DE3603156A1 - Vorrichtung zur therapeutischen bestrahlung von organischem gewebe mit laserstrahlung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur therapeutischen Bestrahlung von organischem Gewebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Vorrichtungen sind als sogenannte Mid- oder Soft-Laser bekannt geworden. Sie werden zur Behandlung auf verschiedenen Gebieten, beispielsweise in der Rheumatologie, der Dermatologie, der Neurologie oder in der Dental-Medizin eingesetzt. Die Behandlung mit Laserstrahlen ist schmerzlos und verursacht weder Erwärmung noch eine makrochemische Veränderung des Gewebes. Die Laserstrahlung wirkt stimulierend auf die Zellaktivitäten und aktiviert damit körpereigene Heilkräfte; sie wirkt vor allem antiphlogistisch, antiödematös und schmerzstillend und ist dabei frei von irgendwelchen Nebenwirkungen.

Es sind Mid-Laser bekannt, die einen HeNe-Laser enthalten, der Strahlung einer Wellenlänge von 633 nm emittiert. Diese Strahlung wird über flexible Glasfasern dem Ort der Bestrahlung zugeführt. Dabei wird die ursprünglich polarisierte Laserstrahlung depolarisiert. Solche Laser werden vorzugsweise zur Wundbehandlung eingesetzt.

Weiterhin sind Mid-Laser bekannt, die zusätzlich einen zweiten Laser enthalten, der Strahlung einer Wellenlänge von 904 nm emittiert. Hier erfolgt die Strahlzuführung zum Ort der Bestrahlung direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung optischer Elemente. Dadurch ist eine solche Vorrichtung recht schwerfällig zu handhaben.

Bei diesen bekannten Mid-Lasern wird der Laserstrahl in Form eines Abtastrasters über das Bestrahlungsfeld geführt. Dies bringt den Nachteil mit sich, daß die Leistungsdichte über dieses Feld ungleich­ mäßig verteilt ist, da sie in und nahe den Umkehrpunkten höher ist als in den dazwischenliegenden Bereichen.

Bei den bekannten Mid-Lasern mit einem, bei 904 nm emittierenden Laser, wird dieser gepulst, wobei die Pulsfrequenz einstellbar ist und im oberen Bereich bis ca. 5 kHz reicht. Die verwendeten Halbleiterdioden geben dabei im zeitlichen Mittelwert nur eine geringe Leistung ab, die

im allgemeinen bei etwa 5 mW und darunter liegt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur therapeutischen Bestrahlung von organischem Gewebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszugestalten, daß bei geringem Aufwand eine, gegenüber bekannten Vorrichtungen verbesserte therapeutische Wirksamkeit erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, welche die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung emittiert der im nahen Infrarotbereich arbeitende Laser Strahlung aus dem Wellenlängenbereich 800-870 nm, vorzugsweise bei 840 nm. Diese Strahlung wird im Dauer­ strahlbetrieb abgegeben und durch ein optisches System auf einen gewünschten Durchmesser am Ort der Bestrahlung aufgeweitet.

Damit ist einmal erreicht, daß ein Bestrahlungsfeld einstellbarer Größe mit gleichmäßig verteilter Leistungsdichte beaufschlagt wird, wobei der Laser, der vorteilhaft als GaAs-Halbleiterdiode ausgebildet ist im zeitlichen Mittelwert eine Leistung von etwa 100 mW abgibt.

Durch die Wahl der Wellenlänge und die kontinuierliche Einstrahlung der Laserstrahlung wird eine signifikante Verbesserung der therapeutischen Wirkung erreicht. Beim Zellstoffwechsel organischer Zellen entsteht ein Enzym (aus der Gruppe der Flavoproteide), dessen Absorptionsfähigkeit kurzzeitig für eine Dauer <10^-3s bei etwa 840 nm am höchsten ist. Dieses Enzym absorbiert aus der auftreffenden Laserstrahlung Photonen und diese bewirken u. a. einen Ladungsträger-Austausch. Dabei werden die Zell-Membranen polarisiert und damit der Zellstoffwechsel stimuliert. Damit werden körpereigene Heilkräfte aktiviert.

Die kontinuierliche Einstrahlung der Laserstrahlung bewirkt, daß an jeder Stelle des Bestrahlungsfeldes eine bestimmte Photonenzahl pro Flächen- und Zeiteinheit zur Verfügung steht. Damit stehen bei jedem Auftreten des erwähnten kurzzeitig existenten Absorptionszustandes des Enzyms eine ausreichende Anzahl von Photonen in dem für die Absorption optimalen Wellenlängenbereich zur Verfügung, so daß eine Stimulation des Zellstoffwechsels erfolgen kann. Da die Leistungsdichte der Bestrahlung über das bestrahlte Feld gleichmäßig verteilt ist, treten die stimulierenden Effekte gleichmäßig verteilt über dieses Feld auf.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung erfolgt die Zuführung der Laserstrahlung zum Bestrahlungsfeld über Spiegel. Damit ist gewähr­ leistet, daß die vom HeNe-Laser emittierte polarisierte Strahlung auf ihrem Weg zum Bestrahlungsfeld nicht depolarisiert wird, d. h., daß sie dort tatsächlich als polarisierte Strahlung auftrifft. Es hat sich gezeigt, daß dadurch der Wundverschluß beschleunigt wird, so daß die Vorrichtung in hohem Maße stimulierend auf das Ephitelgewebe einwirkt.

Die Verwendung von Spiegeln erlaubt es auch die Strahlzuführung sehr flexibel zu gestalten, so daß es einfach ist das Bestrahlungsfeld auf dem zu behandelnden Körper zu positionieren.

Die Vorrichtung nach der Erfindung enthält besonders vorteilhaft eine Anordnung zur internen Leistungsmessung. Diese Anordnung zeigt die Leistung der emittierten Laserstrahlung kontinuierlich an und ermöglicht damit eine genaue Dosierung der auf das Bestrahlungsfeld auftreffenden Laserstrahlung.

Bei der Therapie mittels des HeNe-Lasers ist es notwendig dessen Intensität zu steuern. Dazu ist bei der Vorrichtung nach der Erfindung im Strahlengang vorteilhaft eine LCD-Platte angeordnet. Der Grad der Ausrichtung der LCD-Kristalle und damit die Absorption der polarisierten Laserstrahlung läßt sich in besonders einfacher Weise mittels der an die LCD-Platte angelegten Spannung steuern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Fig. 1 und 2 der beigefügte Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 den optischen Strahlengang in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung.

In Fig. 1 ist mit (1) ein bei 633 nm emittierender HeNs-Laser bezeichnet. Die von diesem emittierte polarisierte Strahlung tritt durch eine LCD-Platte (2). Diese Platte besteht aus einer dünnen Flüssig­ kristall-Schicht, die zwischsn zwei, mit durchsichtigen Elektroden versehenen Glasplatten angeordnet ist. Zwischen diesen Elektroden wird über eine Steuer-Anordnung (3) eine regelbare Spannung angelegt. Die Größe dieser Spannung regelt die Intensität der durch die Platte (2) tretenden Strahlung.

Hinter der LCD-Platte (2) ist ein Teilerspiegel (4) angeordnet, über den die von der Laserdiode (5) emittierte Strahlung in den Strahlengang gelangt. Die Laserdiode (5) ist als GaAs-Diode ausgebildet, die bei 840 nm emittiert und die im Dauerstrahl- (Dauerstrich-) Betrieb arbeitet. Ein Kondensor-System (6) dient zur Erzeugung eines Parallelstrahlen­ ganges. Hinter dem Spiegel (4) verläuft die von den Lasern (1 und 2) emittierte Strahlung koaxial über denselben Strahlungsweg und wird von denselben Bauelementen beeinflußt. In diesem Strahlengang ist ein teilreflektierender Spiegel (7) angeordnet, der einen kleinen Prozentsatz der auftreffenden Strahlung auf einen Detektor (8) lenkt. Diesem ist ein Verstärker (9) und ein Anzeigeinstrument (10) nachgeordnet. Dieses zeigt die Leistung im Laserstrahlengang an.

Der Laserstrahlengang wird über einen Spiegel (11) umgelenkt, der in einem rohrförmigen Gehäuse (12) angeordnet ist, das um eine, mit der optischen Achse (13) zusammenfallende Achse drehbar ist. Im Gehäuse (12) ist ein optisches System zur Strahlaufweitung angeordnet, das im dargestellten Beispiel als Kepler-System aus den beiden sammelnden Linsen (14, 15) aufgebaut ist. Die Linse (15) ist in Richtung des Pfeiles (16) verschiebbar. Zwischen den Linsen (14) und (15) entsteht ein Fokus im Strahlengang, in dem eine Modenblende (17) angeordnet ist, die als Irisblende ausgebildet ist und auch als Raumfilter bezeichnet wird. Diese Blende (17) dient dazu eine randscharfe Begrenzung des Bestrahlungsfeldes zu erreichen, dessen Durchmesser durch Verschieben der Linse (15) eingestellt wird.

Ein weiterer Spiegel (18) lenkt die Laserstrahlung aus dem Gehäuse (12) aus. Dieser Spiegel ist um zwei zueinander senkrechte Achsen drehbar und zwar mit Hilfe nur eines Betätigungselementes. Die beispielsweise Ausbildung eines solchen Schwenkmechanismus ist Gegenstand der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung G 85 35 100.8.

Im Strahlengang (13) ist weiterhin ein Filter (19) ein- und ausschwenk­ bar angeordnet, wie dies durch den Doppelpfeil angedeutet ist. Soll die Bestrahlung mit Strahlung des Lasers (1) durchgeführt werden, so ist das Filter (19) ausgeschwenkt und die gesamte Intensität der Strahlung gelangt über den Spiegel (18) zum Bestrahlungsfeld. Soll die Bestrahlung mit der Strahlung des Lasers (5) durchgeführt werden, so bleibt der Laser (1) eingeschaltet und das Filter (19) wird eingeschwenkt. Durch dieses Filter wird nur ein Teil der Strahlung bei 633 nm durchgelassen. Diese ermöglicht ein genaues Positionieren des Bestrahlungsfeldes ohne eine therapeutische Wirkung auszulösen. Eine solche Möglichkeit der Positionierung ist wichtig, da der Laser (5) im nahen Infrarot emittiert und seine Strahlung deshalb nicht sichtbar ist. Das Beobachtungsfeld wird also von der sichtbaren Strahlung des Lasers (1) randscharf beleuchtet und genau innerhalb dieses beleuchteten Feldes trifft gleichmäßig verteilt die therapeutisch wirksame Strahlung des Lasers (5) kontinuierlich auf.

Die Zeitdauer des therapeutischen Einsatzes wird durch eine Zeitschal­ tung gesteuert, die direkt auf den Bewegungsmechanismus für das Filter (19) und auf den Laser (5) einwirkt und die beim Einschalten des Lasers (5) das Filter (19) einschwenkt und umgekehrt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung. Man erkennt das rohrförmige Gehäuse (12), das die aus Fig. 1 ersicht­ lichen Bauelemente enthält. Dieses Rohr ist in Richtung des Doppelpfeils (20) schwenkbar. Es weist einen Bedienungsring (21) zur Axialverschie­ bung der Linse (15), d. h. also zur Einstellung der Größe des Bestrahlungsfeldes und einen Bedienungsring (22) zur Verschwenkung des Spiegels (18) auf. Alle übrigen aus Fig. 1 ersichtlichen Bauelemente sind in einem Gehäuse (23) untergebracht, das ein Bedienfeld (24) aufweist. In diesem Feld ist die Anzeige (10) der Strahlungsintensität angeordnet, ferner Bedienelemente zum Ein- und Ausschwenken des Filters (19), zur Vorwahl der Bestrahlungsdauer und zur Betätigung der Laser (1) und (5).

Das Gehäuse (23) ist auf einem Tisch (24) gelagert, der auf einer Säule (25) angeordnet ist. Diese Säule ist fahrbar.

Durch Positionieren der Säule (25) und durch Verschwenken des Rohres (12) sowie des Austrittsspiegels (18) läßt sich in einfacher Weise die therapeutische Laserstrahlung auf ein zu behandelndes Feld eines stehenden, sitzenden oder liegenden Patienten richten.

Es kann vorteilhaft sein die Säule (25) so auszubilden, daß der Tisch (24) in der Höhe verstellbar ist.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur therapeutischen Bestrahlung von organischem Gewebe mit Laserstrahlung, enthaltend einen HeNe-Laser und einen im nahen Infrarotbereich arbeitenden zweiten Laser, sowie Mittel zur Zuführung der Laserstrahlung zum Ort der Bestrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Laser (5) im Dauerstrahl-Betrieb arbeitet und Strahlung aus dem Wellenlängenbereich 800-870 nm emittiert, daß ein optisches System (14, 15) zur Aufweitung des Laserstrahls auf einen gewünschten Durchmesser am Ort der Bestrahlung vorgesehen ist, und daß zur Strahlumlenkung zwischen Laser (1, 5) und der Strahlaustrittsöffnung der Vorrichtung Spiegel (11, 18) dienen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Laser (5) Strahlung einer Wellenlänge von 840 nm emittiert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Laser (5) als Halbleiterdiode ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung (7, 8, 9, 10) zur internen Leistungsmessung vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang des HeNe-Lasers (1) eine, der Intensitätssteuerung dienende LCD-Platte (2) angeordnet ist.