im Verdacht stehen, Krebserkrankungen zu verursachen. Hierzu lässt sich die Wellenlänge der optischen Faser 13 je nach Anwendungszweck mittels der Steuervorrichtung 8 einstellen. Dabei wird ebenfalls die mit dem ersten Leuchtmittel 3 ausgegebene Pumpstrahlung eingesetzt, um es der therapeutischen Strahlung zu ermöglichen, so tief wie möglich in das zu behandelnde Gewebe einzudringen, sodass nicht nur die sich an der Oberfläche befindenden Bakterien von der therapeutischen Strahlung beaufschlagt werden.
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Mit dem mit den Bestrahlungseinrichtungen 2 ausgestatteten Endoskop 11 lassen sich also innere Organe, wie Magen, Darm und Speiseröhre mittels einer photodynamischen Therapie behandeln. Dabei können nicht nur Bakterien zerstört werden, sondern auch Krebszellen. Hierzu können die Krebszellen, die in an sich bekannter Weise eine höhere Stoffwechselrate haben, mit Farbstoffen, wie zum Beispiel Chlorophyll, markiert werden. Durch das Freisetzten von reaktivem Sauerstoff, der bei der Einstrahlung der therapeutischen Strahlung in die Krebszelle freigesetzt wird, werden die Krebszellen zerstört.
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Durch die oben beschriebene optische Faser 13, in die blaues Licht mit einer Wellenlänge von 405 nm eingekoppelt wird, lässt sich auch eine Diagnose durchführen. Wenn dabei Gewebe mit blauem Licht bestrahlt wird, leuchten die durch den Farbstoff markierten Krebszellen bzw. das betroffene Gewebe rot auf. Dadurch kann der von Krebs betroffene Ort sehr einfach ermittelt und entsprechend behandelt werden.
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Das bei dem Endoskop 11 verwirklichte Prinzip mit der optischen Faser 13 lässt sich auch bei der oben beschriebenen Behandlung von erkrankten Hautpartien verwenden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- "Handbook of Photomedicine" von M. R. Hamblin und Y. Y. Huang, CRC Press, Taylor&Francis Group, Boca Raton, 2014, S. 631–643 [0002]
- "Journal of Neurotrauma" von M. Naeser, 31: 1008–1017, June 1, 2014 [0003]
- "Behavioral and Brain Functions" von F. Schiffer 2009, 5:46 [0003]
- "Journal of Materials Science: Materials in Medicine, January 1997, Volume 8, S. 1–4" von I. Rehmann und W. Bonfield [0013]
- "Laser tissue interaction" von M. Niemz, Springer, (2004) [0013]
- "Ten lectures of basic science of laser phototherapy" von T. Karu, Prima Books AB, Grängesberg, Sweden, 2007, S. 119 [0015]