DE4418061A1

DE4418061A1 - Medizinischer Laser-Strahler

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Publication number: DE4418061A1
Application number: DE4418061A
Authority: DE
Original assignee: WITT UWE DR MED
Current assignee: WITT UWE DR MED
Priority date: 1994-05-24
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 1996-01-04

Description

Material und Methodik

Zu dem vorgenannten Modell (Abb. I bis IV) gehören drei wesentliche Bestand teile, welche sowohl als solitäre Funktionseinheit (Abb. Ia), als auch teil weise von einander gelöst einsetzbar sind, und zwar:

1. Der LASER-Kopf (Abb. IIa), welcher wie bisher als fest installierter Funktionsbestandteil der sog. LASER-Kanone (Abb. Ia) von dieser aus eingesetzt, aber auch vom Rohr der LASER-Kanone getrennt und über be sondere Fixier-Einheiten (Abb. IV a + b) direkt am Zielort, z. B. Kopf oder Wirbelkanal, betrieben werden kann. Betrieb und Steuerung des LASER-Kopfes erfolgt dabei über Kabelverbindung mit dem Steuer pult der LASER-Kanone.
2. Das Steuerpult (Abb. IIb), hat nunmehr breiten Raum im Rumpf der LASER- Kanone, nachdem das sehr langgestreckte, raumfordernde Helium-Neon- Röhren-System jetzt durch ein kleines CW-Dioden-System von der glei chen Wellenlänge bei etwa 640 Nanometer ersetzt werden konnte. Es ent hält nunmehr alle Steuerungen zur Einstellung, Messung, Koordinierung und Störanzeige der LASER-Funktionen.
3. Die Zieleinrichtung wird hier zunächst nur als Helm-Einheit zur Behand lung der Innenohres und von Hirnschäden (Abb. III) und als Stativ-Ein heit z. B. zur Therapie von Rückenmarksläsionen (Abb. IV) vorgestellt.
4. Eine Computer-Einheit kann per Kabel mit dem Steuerpult verbunden wer den, so daß alle Arbeitsdaten, wie Strahlungsdauer, Frequenz, Wellen länge, Impulsdauer, durchschnittliche Ausgangsleistung des Geräts, so wie spezifische Daten des Probanden aufgezeichnet, abgerufen und ab schließend ausgewertet werden können (Abb. Ic).

Zu 1. Der LASER-Kopf enthält mehrere ringförmig oder anders, z. B. quadratisch nebeneinander angeordnete Impuls-LASER-Dioden als Grundausstattung, zu denen Dioden anderer Leistungsmerkmale einzeln direkt oder aber über austauschbare Magazine zugeschal tet oder auch allein geschaltet werden können, alle Dioden austauschbar gegen Dioden anderer Qualität.

Die Schaltung der Dioden erfolgt über die Tastatur des Steuer pults bzw. durch ein vorprogrammiertes Schaltschema.
Der LASER-Kopf ist zentral mit einem im sichtbaren Bereich arbeitenden CW-Dioden-LASER der Wellenlänge von z. B. 635 bis 670 nm ausgestattet, um z. B. eine exakte Zieleinrichtung zu ermöglichen.

Zu 2. Das Steuerpult enthält die erforderliche Einrichtung zur Ein stellung und Kontrolle der gewünschten LASER-Leistung pro Zeit einheit, um z. B. folgende Leistungen zu kontrollieren:

a) Funktion des zentralen Dauerstrich-LASERs im sichtbaren Wellenbereich;
b) Funktion der Infrarot-Impulsdioden, z. B. durchschnittliche Ausgangsleistung des LASERs;
c) Impulsfrequenz der Infrarot-Impulsdioden
d) Dauer der Photonen-Emission;
e) Alarmsignale bei Inbetriebnahme, Laufzeit und Ab schaltung der LASER-Strahlung.

Strahlendimensionen

Die im LASER-Kopf peripher angeordneten IR-Puls-Dioden erzeugen zusammen mit mit dem zentral positionierten Dauerstrich-LASER paraxiale und kollimierte LASER-Strahlenbündel, dazu schwächere divergente Strahlenanteile. Zusätzlich ist ein Strahlen-Konzentrator in den Strahlengang vor Austritt aus dem LASER- Kopf einschaltbar, welcher konvergierende Strahlenbündel verursacht, die sich in einer Entfernung von 1 bis 30 cm und innerhalb einer Fläche von etwa 0,5 cm² überlagern. Hinter dieser Fläche auf der Auftreff- oder Zielebene divergieren die Strahlenbündel erneut und erzeugen einen zunehmend größeren Strahlen kegel im dichteren Medium hinter der Auftreffebene.

Zur Einstellung der Brennpunktabstandes von der Auftreffebene ist der LASER-Kopf mit einem verstellbaren Distanzanzeiger ausgestattet, welcher Rückschlüsse auf das Zielareal zuläßt.

Zur Justierung der Strahleinrichtung ist der LASER-Kopf mit einem Ziel bügel ausgestattet, der mittels verstellbarer Stifte eine gewisse Fixie rung des Bestrahlungsobjektes in vertikaler Strahlebene zuläßt. Bei Abnah me des LASER-Kopfes von der Einheit und Aufsatz auf die Helmeinheit ist eine zusätzliche horizontale Ausrichtung der Strahlungsebene durch Quer bügel einstell- und fixierbar.

Die Zieleinrichtung enthält neben Ziel- und Querbügel der Helmeinheit zur weiteren Stabilisierung ein Kopfhörersystem, über das zusätzlich zur phy sikalischen Strahlenwirkung auch eine akustische Beschallung z. B. im Sinne der Musiktherapie durchgeführt werden kann.

Leistungsparameter

Das Modell II ist mit 6 peripher angeordneten Ga/As-Puls-Dioden (Gallium/ Arsenid-Halbleiter-Technik) ausgestattet. Sie emittieren Photonen auf einer Wellenlänge von 904 nm (Nanometer). Sie können durch Magazine mit Dioden anderer Wellenlängen ersetzt werden. Die Diodenstärke ist von 5 bis 100 W (Watt) variierbar. Die Impulsdauer ist von 10 bis 500 ns (Nanosekun den) einstellbar, die Pulsfrequenz in Etappen von 10 Hz (Hertz) von 0 bis 10 000 Hz. Die jeweilige Betriebszeit des Geräts kann auf alle gewünschten Werte zwischen 1 bis 60 Minuten eingestellt werden.

Bestimmte Leistungs-Konstellationen könnten evtl. zu einer Überforderung des Gerätes führen, daher sind im Steuerpult Sperr-Vorrichtungen codiert, die bestimmte Belastungen bzw. Überlastung nicht zulassen.

Nutzungsparameter

Das Modell II soll in der "Selektiven Photo-Biochemotherapie" nach Witt An wendung finden, um die LASER/GINKGO-Methode nach Witt zu verbessern und auf weitere Gebiete auszudehnen.

Bei der Natur der LASER-Strahlung handelt es sich - vereinfacht - um die Konzentration von Photonen als Energie-Emission in gebahnter Richtung. Ihre Wirkung in der Auftreffebene wird durch die Interaktionen der Photonenener gie mit den Atomen, Molekeln und Molekülverbänden des getroffenen Materials erzielt. Die auftreffende Photonenenergie steht in Abhängigkeit von Zeit und Leistungsdichte in Beziehung zu der im Gewebeverband weitergegebenen Anregungsenergie, welche für die Aktivierung von Schlüsselenzymen des Stoff wechselprozesses bedeutsam ist.

Weitere biochemische Reaktionen folgen der Enzymanregung, ausgelöst durch sehr kurzzeitige Photonenblitze von hoher Energie (z. B. je 25 Watt aus 5 Dioden = 125 000 mW (Milliwatt), und sie laufen mit großer Geschwindigkeit ab. Eine biostimulierende Wirkung ist für vitale Organismen nur über ein be stimmtes "biologisches Fenster" denkbar, d. h. nur innerhalb eines gewissen therapeutischen Rahmens, innerhalb welchem die LASER-Leistung nicht zu ther mischen Aufheizungen und Gewebszerstörungen führt, sondern gerade ausreicht, um biologische Prozesse anzuregen.

Im Gegensatz dazu gibt es chirurgische LASER, z. B. CO₂-LASER, die u. a. bei 40 Watt-40 000 mW betrieben werden, jedoch über eine andere Wellenlänge und wesentlich längerer Impuls- oder Taktbreite, um Gewebe zu zerstören.

Für die im Titel genannte Therapie ist die vorherige Verabreichung von GINK GO-Extrakt bestimmter Konzentration von Bedeutung. GINKGO ist wegen seiner spezifischen Effekte in Blut, Gefäßen, Gewebe und Hirnstoffwechsel vielfach untersucht und bekannt. Es enthält als wesentlichen Bestandteil Flavongly coside, die sich aus Flavon-, Cumarinester- und Rutosidanteilen zusammen setzen. GINKGO läßt sowohl in seiner Gesamtstruktur als auch in den wesent lichen Bestandteilen photosensibilisierende Effekte erwarten. Auf diesem Wege ist eine verbesserte Nutzung des LASER-Strahls im Gewebe zu diskutie ren. Insbesondere steht GINKGO hier aber für den erhöhten O₂-Antransport und vermehrte Ausschwemmung von Metaboliten zur Optimierung natürlicher Regenerations-Prozesse.

Die Transmission oder Durchdringung der benötigten Energiequanten für mehrere Zentimeter in vitales menschliches Gewebe wurde bereits vor geraumer Zeit zusammen mit Wissenschaftlern aus dem EMBL Hamburg ( Europäisches Laborato rium für Molekularbiologie) nachgewiesen und gemessen.

Bis jetzt wurden nach dem o.g. Arbeitsmodell mehr als 2500 "austherapierte" Patienten behandelt, dabei zeigte sich im Gesamtdurchschnitt eine statis tisch signifikante Beschwerdebesserung, welche mit mehr als 51% wesentli cher Besserungen bis hin zur Heilung sehr deutlich über etwa zu berücksich tigenden Plazeboeffekten einzustufen ist.

Erreicht wurde dieses Ergebnis durch eine sorgfältige, bestimmte Vorbehand lung der Patienten nach Grundleiden und dann durch die Kombination eines sog. "Low Power-LASERS" bestimmter Leistung, ausgestattet mit 1 Helium/Neon röhre (12 mW constant) im sichtbaren Rotlichtbereich, sowie 5 Gallium/Arse nid-Dioden (á 20 W, max. 25 Watt, gepulst) im nicht sichtbaren Infrarot lichtbereich, Wellenlänge 904 Nanometer. Vor der LASER-Aktivierung wurde ein GINKGO-Extrakt definierter Konzentration und Menge - EGb 761 - intravenös appliziert. Die Beschwerdebesserungen traten nicht nur während der Therapie sondern in mehr als 40% der Fälle auch noch Wochen danach.

Definition und Abgrenzung "Low-Power-LASER"

Ein Low-Power-LASER ist derart ausgestattet, daß er z. B. Photonenblitze in einer Stärke von 125 000 mW (5 Dioden á 25 W) emittieren kann, im Gegensatz zu manchen "High-Power-LASERn", die mit einer Leistung von 40 000 mW auf CO₂-Basis chirurgisch eingesetzt werden.

Obwohl also "Low-Power-LASER" in der Lage sind, wesentlich höhere Energie quanten zu emittieren als mancher chirurgische "High-Power-LASER", kommen sie zu ihrer minderenergetischen Einstufung, weil sie durch die knappe Puls- Einstellung wesentlich kurzzeitiger Photonen abstrahlen als chirurgische LASER, welche bei viel längerer Puls- bzw. Taktdauer zu einer wesentlich längeren Energieeinwirkung auf das Ziel-Gewebe und damit zu thermischer Auf heizung und Zerstörung bzw. zum chirurgisch erstrebten, therapeutischen Effekt führen.

Die Bezeichnung "Low-Power-LASER" ist also in der Hauptsache durch die zeit lich sehr kurze Emissionsdauer der Photonenblitze zu erklären, welche dann neben der Verwendung spezifischer Wellenlänger die gewünschte biophysika lische Enzym-Anregung statt Gewebszerstörung bewirken.

Die Photonenblitze des "Low-Power-LASERs" können zwar mit größerer Stärke einschlagen, um auf geeigneter Wellenlänge die benötigte Gewebstiefe zu er reichen, aber von so kurzer Pulsdauer, daß z. B. aus 125 000 mW Energie-Emis sion bei 2 mal 25 Watt-Dioden und 200 ns Dauer bei der Frequenz von 2500 Hz eine durchschnittliche Ausgangsleistung von 62,5 mW pro Sekunde übrigbleibt.

Im Gegensatz dazu stehen die "Soft- oder Midpower-LASER", die bis 1987 thera peutisch unter der Ziffer 568 kassenärztlich abgerechnet werden konnten. Sie emittierten nicht gepulste sondern constante LASER-Strahlung von sehr sehr niedriger Stärke, z. B. eines der bekanntesten Biotronic-Geräte leistete damals 5,3 mW über Helium-Neon Röhre mit 632 nm Wellenlänge und 1,2 bis 3 mW über Gallium-Arsenid-Diode mit 904 nm Wellenlänge. Sie eigneten sich haupt sächlich für LASER-Akupunktur, weil sie entspr. Therapieziele nur auf der Haut, praktisch aber nicht im Gewebe erreichen.

I. Mobilisierung des LASER-Kopfes

Bisher wurden "Low-Power-LASER" in fester Verbindung der wesentlichen Bauteile zueinander für diese Therapie eingesetzt. Dabei wurde das gesamte Rohr einschließlich LASER-Kopf auf das therapeutische Ziel, z. B. auf das innerhalb des Schädels befindliche Innenohr ausvisiert. Bei einer Behandlungsdauer von 12 bis 45 Minuten konnte sich dabei bereits durch eine leichte Bewegung die Zielachse verschieben und das therapeutische Ergebnis mindern. Mit dem hier vorgestellten Modell II ist es möglich den LASER-Kopf als eigentlichen Energie-Sender aus der starren Einheit zu lösen und direkt am Zielort einzusetzen.

II. Zieleinrichtungen

Nach Mobilisierung des LASER-Kopfes erfordert es besondere Maßnahmen um die Strahlrichtung zuverlässig ausvisieren zu können, z. B. das als Abb. III vorgestellte Helmsystem zur Therapie des Innenohres oder Schäden des Zentralnervensystems, sowie das als Abb. IV vorgestellte Stativsystem, das z. B. die Behandlung der Patienten im Liegen erlaubt, etwa bei Querschnittslähmungen.

III. Erweiterung der LASER-Leistungen

Bisher war die therapeutische Leistungsbreite der LASER-Geräte durch das feste Installationssystem und damit Festlegung auf eine bestimmte Impulsdauer (z. B. 200 ns) oder eine bestimmte Energieleistung (z. B. 25- Watt-Dioden) sehr eingeengt. Auch gab es dabei keine austauschbaren Wel längen-Systeme. Die konstitutionellen Eigenheiten der Patienten sind demgegenüber jedoch je nach Alter, Größe und Gewicht sehr verschieden, so daß es schnell erforderlich wurde, einen neuen LASER-Typ mit wesent lich erweitertem Leistungsspektrum zu entwickeln.

Aus dieser Intention entstand das eingangs vorgestellte LASER-Modell II. Es bietet die Möglichkeit, Dioden unterschiedlicher Wellenlänge zu schalten, die Leistung der Dioden von 5 bis 100 Watt zu variieren und die Impulsdauer schrittweise von 10 bis 500 ns zu verändern, ferner die bereits bekannte Frequenz-Modulation von 10 bis auf mehrere tau send Hertz.

Für alle unter I., II. und III. genannten Neuerungen werden hiermit Schutz ansprüche gestellt.

Die vorgenannten Neuerungen sind nicht nur zur Verbesserung der Therapie ergebnisse erforderlich, sondern auch besonders deshalb, weil nunmehr über die Innenohrregion hinaus auch die Erkrankungen oder Verletzungen weiterer Nervensysteme anvisiert werden können, z. B. apoplektische Ausfäl le im Zentralnervensystem oder Läsionen des Rückenmarks. Erste Therapie ansätze bei Querschnittsläsionen zeigten immerhin positive Resultate.

Abb. I: Darstellung der sog. "LASER-Kanone" (a) auf Räder stativ (b) und verbunden mit Computereinheit (c),

Abb. II Darstellung des LASER-Rohrs (a), abnehmbarer LASER-Kopf (c) und Steuerpult (b), abgenommener LASER-Kopf über Steckkabel mit Rumpf zu verbinden,

Abb. IIIa Zielbügel mit eingesetztem LASER-Kopf und Ziel korn am gegenüberliegenden Ende. Für das Innen ohr ermöglicht er die Visiereinrichtung- Mastoid der betroffenen Seite auf die gegenüber liegende Außenseite der Augenhöhle, um die Hör schnecke zu erreichen,

Abb. IIIb Helmeinheit, hier ohne Kopfhörer und ohne Ziel bügel, auf der Spitze die drehbare Visierkimme zum Einsetzen des Zielbügels und rechts unten der Fixierbügel zum "Andocken" des LASER-Kopfes als unterer Haltepunkt,

Abb. IIIc drehbare Visierkimme der Helmspitze mit einge setztem Zielbügel als oberer Haltepunkt des Zielsystems,

Abb. IVa-d LASER-Kopf (c) über Schraubzwinge (b) am Fixierbügel (a) der Helmeinheit "angedockt" und per Kabel (d) mit dem Steuerpult verbun den,

Abb. IVe + f: LASER-Kopf (c) über schwenkbaren Lampenkopf (e) mit verstellbarem Stativ (f) zur Behandlung liegender Patienten verbunden, Kabelverbindung (d) zum Steuerpult.

Claims

1. Medizinischer Laser-Strahler zur Bestrahlung von Teilen des menschlichen Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopf des Laserstrahlers, der mindestens eine Laser diode aufweist, von einer Steuereinheit getrennt vorge sehen ist und mit der Steuereinheit über ein Kabel ver bindbar ist zwecks Anbringung des Laserkopfes an einer verstellbaren Halterung.

2. Laserstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung ein Stativ aufweist.

3. Laserstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung einen Kopfhelm aufweist.

4. Laserstrahler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserkopf an einem Ende eines Zielbügels ange bracht ist, der am anderen Ende ein Zielkorn aufweist und der Zielbügel lösbar am Helm anbringbar ist.

5. Laserstrahler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel von einer drehbaren Visierkimme aufgenom men ist.

6. Laserstrahler nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Helm ein Fixierbügel angebracht ist, an dem der Laserkopf mittels einer Schraubzwinge anbringbar ist.

7. Laserstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserkopf eine sichtbares Licht abgebende Laserdiode aufweist.

8. Laserstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von ringförmig ange ordneten Laserdioden im Laserkopf angeordnet ist.

9. Laserstrahler nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die das sichtbare Licht abgebende Laser diode mittig angeordnet ist.

10. Laserstrahler nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die das sichtbare Licht ab gebende Laserdiode im Wellenlängenbereich von 635 bis 670 nm betrieben ist.

11. Laserstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß die Strahlengänge der Laser dioden parallel liegen.

12. Laserstrahler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß ein Strahlenkonzentrator im Abstand zum Laser kopf angeordnet ist.

13. Laserstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß die Laserdioden mit einer Wellenlänge von 904 nm betrieben werden.

14. Laserstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß die Laserdioden mit einer Impulsdauer von 10 bis 500 ms betrieben werden.

15. Laserstrahler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß die Pulsfrequenz 0 bis 10 kHz beträgt.