NL8401963A - Werkwijze en inrichting voor het behandelen van voetschimmel door middel van bestraling met een laserbundel. - Google Patents

Description

1 ·, * r NO 32601 1

Werkwijze en inrichting voor het behandelen .van voetschimmel door middel van bestraling met een laserbundel.

Se uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor 5 het behandelen van voetschimmel en in het bijzonder op een werkwijze en inrichting voor het genezen van dermatophytosis of voetschimmel door toepassing van warmte. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een medische toepassing van een laserbundel voor het genezen van voetschimmel door het doden van dauwwormen door verbranden.

10 Diverse werkwijzen zijn voorgesteld om voetschimmel te behandelen.

Voetschimmel is dermatophytosis van de voet veroorzaakt door dauwwormen die in het huidoppervlak leven en de meest algemene behandelingswerk-wijze is chemische therapie, waaronder het aanbrengen van een medicinale substantie op het aangetaste gedeelte en dosering van een antibio-15 tische substantie. Tot andere werkwijzen behoren het toevoeren van warmte aan het aangetaste gedeelte door middel van warm water of een infrarood-lamp. Echter is geen van deze bekende werkwijzen bevredigend en er is een behoefte aan het ontwikkelen van een verbeterde werkwijze voor het genezen van voetschimmel.

20 Van diverse behandelingswerkwijzen zal hier de aandacht worden be perkt tot de thermische behandeling, waarbij warmte aan het aangetaste gedeelte van een voet wordt toegevoerd. Fig. 1 van bijgaande tekeningen is een tabel die de gemeten resultaten van het sterftecijfer in procenten van dauwwormen illustreert met de toegepaste temperatuur en tijd 25 als parameters. Uit de tabel blijkt dat door het gedurende 1 seconde toevoeren van warmte bij ongeveer 90"C of meer de dauwwormen volledig kunnen worden gedood. Echter is het verwarmen van het aangetaste gedeelte van de voet van een patiënt tot een dergelijke hoge temperatuur door warm water of een infrarood-lamp in de praktijk onmogelijk, omdat 30 daarmee andere neveneffecten, zoals verbranding gepaard gaan.

Daarom is het volgens de bekende thermische behandeling een gebruikelijke praktijk om het aangetaste gedeelte tot 50°C gedurende 10 seconden te verwarmen, hetgeen wordt beschouwd als een toelaatbare bovengrens voor een menselijk wezen. Onder deze voorwaarden is het 35 sterftecijfer van dauwwormen 60% zoals uit de tabel blijkt. Indien de behandelingstijd tot 5 seconden wordt verkort, daalt het sterftecijfer van dauwwormen tot 30%. Uit de tabel blijkt ook dat het sterftecijfer van dauwwormen afneemt wanneer de temperatuur beneden 50°C daalt.

De bekende thermische behandelingswerkwijze is niet effectief omdat een 40 hogere temperatuur gedurende een langere tijd moet worden gehandhaafd 8401963 < ’ 2 om de werkwijze effectief te maken, waardoor·-de patiënt een ongemakkelijke behandeling ondergaat. Anderzijds neemt indien de behandelings-voorwaarden zodanig worden ingesteld dat deze voor de patiënt aangenaam zijn, de effectiviteit van de behandeling sterk af en wordt het sterf-5 tecijfer van dauwwormen 50% of minder, hetgeen in menig opzicht onbevredigend is.

Ondertussen zijn medische toepassingen van diverse lasers, zoals C02“laser en YAG-laser in diverse gebieden van medische behandeling en therapie steeds meer populair geworden. Tot nu toe is echter niet 10 voorgesteld een C02**laser en YAG-laser voor de behandeling van voetschimmel toe te passen. Bijvoorbeeld is de C02~laser meestal toegepast als een chirurgisch lasermes, welke laser ook is gebruikt voor het verwijderen van een verwonding en een brandwond. In dit geval echter wordt de warmte-energie van een laserbundel die door de C02”laser 15 wordt uitgezonden, gebruikt om het gedeelte van het weefsel dat door de laserbundel wordt bestraald, te doen verdampen om tumorweefsel weg te snijden of een verwonding of brandwond te verwijderen. Bij deze methode wordt de laserbundel gebruikt bij een extreem hoge temperatuur teneinde het door de laserbundel bestraalde gedeelte van het weefsel te doen 20 verdampen, zodat deze methode niet direct kan worden toegepast voor de behandeling van voetschimmel.

Volgens de uitvinding is voorzien in een inrichting voor het behandelen van voetschimmel, omvattende: een voetsteun voor het plaatsen van een voet in de goede stand, 25 een lasereenheid die een laserbundel uitzendt met een energiedichtheid van 2 joule/cm^ of meer gedurende een periode van 10 milliseconden of minder, en een optisch stelsel voor het richten van de laserbundel op een voorafbepaalde plaats bij de voetsteun.

30 De uitvinding omvat een werkwijze voor het behandelen van voet schimmel, waarbij ten minste eenmaal gedurende een voorafbepaalde periode van 10 milliseconden of minder een laserbundel met een energiedichtheid van 2 joule/cm^ of meer wordt gericht op een aangetast gedeelte.

35 De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen, waarin:

Fig. 1 een tabel toont, die gemeten resultaten van sterftecijfer in procenten van dauwwormen met de temperatuur en tijd als parameters illustreert; 40 Fig. 2 een aanzicht in perspectief van de gehele constructie van 8401963 4 3 Γ een inrichting volgens de uitvinding is; en .·

Fig. 3 een schematische voorstelling is die de experimentele resultaten van de uitvinding illustreert.

De uitvinding is gebaseerd op de kennis dat dauwwormen slechts in 5 de opperhuid of de oppervlaktelaag van de huid leven en meer in het bijzonder in het stratum corneum of hoornlaag, die de buitenste laag van de opperhuid is en dat warmte-gevoelige zenuwen zich uitstrekken tot de lederhuid of werkelijke huid en dat zij zich niet uitstrekken tot in de hoornlaag en voorts dat indien een bestraling door middel van 10 een laserbundel met een energiedichtheid van een vooraf bepaalde grootte of meer tijdelijk op het aangetaste gedeelte van een voet wordt uitgevoerd gedurende een vooraf bepaalde tijd of minder, de hoornlaag kan worden verwarmd tot een temperatuur die geschikt is voor de behandeling van voetschimmel, bijvoorbeeld 70°C of meer, terwijl de temperatuur van 15 de werkelijke huid waarin de warmte-gevoelige zenuwen zich bevinden, zo laag wordt gehouden, dat wezenlijk geen verbranding van de werkelijke huid wordt veroorzaakt.

Indien een bestraling met een laserbundel zodanig is dat de laserbundel een geschikte grootte van energiedichtheid heeft en de bestra-20 ling door middel van de laserbundel tijdelijk is en begrensd wordt tot een vooraf bepaalde tijd of minder, wordt meer in detail gesteld, zelfs Indien de hoornlaag wordt verwarmd tot een temperatuur die doelmatig is voor het doden van de daarin levende dauwwormen, de aldus in de hoornlaag opgewekte warmte op effectieve wijze gedissipeerd door de huid, 25 zodat de temperatuur wezenlijk daalt tot een laag niveau gedurende de tijdsperiode waarin de warmte de warmte-gevoelige zenuwen in de werkelijke huid bereikt, waardoor wordt verhinderd dat de patiënt warmte voelt. Teneinde te verhinderen dat de patiënt gedurende de behandeling warmte voelt is het daarom noodzakelijk dat de verwarming door middel 30 van bestraling met een laserbundel slechts plaats vindt aan het oppervlak van de opperhuid, of bij voorkeur in de hoornlaag en niet in de werkelijke huid. Bij een dergelijke verwarming kan een uitstekende behandeling van voetschimmel worden uitgevoerd, zonder dat de patiënt warmte behoeft te accepteren.

35 Onder de omstandigheden volgens de uitvinding worden de voorwaar den van een laserbundel die op voordelige wijze kan worden toegepast voor de behandeling van voetschimmel zonder dat de patiënt warmte moet dulden, zodanig gesteld dat de laserbundel een energiedichtheid heeft van 2 joule/cm^ of meer en dat de tijdsperiode voor een enkelvoudige 40 bestraling met een laserbundel 10 milliseconden of minder is. De voor- 8401963 4 « t 4 » waarde dat de energiedichtheid van 2 .joule/cbP- door een bestraling met een laserbundel gedurende een periode van 10 milliseconden Is, wordt als wezenlijke bovengrens beschouwd, waarbij de patiënt warmte kan verdragen en een uitstekende behandeling van voetschimmel kan worden uit-5 gevoerd door middel van een enkelvoudig laserbundelschot. Met andere woorden zal het indien de impulsduur van het schot groter dan 10 milliseconden wotdt, mogelijk zijn dat de patiënt de warmte kan verdragen, doordat de energiedichtheid lager dan 2 joule/m^ wordt gekozen. Hierdoor zal echter de mate van genezing van voetschimmel afnemen. Het is 10 gebleken dat in het geval waarin de bestralingstijd langer dan 10 milliseconden wordt gekozen, zelfs indien de energiedichtheid van na’genoeg de toelaatbare bovengrens met betrekking tot de warmte, die 2 joule/cm^ of minder is, wordt toegepast, de temperatuur van de werkelijke huid aanzienlijk zal toenemen, terwijl de hoornlaag niet voldoende wordt 15 verwarmd tot een temperatuur die geschikt is voor de behandeling van voetschimmel.

Anderzijds kan wanneer de impulsduur korter wordt gekozen, de energiedichtheid boven 2 joule/cm^ worden verhoogd tot een punt waarin luchtdoorslag als gevolg van het hoge elektrische veld' aan het opper-20 vlak van de huid optreedt. Aangezien de impulsduur korter wordt verdwijnt in de praktijk het warmteprobleem. Aangezien het echter in dit geval moeilijk is om door middel van een enkelvoudig schot de hoornlaag te verwarmen tot een temperatuur die geschikt voor de behandeling van voetschimmel, is het noodzakelijk een meervoudig laserschot toe te pas-25 sen. In dit geval zal de patiënt warmte voelen, wanneer het aantal bestralingen toeneemt. Zolang de behandelingsvoorwaarden binnen de hierboven beschreven grenzen van energiedichtheid en impulsduur worden ingesteld, is het wanneer de patiënt de acceptabele warmte begint te voelen, een indicatie dat de hoornlaag is verwarmd tot een temperatuur 30 waarbij de voetschimmel op uitstekende wijze kan worden genezen.

Volgens de uitvinding verdient het de voorkeur een laser, zoals C02“laser of een YAG-laser toe te passen, die een laserbundel in het infrarode gebied uitzendt met een golflengte van 0,7 μτη of meer, waardoor een uitstekend thermisch effect wordt bereikt. Bij voorkeur wordt 35 niet een laser, zoals een N2~laser of een "excimer"-laser die een laserbundel in het ultraviolette gebied uitzendt, toegepast vanwege de mogelijke aanleiding tot huidkanker.

In het algemeen varieert de dikte van de hoornlaag afhankelijk van de delen van het lichaam, zoals de zool van een voet en de hals. Echter 40 ligt de dikte in het algemeen tussen 50 en 2.000 ym. Anderzijds is de 8401963 5 r Λ licht dispersielengte of penetratielengte .van een laserbundel uit een C02“gaslaser in de huid nagenoeg 50 μια en die van een YAG-laser nagenoeg 800 μιη. Het verdient dus de voorkeur de C02~laser te gebruiken voor de behandeling van dunnere delen van de opperhuid. Voor dikkere 5 delen van de opperhuid wordt de buitenzijde van de hoornlaag door middel van bestraling met een laserbundel verwarmd, terwijl het binnenge-deelte van de hoornlaag moet worden verwarmd door geleiding van warmte.

Deze verwarming als gevolg van warmte-geleiding geeft aan dat ook warmte naar de warmte-gevoelige zenuwen in de werkelijke huid wordt overge-10 dragen, hetgeen aanleiding geeft tot een beperking van de toepassing van een C02~laser voor dikkere delen van de opperhuid.

Anderzijds heeft een YAG-laserbundel een betrekkelijk grote penetratielengte, zodat de mogelijkheid bestaat dat de laserbundel direct de werkelijke huid kan bereiken op een plaats waar de opperhuid betrek-15 kelijk dun is, hetgeen de moeilijkheid aangeeft van de toepassing van een YAG-laser wanneer de opperhuid dun is. Echter biedt de YAG-laser voordelen bij de toepassing daarvan op een plaats waar de opperhuid dik is, omdat de gehele hoornlaag direct kan worden verwarmd door middel van een YAG-laserbundel. In afwijking hiervan moet de verwarming door 20 middel van een C02**laserbundel gebaseerd zijn op thermische geleiding. Het verdient dus de meeste voorkeur om de C02“laser en YAG-laser selectief toe te passen, of een andere laser die een laserbundel kan uitzenden met een optimale penetratielengte met betrekking tot de dikte van de opperhuid en de hoornlaag op de plaats waar de behandeling 25 moet worden uitgevoerd.

Aangezien de penetratielengte van de YAG-laser groter is dan die van de C02~laser, zal de patiënt meer warmte voelen wanneer hij bestraald wordt met een YAG-laserbundel. Echter is gevonden, dat op een plaats waar de huid betrekkelijk dik is, de energiedichtheid en de im-30 pulsduur van een laserbundel die met voordeel kan worden toegepast voor het behandelen van voetschimmel, zonder dat de patiënt veel warmte moet verdragen, liggen binnen de hierboven genoemde voorwaarden voor zowel de C02“ als YAG-laser.

Fig. 2 is een aanzicht in perspectief van de gehele constructie 35 van een inrichting voor het behandelen van voetschimmel, die volgens de uitvinding is geconstrueerd, waarbij een pulserende TEA-C02”laser 1 van hoog vermogen wordt toegepast. Een bovenste reflectiespiegel 2 is aan de voorzijde van de laser 1 gemonteerd om een door de laser 1 uitgestraalde laserbundel verticaal naar beneden op een onderste reflec-40 tiespiegel 3 te richten, die de laserbundel L in horizontale richting 8401963 * * 6 m richt. Na reflectie loopt de laserbundel L. door een opening 4 waar de energie van de laserbundel wordt gevarieerd. Na de opening 4 te hebben gepasseerd, doorloopt de laserbundel een focusseringslens 5 om te worden gefocusseerd op een vooraf bepaalde plaats aan de voorzijde van een 5 voetsteun waarop de patiënt zijn of haar voet kan plaatsen, die door middel van de laserbundel moet worden bestraald. Zoals getoond is, is de voetsteun 6 voorzien van een verticale wand waarvan het oppervlak loodrecht staat op de optische weg van de laserbundel L, welke verticale wand is voorzien van een venster waardoorheen de laser L loopt en op 10 de vooraf bepaalde plaats wordt gefocusseerd. De patiënt behoeft dus slechts zijn of haar zieke voet tegen de verticale wand aan te drukken. Hoewel het niet specifiek is geïllustreerd, is bij voorkeur een afzuig-inrichting nabij de voetsteun 6 geplaatst, teneinde de rook te verwijderen, die ontstaat wanneer de voet met de laserbundel wordt bestraald. 15 Voorts is ook bij voorkeur een startschakelaar nabij de voetsteun 6 aangebracht om de werking van de laser 1 te starten om de gewenste laserbundel L uit te zenden.

Wanneer voor het gebruik de (niet getoonde) startschakelaar wordt bediend, zendt de laser 1 de laserbundel L uit, die door de spiegels 2 20 en 3 wordt gereflecteerd en waarvan het niveau van de uitgangsenergie wordt ingesteld door de apertuurinrichting 4 en de aldus geregelde laserbundel L doorloopt de fucusseringslens 5 en wordt op het aangetaste gedeelte van de voet van de patiënt gefocusseerd, die op de voetsteun 6 is geplaatst tegen de verticale wand met het venster.

25 Onder toepassing van de in fig. 2 getoonde opstelling werden expe rimenten uitgevoerd. De gebruikte TEA-C02“laser 1 van het impuls-type had de volgende parameters: uitgansgolflengte van 10,6 pm; impulsduur van 1 microsecondej en uitgangsenergie van 2,5 joule/impuls. Bij een experiment werd de uitgangs-30 energie van 2,5 joule/impuls op een oppervlak van ongeveer 7 mm x 7 mm gefocusserd, hetgeen overeenkomt met een bestralingsenergiedichtheid van 5,1 joule/cm^. Bij een ander experiment werd de hierboven genoemde uitgangsenergie verlaagd door middel van de apertuurinrichting 4 en gefocusseerd op een oppervlak van ongeveer 2 mm x 2 mm, hetgeen corres-35 pondeert met een bestralingsenergiedichtheid van 10-20 joule/cm^. Bij nog een ander experiment werd de hierboven genoemde uitgangsenergie door middel van de apertuurinrichting 4 verlaagd en gefocusseerd op een oppervlak van ongeveer 1 mm x 1 mm, hetgeen overeenkomt met een bestralingsenergiedichtheid van nagenoeg 30 joule/cm^. In al deze gevallen 40 werden practisch dezelfde resultaten verkregen.

8401963 \ 7

Aangezien bij de hierboven beschreven experimenten de impulsduur een betrekkelijk korte tijdsperiode van 1 microseconde was, werd bijna geen warmte bij een enkelvoudig laserschot gevoeld bij elk van de hierboven genoemde drie verschillende energiedichtheden, zodat de bestra-5 ling met de laserbundel 3-4 maal achtereen met korte intervallen kon worden uitgevoerd, waarbij de herhaling werd begrensd tot 4-5 maal. Onder de omstandigheden dat een enkele bestraling met een laserbundel werd toegepast, verbrandde het oppervlak van de bestraalde huid en verkoolde tot wit, terwijl de kleur geleidelijk veranderde in donkerbruin 10 wanneer het aantal schoten werd vergroot. Hoewel het verdragen van warmte van patiënt tot patiënt verschilde, werd slechts een lichte pijn door de meest gevoelige patiënt gevoeld.

De behandeling werd in dit geval eenmaal per week gedurende twee weken uitgevoerd en voor elke behandeling werd een onderzoek door mid-15 del van een kweek uitgevoerd. Bij dit onderzoek werd, aangezien de toestanden van de aangetaste delen niet slechts van patiënt tot patiënt verschilden, maar ook van plaats tot plaats voor dezelfde patiënt, het aangetaste gedeelte verdeeld in een aantal onderzoekgebieden, elk met een oppervlak van ongeveer 2x3 cm^, terwijl de dikte van de hoornlaag 20 als uniform over het onderzoekgebied werd beschouwd. Daarna werden uit elk onderzoekgebied acht huidstukken, elk met een afmeting van 2 na x 2 mm, als monsters verzameld, die daarna werden onderworpen aan een kweekonderzoek om het sterftecijfer van de dauwwormen voor elk van de monsters te meten. Bij het verzamelen van de monsters werd het ge-25 deelte van de huid gekozen, dat een standaarddikte van 0,3-0,6 mm had.

Fig. 3 geeft het resultaat van het kweekonderzoek aan voor de acht monsters die uit elk onderzoekgebied zijn verzameld. In fig. 3 geeft "ineffectief" aan, dat de mate van genezing van acht monsters 19% of minder is en "effectief” en "zeer effectief” geven aan dat de mate van 30 genezing 20-69% respectievelijk 70% of meer is. Zoals uit de resultaten van fig. 3 blijkt, waren de resultaten bij de eerste laserbundelbestra-ling in hoofdzaak gelijk verdeeld over "ineffectief", "effectief” en "zeer effectief", waardoor wordt aangegeven dat de netto genezingsgraad ongeveer 2/3 was. Bij de tweede laserbestraling die een week later werd 35 uitgevoerd, was de netto genezingsgraad toegenomen tot ongeveer 90%, waarbij het percentage voor "zeer effectief" nagenoeg 70% was. Het is van belang dat zoals hierboven is beschreven de patiënt het aantal herhaalde bestralingen zelf kan kiezen binnen het hierboven genoemde gebied van 3-5 bij elke wekelijkse behandeling, zodat de patiënt niet 40 meer warmte dan noodzakelijk behoeft te verdragen, terwijl nog een uit- 8401963 * 8 stekende behandeling van voetschimmel- kan .worden uitgevoerd.

In het hierboven beschreven experiment werd de laserbestraling uitgevoerd door toepassing van een laserbundel met een energiedichtheid van 2 joule/cm^ gedurende 10 milliseconden of minder. Bij andere expe-5 rimenten binnen de hierboven genoemde voorwaarden werden overeenkomstige resultaten bereikt met betrekking tot de genezingsgraad, hoewel er kleine verschillen waren in het voelen van warmte.

Het is duidelijk dat binnen het kader van de uitvinding diverse modificaties, afwijkende constructies en equivalenten kunnen worden 10 toegepast. Daarom is deze beschrijving en illustratie niet bedoeld als beperking van de uitvindingsgedachte.

8401963

Claims (9)

1. Inrichting voor het behandelen van voetschimmel, gekenmerkt door: een voetsteun voor het op de plaats brengen van een voet, 5 een lasereenheid die een laserbundel met een energiedichtheid van 2 joule/cm? of meer kan uitzenden gedurende een periode van 10 milliseconden of minder, en een optisch stelsel voor het richten van de laserbundel op een vooraf bepaalde plaats bij de voetsteun.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de laser bundel een golflengte van 0,7 pm of meer heeft.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de lasereenheid een C02“gaslaser is.

4. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de 15 lasereenheid een TAG-laser is.

5. Werkwijze voor het behandelen van voetschimmel, met het kenmerk, dat ten minste eenmaal gedurende een vooraf bepaalde tijdsperiode van 10 milliseconden of minder een laserbundel met een energiedichtheid van 2 joule/cm^ of meer op een aangepast gedeelte wordt gericht.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de laser bundel een golflengte van 0,7 pm of meer heeft.

7. Werkwijze volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de laserbundel wordt uitgezonden uit een C02“gaslaser.

8. Werkwijze volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de la-25 serbundel wordt uitgezonden uit een YAG-laser.

9. Inrichting voor het behandelen van voetschimmel, gekenmerkt door een basis voor het op de plaats brengen van een lichaam, een lasereenheid die een laserbundel met een energiedichtheid van 2 joule/cm^ of meer gedurende een periode van 10 milliseconden of miii-30 der kan uitzenden, en een optisch stelsel voor het richten van de laserbundel op een vooraf bepaalde plaats bij de basis. I I I I 1Ί1Μ Ml H 1 1 1 I 1- 8401963