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WO2002072199A1 - Bestrahlungsanordnung und verfahren zur behandlung von akne und aknenarben - Google Patents

Bestrahlungsanordnung und verfahren zur behandlung von akne und aknenarben Download PDF

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WO2002072199A1
WO2002072199A1 PCT/DE2002/000775 DE0200775W WO02072199A1 WO 2002072199 A1 WO2002072199 A1 WO 2002072199A1 DE 0200775 W DE0200775 W DE 0200775W WO 02072199 A1 WO02072199 A1 WO 02072199A1
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WO
WIPO (PCT)
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irradiation
acne
pulse
arrangement according
irradiation arrangement
Prior art date
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PCT/DE2002/000775
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English (en)
French (fr)
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WO2002072199A8 (de
Inventor
Jan Henrik Wilkens
Rolf Stirner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Spectrometrix Optoelectronic Systems GmbH
Optomed Optomedical Systems GmbH
Original Assignee
Spectrometrix Optoelectronic Systems GmbH
Optomed Optomedical Systems GmbH
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Publication date
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Application filed by Spectrometrix Optoelectronic Systems GmbH, Optomed Optomedical Systems GmbH filed Critical Spectrometrix Optoelectronic Systems GmbH
Priority to EP02726054A priority Critical patent/EP1365839B1/de
Priority to DE50212701T priority patent/DE50212701D1/de
Priority to DE10297083T priority patent/DE10297083D2/de
Priority to PCT/DE2002/000775 priority patent/WO2002072199A1/de
Priority to US10/094,431 priority patent/US7985219B2/en
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Publication of WO2002072199A8 publication Critical patent/WO2002072199A8/de
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
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    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0635—Radiation therapy using light characterised by the body area to be irradiated
    • A61N2005/0642—Irradiating part of the body at a certain distance
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    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0635—Radiation therapy using light characterised by the body area to be irradiated
    • A61N2005/0643—Applicators, probes irradiating specific body areas in close proximity
    • A61N2005/0644—Handheld applicators

Definitions

  • the invention relates to a radiation arrangement and a method for treating acne and acne scars.
  • porphyrins have their main absorption (Soret band) around 420 nm, it was for Meffert et al. obvious to treat bacterial acne follicles with blue light.
  • the long-wave absorption band of the porphyrins is 630 nm with a penetration depth of 4 mm, which is best suited and also used for photodynamic follicle treatment.
  • Such an irradiation arrangement is known from WO 00/02491, which comprises at least one narrow-band spectrum in the range from 405 to 440 nm.
  • the wavelength intervals of 610 - 670 nm or 520 - 550 nm are given as alternative or cumulative spectral ranges.
  • it is proposed to enrich the area to be irradiated with oxygen by applying emulsions enriched with oxygen to the area to be irradiated before or during the irradiation.
  • the irradiance is there between 10 - 500 mW / cm 2 .
  • a radiation arrangement for the treatment of acne is known from WO 00/64537.
  • the area to be treated is treated with UV light in the range of 320 - 350 nm.
  • the energy that is radiated in is
  • the pulse energy should be between 5 - 25 mJ / cm 2 , so that irradiation intensities of approx. 2 MW / cm 2 are achieved with pulse lengths of 10 ns.
  • the known radiation arrangement is based on the knowledge that sun-like spectra are not suitable for the treatment of acne, but rather can even trigger episodes of acne.
  • EP 0 565 331 B1 discloses a device for treating vascular diseases in an area of the skin, comprising a housing with an incoherent light source, mounted in the housing and suitable for producing pulsed light for the treatment and an opening in the housing which determines an outgoing light beam which is transmitted to the skin treatment area without passing through an optical fiber cable and which has a wider radiation area than devices with optical fiber cables, the
  • the device includes a low frequency filter to cut out the visible and ultraviolet parts of the spectrum and the incoherent light source produces an output light beam with wavelengths in the range between 300 and 1000 nm.
  • the light source is electrically connected to a variable pulse width generator circuit to provide a controlled time pulse with a width between 1 and 10 ms, the emerging light beam on the skin producing an energy density between 30 and 100 J / cm 2 , so that the emerging light beam after passing through the above-mentioned, the low-wavelength filter can penetrate as deeply as desired into the skin without burning the skin in order to heat a blood vessel lying under the skin and within the skin treatment area and in Blood vessel causing blood coagulation.
  • the blood coagulation described there should be avoided in the treatment of acne, so that the device described there is unsuitable for the treatment of acne or other superficial skin diseases.
  • Energy densities per pulse are between 30-100 J / cm 2 , so that reference can be made to the comments on EP 0 565 331 B1.
  • acne fluorescence arises, which characterize a severe acne course that was previously experienced and, in particular, cosmetically disturb.
  • the acne-related scars range from small, closed comedone-like scars to worm-like sunken scars and large, keloid-shaped atrophic scars.
  • the known radiation arrangements are unable to treat the post-inflammatory acne fluorescence without tissue coagulation or tissue ablation. Thereby the treatment of acne scars is unsatisfactorily solved.
  • the excision of crater-like scarring is invasive and carries a risk of infection.
  • Acne scars on the face can often be treated cryosurgery with liquid nitrogen using high-speed grinders, keloid-shaped acne scars. These processes are also very complex and costly.
  • the invention is therefore based on the technical problem of creating an irradiation arrangement and a method for treating acne and acne scars which can be implemented inexpensively and are highly efficient.
  • the radiation source is designed as a broadband radiation source with a wavelength range of at least 320 to at least 540 nm, which can be operated in pulse mode and / or can be moved relative to the treatment area, the pulse energy per pulse being between 0.05-10 J / cm 2 and the radiation intensity the radiation peaks of the optical pulses are between 0.5 W / cm 2 and 100 kW / cm 2 .
  • At least 320 nm means that the radiation source can also generate smaller wavelengths, but these are not transmitted to the area to be treated, but are suppressed beforehand. Wavelengths larger than 540 nm, however, can also be emitted.
  • Another advantage over WO 00/02491 is that a higher power or energy of the blue spectral component reaches the follicle. Since the follicles sit relatively deep under the skin, normally only a fraction of the blue spectral range between 400 - 500 reaches the follicles, so that
  • Efficiency can be achieved if the peak power or irradiance of the pulse only significantly exceeds the described threshold values for a short time.
  • Clinical studies show that the efficiency of pulsed acne light treatment can be surprisingly increased by a factor of 10 to 20 compared to cw treatment with an identical spectrum.
  • the described effect for the acne treatment in WO 00/02491 is probably a superficial bacterial killing by the blue component, whereas the follicles are essentially only reached by the green or red spectral ranges from 520 - 550 nm or 610 - 670 nm.
  • pulsed operation with the same cw power temporarily radiates with extremely higher powers compared to cw operation, so that a constant offset due to threshold values is less effective
  • Pigments fade and presumably radically mediated skin tissue remodeling that improves or eliminates the signs of aging, wrinkles, epidermal and dermal atrophy, skin roughness, irregular pigmentation, telangiectasias, sagging skin and enlarged pores.
  • the younger skin appearance is associated with a dermal metabolic change triggered by the radiation arrangement, in particular in the area of the extracellular dermal matrix proteins.
  • procollagen, collagen, elastin and collagenases As a result, the cosmetically disruptive skin changes regress significantly or even completely.
  • the details of the power or energy density always relate to the skin surface to be irradiated, the irradiation arrangement preferably being placed directly on the skin.
  • the effective pulse lengths are preferably between 1 ⁇ s and 500 ms. This relatively wide range is due to the fact that the preferred effective pulse lengths for pulsed radiation sources and relatively moving radiation sources in the form of a scanner are different. It should be noted that the scanner is preferred for the treatment of large acne.
  • the effective pulse lengths for the flash lamps are preferably between 1 ⁇ s and 50 ms, particularly preferably between 10 ⁇ s and 10 ms and further preferably between 100-600 ⁇ s, the pulse on and off times being asymmetrical.
  • the effective pulse lengths are preferably between 1 ms and 500 ms, further preferably between 20-100 ms.
  • the effective pulse length is understood to mean the time that lies between reaching 50% of the maximum output and falling to 50% of the maximum output.
  • the longer pulse timeouts in relation to the effective pulse length serve in particular for the post-diffusion of oxygen.
  • the ratio of pulse length and pulse timeout is preferably between 3 and 3000 for the scanner and between 100 and 100,000 for the flash lamp.
  • the frequency at which the radiation source is pulsed is between 0.01-100 Hz, more preferably between 0.05-50 Hz and even more preferably between 0.3-3 Hz, with lower effective being higher at higher frequencies Pulse lengths and smaller pulse energies can be used.
  • the irradiance per pulse is between 1 W / cm 2 -100 kW / cm 2 , preferably between 50 W / cm 2 -50 kW / cm 2 , more preferably between 500 W / cm 2 - 10 kW / cm 2 and particularly preferably between 1 kW / cm 2 -5 kW / cm 2 .
  • the energy density per pulse is between 50 mJ / cm 2 -10J / cm 2 , preferably between 100 mJ / cm 2 -2J / cm 2 and particularly preferably between 300-1000 mJ / cm 2 .
  • the radiation source also being able to be pulsed
  • the irradiance per pulse is between 500 mW / cm 2 -5000W / cm 2 , preferably between 1-500 W / cm 2 and particularly preferably between 2-300 W / cm 2 and more preferably between 3-100 W / cm 2 .
  • the energy density per pulse is between 50 m J / cm 2 - 10 J / cm 2 , preferably between 100-3000 mJ / cm 2 and particularly preferably between 150-1000 mJ / cm 2 and more preferably between 200-500 mJ / cm 2nd
  • the radiation source is as Xe flash lamp trained.
  • Xe flash lamp trained.
  • These commercially available Xe flash lamps are very inexpensive and emit sufficiently in the desired spectral range between 320 -540 nm and 320-670 nm.
  • teaching according to the invention are too large.
  • Flash lamps are more or less comparable to a black body, depending on the load. Therefore, Xe flash lamps typically emit from 200-2000 nm. Due to the cell toxicity of the wavelengths between 200-320 nm, this wavelength range must be suppressed by appropriate filter measures. It is also possible to use the Xe
  • Doping the flash lamp with metals or metal halides in order to specifically amplify the emission of certain spectral components.
  • Gallium, indium and / or their halides are particularly suitable for this in order to amplify the wavelength range between 400-500 nm.
  • the radiation source is assigned a device for suppressing the spectral components from 320-400 nm and / or for transforming the UV components into the visible range. This takes into account the fact that the possible side effects of UVA components on the cell are completely avoided without this being reflected in a noticeable reduction in the effectiveness of the radiation arrangement. If the UVA components are filtered out, inexpensive commercially available UVA filters can be used. However, the UV components are preferably transformed into the visible spectral range by means of suitable inorganic phosphors and organic laser dyes. Films made of silicone elastomers with inorganic phosphors have proven particularly useful.
  • blue-emitting phosphors are preferably used, which can optionally be combined with green in the range from 520 to 550 nm and / or red in the range from 610 to 670 nm.
  • fluoropolymers such as Teflon can be used instead of the silicone elastomers.
  • other radiation sources such as deuterium flash lamps can also be used, which have a high yield in the UV range, which can then be transformed into the desired spectral range by the phosphors.
  • Another possible radiation source is a gallium iodide mercury discharge lamp pulsed in the overload range.
  • Overload is understood here when the maximum discharge current is at least 3-1000 times the nominal lamp current, the pulse discharge current preferably being between 15-1500 A / cm 2 cross-sectional area of the discharge vessel.
  • Commercially available cw-operated metal vapor-doped mercury halide lamps are described, for example, in US Pat. Nos. 3,521,111; US 3,540,789 and WO 96/13851.
  • gallium-doped medium or high-pressure mercury iodide lamps do not show any broadening or even inversion of the gallium resonance lines at 403 and 417 nm, even with a 100-1000-fold overload.
  • a gallium iodide-doped mercury discharge lamp operated under nominal load with a discharge current of 1.5 A / cm 2 cross-sectional area of the discharge vessel could be operated in pulsed operation up to 1000 A / cm 2 cross-sectional area of the discharge vessel without causing an attenuation or frequency inversion of the
  • Gallium resonance lines came. A possible explanation for this is that the metallic gallium has a boiling point of approx. 2200 ° C, so that the relevant gallium vapor pressure can probably be neglected even under impulse conditions.
  • the mercury iodide decomposes into mercury and iodine. Under the discharge conditions, the iodine combines with the gallium in the form of the unstable compound Gal 3 .
  • Gallium iodide shows a strong increase in vapor pressure even at low temperatures.
  • the lack of inversion of the gallium resonance line could now be explained by the fact that the gallium iodide only behaves stable up to a certain pressure and that when the pressure increases there is a massive, presumably kinetically extremely rapid disintegration of the compound. As a result, a relatively constant gallium vapor pressure occurs despite increasing high temperatures during the pulse.
  • the condensed gallium therefore does not contribute to the discharge or possible self-absorption. The unexpected effect could therefore be paradoxical
  • Mercury iodide breaks down early into mercury and iodine, so that the iodine is available for a gallium compound and the mercury vapor pressure increases sharply with the energy fed in.
  • the gallium resonance is subject to an excitation by the short-wave which increases proportionally to the energy fed in Mercury electron transitions are available. Due to the relative constancy of the gallium vapor pressure, almost all of this energy can be emitted as a resonance line spectrum.
  • a modulated lamp can therefore be operated with an increased base load, since the supply of the energy supplied is only considerably more efficient than with a lamp in normal operation only because of the temperature increase. It turned out that a 1 kW lamp can be operated with a continuous load of approx. 2-20 kW. Spectral measurements have shown that in a 1000 W cw operation gallium-doped mercury iodide lamp approx. 400 mW / m 2 in the spectral range between 400-440 nm hit the skin.
  • This irradiance can be reduced to an average irradiance of approx. 2-4 mW / cm 2 in Simmer operation, whereby the irradiance is briefly increased by up to four to five orders of magnitude under impulse load, so that irradiance levels between 2 and 400 W / cm 2 hit the skin.
  • the ratio of the pulse lengths is preferably in the range between 3 and 300.
  • This simple pulse light source in the spectral range of 320-540 nm can also be used for other technical applications, such as dental plastic curing, printing technology applications, surface sealing, pipe renovation with light-curing hoses, plastic curing in the range of DVD production and the acceleration of other photochemical reactions which are influenced by radical mechanisms of photoabsorption in the UV blue region of the spectrum.
  • the ratio of gallium or gallium additive to mercury should preferably be between 1:10 to 1: 100. In the power range of 400 W, a mixing ratio of 1-5 mg gallium iodide to 44 mg mercury is preferably used.
  • Another typical lamp consists of a cylindrical quartz tube with a diameter of 13.5 mm and a volume of the discharge vessel of 20 cm 3 . The distance between the electrodes is approx. 14 cm. Such a lamp is filled with 20 mg Hg, 3 mg mercury iodide, 1 mg gallium and argon at a pressure of 3.57 mmHg.
  • the efficiency of the radiation arrangement can be further increased by increasing the oxygen concentration. In addition to the measures described in WO 00/02491, this can also be achieved very simply by an inspiratory oxygen supply via an oxygen mask.
  • the radiation source can be a
  • Cooling device can be assigned, which is designed for example as air cooling or another thermal dissipation measure such as cooling plates.
  • the fluorescent film is preferably also cooled, but this is preferably cooled by water cooling.
  • the radiation source is preferably formed with a reflector.
  • a preferred type of reflector is a paraboloid reflector, the radiation source being arranged at a focal point of the paraboloid.
  • reflectors in the form of spherical shells or similar shapes can also be used.
  • the irradiation area for a mobile device is preferably in the range from 1 to 200 cm 2 , since in the case of planar irradiation the penetration depth increases in comparison to punctiform radiation sources, which is advantageous here for reaching the deeper follicles.
  • the mobile embodiment allows the sequential irradiation of various individual acne areas, as a rule occur in the face, neck and upper part of the back and chest.
  • embodiments are also possible in which larger areas are irradiated simultaneously.
  • One possible embodiment is one
  • an imaging reflector When using a large number of small radiation sources in close proximity to the object to be irradiated, the use of an imaging reflector can be dispensed with. With the help of soft, radiation-transparent spacers such as silicone elastomers, cooling and back-ventilation of the filters, fluorescent films and the irradiated skin areas is easily possible using commercially available fans such as CPU fans.
  • a device for generating mechanical vibrations is assigned to the irradiation arrangement, the mechanical vibrations preferably being generated at different times from the optical pulses.
  • the sebum which is sometimes already very solid, is heated and liquefied by the optical pulses. The liquefied sebum is virtually shaken out of the pore by the subsequent mechanical vibration.
  • the device is designed as an electrodynamic transducer.
  • a pressure or respectively is preferably by suitable polarity of opposite flat coils. Tractive force exerted on the surface of the skin, wherein the current of the radiation source can be used to control the coils.
  • the device can also be designed as a photoelastic transducer, where the sudden expansion of a material due to the optical pulse Generation of mechanical vibration is exploited.
  • Fig. 2 shows a spectrum of the radiation source with and without
  • FIG. 3 a skin cross-sectional representation with acne follicles
  • Fig. 4 is a schematic diagram of an electrodynamic
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a photo-elastic
  • Fig.9 is a schematic circuit arrangement for
  • the radiation arrangement 1 comprises a broadband radiation source 2, which is preferably designed as an Xe flash lamp.
  • the radiation source 2 is arranged in a focal point of a paraboloid reflector 3, which is open on the side facing away from the focal point.
  • the exit surface at the open The end of the paraboloid reflector 3 is defined by a preferably adjustable diaphragm 4.
  • the size of the surface to be irradiated can thus be adjusted by means of the adjustable diaphragm 4.
  • the radiation source 2 and the paraboloid reflector 3 are arranged in a housing 5.
  • the housing 5 is preferably designed with a handpiece 6, by means of which the irradiation arrangement 1 can simply be placed on a surface 7 to be treated.
  • a fluorescent film 8, which is doped with phosphor particles, is arranged between the radiation source 2 and the surface 7 to be treated.
  • the fluorescent film 8 can also be stretched directly in the area of the radiation source 2 or via the diaphragm 4.
  • the fluorescent film 8 is preferably arranged such that it is easy to replace. This simplifies the exchange necessary due to aging processes, but also the flexible use of fluorescent films with different fluorescent particles. Furthermore, if the fluorescent film 8 is arranged externally, it can be easily disinfected.
  • the electrical connections and the circuit for generating the variable pulse widths are not shown here for reasons of clarity.
  • the fluorescent film 2 shows a spectrum of a Xe flash lamp used with and without a fluorescent film.
  • the spectrum with fluorescent film is shown in dashed lines.
  • the fluorescent film is a silicone elastomer that is doped with inorganic phosphors that preferentially emit in the blue spectral range from 400 to 450 nm.
  • the fluorescent film almost cuts off the UV range between 280 - 400 nm and transforms it into the visible blue range of 400 ⁇ 450 nm. The remaining NIR portion is not shown here.
  • the Xe flash lamp is clocked at a frequency between 0.01-100 Hz, preferably between 0.1 and 10 Hz, although the effective pulse lengths are only between 10 ⁇ s and 10 ms.
  • the optical pulse energies are between 0.5-10 J / cm 2 , preferably between 1-3 J / cm 2 .
  • the acne treatment takes place over several days or weeks, the daily treatment duration being between 1 and 60 minutes, preferably between 5-10 minutes.
  • FIG. 3 shows a cross section through the skin in the region of a hair 9.
  • the hair 9 is connected to an enlarged and inflamed sebum gland 12 via a narrowed execution duct 10 with a hair shaft region 11 overfilled with sebum and inflamed.
  • a cw operation with blue light the predominant part in the upper skin layer above the hair shaft area is already absorbed due to the low penetration depth (1 / e) of the blue light and the overcoming of the body's threshold values for blue light, which is shown schematically by the short arrow 13 is.
  • the power density during the pulse is much greater at the same average power density in accordance with the ratio of the effective pulse length to the frequency, so that the constant weakening is less important due to the body's own threshold values. Since the effective power available is thus greater, a larger absolute proportion of the blue light also reaches the lower hair shaft regions 11 or the sebum gland 12 and can contribute to the local generation of singlet oxygen there, which is shown by the longer arrow 14.
  • the device for generating mechanical vibrations comprises a frame 15 and a transparent, non-compatible stamp 16, which is movably mounted in the frame 15, the stamp 16 partly resting on the skin via an ultrasound gel 17 as a coupling medium.
  • Flat coils 18, 19 are arranged on the edge regions of the frame 15 or stamp 16, each lying opposite one another. In the simplest case, the flat coils are designed as flat copper rings.
  • the pulsed light 20 emitted by the radiation source 2 is absorbed by the sebum plug 21 and the sebum 22 underneath. In doing so absorbed the sebum plug 21 in the visible spectral range and in the NIR, whereas the sebum 22 preferably absorbs in the NIR.
  • the device comprises a first layer 24 made of an optically transparent material with a high sound conduction speed, a second layer 25 made of an optically transparent carrier material and a third layer 26.
  • On and / or in the second layer there are light-absorbing dye molecules 27 which strip, for example - Or are arranged in a ring. Due to the absorption of incident pulsed light 20, there is a shock-like thermal expansion of the dye molecules 27, as a result of which a pressure wave 28 is built up. This pressure wave 28 is non-directional and spreads up and down. The pressure wave 28, which propagates upwards, is reflected on the first layer 24 and radiated downwards again.
  • the third layer 26 serves to deliberately delay the travel time of the light and the pressure wave 28, so that the pressure wave 28 only reaches the sebum plug 21 after the light pulse has warmed and liquefied it.
  • the third layer 26 can also be omitted if targeted near-field effects are used. For this purpose, local maxima are generated that are closer to ⁇ / 2 at the skin surface at frequencies in the kHz range.
  • the average cw power in pulse mode being 1500 W.
  • 7 shows the spectral energy density in the case of such a gallium-doped mercury iodide lamp with a nominal power of 1000 W when the input power is varied.
  • the curve a) represents the energy density in cw normal operation at 1000 W.
  • the curve b) represents the spectral energy density under 100 W and the curve c) represents the energy density at 10 kW input power. as well as overload were operated in cw mode.
  • FIG. 9 shows a first circuit arrangement for operating a gallium-doped mercury iodide lamp for pulse overload operation.
  • the circuit includes a gallium-doped mercury iodide lamp 30, an ignition rod 31, a current zero continuity detector 32, one
  • Pulse generator 33 Pulse generator 33, a first relay K1 and a second relay K2, and a starter switch S1 and a pulse switch 34.
  • the two relays K1 and K2 are both connected to a neutral conductor N and a first phase V1 of a three-phase network.
  • the gallium-doped mercury iodide lamp 30 is connected to a second phase V2 of the three-phase network via an auxiliary contact of the starter switch S1. Via a second auxiliary contact of the starter switch S1, the first phase V1 is connected to the ignition rod 31 via the current-zero continuity detector 32 via a coil arrangement.
  • the coils L1 and L2 are connected in series.
  • a third coil L3 with a contact K2 associated with the second relay K2 is connected in parallel with this series connection.
  • a first associated contact K1.1 of the first relay K1 is connected in parallel with the first coil L1.
  • Between a second associated contact K1.2 of the first relay K1 is connected to the second relay K2 and the pulse switch
  • FIG. 10 shows an alternative embodiment with a capacitor bank, the same elements with respect to FIG. 9 being the same Reference numerals are provided.
  • a triac 35 is arranged between the ignition rod 31 and the gallium-doped mercury iodide lamp 30, the driver 36 of which is controlled by the pulse generator 33.
  • the capacitor bank 38 with the electrodes of the gallium-doped is via an IGBT 37 or the coil L3
  • Mercury iodide lamp 30 connected, the driver 39 of the IGBT 37 is also controlled by the pulse generator 33.
  • the mode of operation is as follows: The starter switch S1 is closed again, whereby the contact K1.1 closes and the contact K1.2 opens.
  • the gallium-doped mercury iodide lamp 30 is raised to operating conditions via the switched-on triac 35. Then the relay K1 drops out again and the contact K1.1 opens and K1.2 closes.
  • the gallium-doped mercury iodide lamp 30 is then operated in the Simmer via the series connection of the coils L1 and L2 and the pulse generator 33 is activated.
  • the current-zero crossing detector 32 detects the zero crossing and transmits this information to the pulse generator 33.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungsanordnung (1) und ein Verfahren zur Behandlung von Akne, umfassend mindestens eine Bestrahlungsquelle (2), wobei die Bestrahlungsquelle (2) mindestens ein breitbandiges optisches Spektrum im Bereich von 320 bis mindestens 540 nm emittiert, die Bestrahlungsquelle (2) im Pulsbetrieb betreibbar und/oder relativ zu der zu behandelnden Fläche bewegbar ist, die Pulsenergie zwichen 0,05-10 J/cm2 und die Bestrahlungsstärke der Bestrahlungspeaks zwichen 0,5 W/cm2 und 100 kW/cm2 liegt.

Description

Bestrahlungsanordnung und Verfahren zur Behandlung von Akne und Aknenarben
Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungsanordnung und ein Verfahren zur Behandlung von Akne und Aknenarben.
Es ist bekannt, Akne, eine aufgrund von Bakterienwachstum in verstopften Follikeln talgdrüsenreicher Hautbezirke mit Verhornungsstörungen hervorgerufene Hauterkrankung, mit blauem Licht im Bereich von 400 - 440 nm ohne wesentliche UVA-Anteile zu behandeln, wobei die Erfolge beschränkt blieben. Hierzu sei auf den Fachartikel "V. Sigurdsson et al. Phototherapy of Acne Vulgaris with visible Light, Dermatologie 1997; 194; Bd. 3, 256 -260" mit weiteren Literaturhinweisen verwiesen. Angestoßen wurde diese Form der Therapie, daß Aknefollikel im Rahmen der dermatologischen Untersuchung mit einer sogenannten "woodlamp" rot fluoreszieren. Als Quelle der Fluoreszenz wurde die Speicherung großer Mengen von Porphyrinen im Propionibakterium acne nachgewiesen. (Mc Ginley et al., Facial follicular porphyrin fluorescence. Correlation with age and density of propionibacterium acnes, Br. J. Dermatol Vol. 102., Bd. 3, 437 -441 , 1980). Da Porphyrine ihre Hauptabsorption (Soret-band) um 420 nm haben, war es für Meffert et al. naheliegend, bakterielle Aknefollikel mit blauem Licht zu behandeln. Die langwelligste Absorptionsbande der Porphyrine liegt bei 630 nm mit einer Eindringtiefe von 4 mm, die für eine photodynamische Follikelbehandlung am besten geeignet ist und auch verwendet wird.
Aus der WO 00/02491 ist eine derartige Bestrahlungsanordnung bekannt, die mindestens ein schmalbandiges Spektrum im Bereich von 405 - 440 nm umfaßt. Als alternative oder kumulative Spektralbereiche sind die Wellenlängenintervalle von 610 - 670 nm bzw. 520 - 550 nm angegeben. Zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades wird vorgeschlagen, die zu bestrahlende Partie mit Sauerstoff anzureichern, indem mit Sauerstoff angereicherte Emulsionen vor oder während der Bestrahlung auf die zu bestrahlende Fläche aufgetragen werden. Die Bestrahlungsstärke liegt dabei zwischen 10 - 500 mW/cm2.
Weiter ist aus der WO 00/64537 eine Bestrahlungsanordnung zur Behandlung von Akne bekannt. Dabei wird die zu behandelnde Fläche mit UV-Licht im Bereich von 320 - 350 nm behandelt. Die dabei eingestrahlte Energie wird mit
1 - 5 J/cm2 angegeben. Bei Verwendung eines Lasers soll dabei die Pulsenergie zwischen 5 - 25 mJ/cm2 liegen, so daß sich bei Pulslängen von 10 ns Bestrahlungsstärken von ca. 2 MW/cm2 einstellen. Die bekannte Bestrahlungsanordnung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß sonnenähnliche Spektren nicht zur Behandlung von Akne geeignet sind, sondern vielmehr sogar Akneschübe auslösen können.
Aus der EP 0 565 331 B1 ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Gefäßerkrankungen in einem Bereich der Haut bekannt, umfassend ein Gehäuse, mit einer inkohärenten Lichtquelle, montiert in dem Gehäuse und geeignet zum Produzieren von gepulstem Licht für die Behandlung und eine Öffnung in dem Gehäuse, welche einen austretenden Lichtstrahl bestimmt, der auf den Hautbehandlungsbereich gesendet wird, ohne durch ein Kabel aus optischen Fasern zu gehen, und der einen breiteren Strahlungsbereich aufweist als Vorrichtungen mit Kabel aus optischen Fasern, wobei die
Vorrichtung ein die niedrigen Frequenzen abschneidendes Filter umfaßt, um die sichtbaren und ultravioletten Teile des Spektrums herauszuschneiden und die inkohärente Lichtquelle einen Ausgangslichtstrahl mit Wellenlängen im Bereich zwischen 300 und 1000 nm produziert. Die Lichtquelle ist elektrisch mit einer Variabel-Impulsbreiten-Erzeugerschaltung verbunden, um einen geregelten Zeitimpuls zu liefern mit einer Breite zwischen 1 und 10 ms, wobei der austretende Lichtstrahl auf der Haut eine Energiedichte zwischen 30 und 100 J/cm2 erzeugt, so daß der hinaustretende Lichtstrahl nach Durchgang durch das obengenannte, die niedrigen Wellenlängen abschneidende Filter in die Haut so tief wie gewünscht hineindringen kann, ohne die Haut zu verbrennen, um ein unter der Haut und innerhalb des Hautbehandlungsbereiches liegendes Blutgefäß zu erwärmen und im Blutgefäß Blutkoagulation zu verursachen. Die dort beschriebene Blutkoagulation ist bei der Behandlung von Akne zu vermeiden, so daß die dort beschriebene Vorrichtung zur Behandlung von Akne oder anderer oberflächlicher Hauterkrankungen ungeeignet ist.
Aus der DE 93 21 497 U1 ist eine therapeutische Behandlungsvorrichtung bekannt, die mit einer inkohärenten Lichtquelle betrieben wird und Lichtpulse abgibt, wobei vorzugsweise Blitzlichtlampen verwendet werden, die im Wellenlängenbereich von 300-1000 nm emittieren. Auch dort wird die Koagulierung von Blutgefäßen angestrebt. Die dabei angegebenen
Energiedichten pro Puls betragen dabei zwischen 30-100 J/cm2, sodass auf die Ausführungen zur EP 0 565 331 B1 bezug genommen werden kann.
Immunologische Unterschungsergebnisse haben bei Patienten mit Akne keine abnormen Reaktionen gezeigt, so dass immunoligische Vorgänge beim
Zustandekommen der primären Akne vermutlich keine Rolle spielen. Sekundär kommt es z.B. durch Platzen der Epithelien der geschlossenen Komedonen zu einer Verbringung der Komedonenpfröpfe (wie Hornzellen, Haare, Talg, freie Fettsäuren und Bakterien) in das Bindegewebe. Hierdurch entsteht eine Fremdkörperreaktion, die oft durch eine heftige Entzündung in der Aknehaut, der so genannten sekundär-entzündlichen Effloreszenz begleitet wird.
Nach Abklingen der Entzündung entsteht eine dritte Kategorie von Akneeffloreszenzen, die einen früher durchgemachten schweren Akneverlauf charakterisieren und insbesondere kosmetisch stören. Die aknebedingten Narben reichen von kleinen, wie geschlossene Komedone aussehenden Narben über wurmstichartig eingesunkene bis hin zu großflächigen keloidförmigen atrophischen Narben.
Die bekannten Bestrahlungsanordnungen zur Behandlung von Akne sind jeweils technisch sehr aufwendig und damit kostenintensiv, insbesondere wenn in den ausgewählten Spektralbereichen die hohen Energiedichten gefordert werden.
Die bekannten Bestrahlungsanordnungen sind nicht in der Lage, die postentzündlichen Akneeffloreszenzen ohne Gewebekoagulation oder Gewebeabtragung zu behandeln. Somit ist die Therapie von Aknenarben unbefriedigend gelöst. Die Exzision kraterartiger Narbeneinziehungen ist invasiv und mit einem Infektionsrisiko behaftet. Aknenarben im Gesicht können mit hochtourigen Schleifgeräten, keloidförmige Aknenarben oft kryochirurgisch mit flüssigem Stickstoff behandelt werden. Auch diese Verfahren sind sehr aufwendig und kostenintensiv.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Bestrahlungsanordnung und ein Verfahren zur Behandlung von Akne und Aknenarben zu schaffen, die kostengünstig realisierbar sind und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 15. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu ist die Bestrahlungsquelle als breitbandige Bestrahlungsquelle mit einem Wellenlängenbereich von mindestens 320 bis mindestens 540 nm ausgebildet, die im Pulsbetrieb betreibbar und/oder relativ zur Behandlungsfläche bewegbar ist, wobei die Pulsenergie pro Puls zwischen 0,05 - 10 J/cm2 und die Bestrahlungsstärke der Bestrahlungspeaks der optischen Pulse zwischen 0,5 W/cm2 und 100 kW/cm2 liegt. Mindestens 320 nm bedeutet dabei, daß die Bestrahlungsquelle durchaus auch kleinere Wellenlängen erzeugen kann, diese aber nicht auf die zu behandelnde Fläche weitergeleitet werden, sondern vorher unterdrückt werden. Größere Wellenlängen als 540 nm hingegen können mitabgestrahlt werden.
Erfindungsgemäß wird ausgenutzt, daß entgegen Ausführungen in der Literatur, durch den Pulsbetrieb bzw. Pulse die Bildung von Singulett- Sauerstoff um Größenordnungen gegenüber cw-Betrieb bei gleicher Energie erhöht wird. Dabei ergibt sich überraschenderweise, daß durch die Verwendung von Pulsen die mittlere spektrale Bestrahlungsstärke unter die aus der Literatur bekannten Schwellwerte gedrückt werden kann, obwohl die Wirksamkeit erhöht wird. Da entgegen den Ausführungen in der WO 00/64537 auch sichtbare Spektralbereiche behandlungswirksam sind, kann auf preiswerte breitbandige Bestrahlungsquellen zurückgegriffen werden, so daß kosten intensive Laser oder Filtermaßnahmen entbehrlich sind. Die Ursache für die Akneschübe mit solarähnlichen Strahlungsquellen liegt nämlich vermutlich nicht im sichtbaren Anteil, sondern in dem UVB-Anteil bis 320 nm, auf den erfindungsgemäß auch nicht zurückgegriffen wird. Ein weiterer Vorteil gegenüber der WO 00/02491 ist, daß eine größere Leistung bzw.Energie des blauen Spektralanteils zum Follikel gelangt. Da die Follikel relativ tief unter der Haut sitzen, erreicht normalerweise nur ein Bruchteil des blauen Spektralbereichs zwischen 400 - 500 die Follikel, so daß
Bestrahlungsanordnungen mit einem reinen Blauspektrum mit relativ hoher Leistung arbeiten müssen. Dies liegt zum einen an der geringen Eindringtiefe des blauen Spektralanteils und zum anderen vermutlich an Schwelldosen aufgrund von körpereigenen Antioxidantien. Hierin ist auch eine mögliche Erklärung für die bescheidenen Ergebnisse von Sigurdsson zu sehen, wo nur mit geringen Bestrahlungsstärken unterhalb oder im Bereich dieser Schwellwerte gearbeitet wurde. Überraschenderweise kann erfindungsgemäß mit mittleren Bestrahlungsstärken ca. 1 Größenordnung unterhalb der in der WO00/02491 beschriebenen Schwellwerte von 60 mW/cm2 und unterhalb der verwendeten Flächenleistungen von Sirgudsson und Meffert eine gute
Wirksamkeit erzielt werden, wenn die Spitzenleistung bzw. Bestrahlungsstärke des Pulses nur kurze Zeit die beschriebenen Schwellwerte deutlich überschreiten. Klinische Untersuchungen zeigen, daß die Effizienz einer gepulsten Aknelichtbehandlung im Vergleich zur cw-Behandlung bei identischem Spektrum überraschend um den Faktor 10 bis 20 gesteigert werden kann. Die beschriebene Wirkung für die Aknebehandlung in der WO 00/02491 liegt wahrscheinlich in einer oberflächlichen Bakterienabtötung durch den Blauanteil, wohingegen die Follikel im wesentlichen nur durch die grünen bzw. roten Spektralbereiche von 520 - 550 nm bzw. 610 - 670 nm erreicht werden. Durch den Pulsbetrieb wird hingegen bei gleicher cw-Leistung temporär mit extrem höheren Leistungen gegenüber cw-Betrieb bestrahlt, so daß ein konstanter off-set aufgrund von Schwellwerten weniger stark ins
Gewicht fällt. Somit erreicht effektiv mehr blaues Licht das Follikel und kann zur Bildung von Singulett-Sauerstoff beitragen. Erfindungsgemäß können nicht nur die entzündlichen Akneeffloreszenzen, sondern auch die kosmetisch störenden Aknenarben mit sehr guten Resultaten behandelt werden, da es überraschenderweise zu einer Entfärbung der oft pigmentierten Narben mit einer gleichzeitigen Verflachung der Narbe kommt. Im Ergebnis wird durch die Bestrahlungsanordnung nicht nur die akute Entzündung unterdrückt, sondern auch bereits bestehende Aknenarben werden erheblich verkleinert. Dies geschieht insbesondere dadurch, dass das eingestrahlte Licht über die Entstehung von Singulettsauerstoff in der Aknenarbe eingeschlossene
Pigmente ausbleicht und es vermutlich radikal vermittelt zu einem feingeweblichen Umbau der Haut kommt, der die Zeichen der Hautalterung, Falten, epidermale und dermale Atrophie, Hautrauhigkeit, unregelmäßige Pigmentation, Telangiektasien, Schlaffheit der Haut und vergrößerte Poren bessert bzw. beseitigt. Das jüngere Hauterscheinungsbild geht auf eine durch die Bestrahlungsanordnung ausgelöste dermale Stoffwechseländerung, insbesondere im Bereich der extrazellulären dermalen Matrixproteine einher. Es kommt zu einer Zunahme von Prokollagen, Kollagen, Elastin und Kollagenasen als Zeichen eines durch die Bestrahlung angestossenen Remodelings der Hautstruktur. Im Ergebnis bilden sich die die kosmetisch störenden Hautveränderungen deutlich oder sogar vollständig zurück.
Die Angaben zur Leistungs- bzw. Energiedichte beziehen sich dabei immer auf die zu bestrahlende Hautoberfläche, wobei vorzugsweise die Bestrahlungsanordnung direkt auf die Haut aufgesetzt wird.
Vorzugsweise liegen die effektiven Pulslängen zwischen 1 μs und 500 ms. Dieser relativ breite Bereich kommt daher, daß die bevorzugten effektiven Pulslängen für gepulste Bestrahlungsquellen und relativ bewegte Bestrahlungsquellen in Form eines Scanners unterschiedlich sind. Dabei ist anzumerken, daß der Scanner bevorzugt zur Behandlung größflächiger Akne zur Anwendung kommt.
Bei den Blitzlampen liegen die effektiven Pulslängen vorzugsweise zwischen 1 μs und 50 ms, besonders bevorzugt zwischen 10 μs und 10 ms und weiter bevorzugt zwischen 100-600 μs, wobei die Pulsein- und auszeiten unsymmetrisch sind.
Bei einer Ausbildung als Scanner liegen die effektiven Pulslängen vorzugsweise zwischen 1ms und 500 ms, weiter vorzugsweise zwischen 20- 100 ms. Unter effektiver Pulslänge wird dabei die Zeit verstanden, die zwischen Erreichen von 50 % der maximalen Leistung bis zum Abfall auf 50% der maximalen Leistung liegt. Die im Verhältnis zur effektiven Pulslänge längeren Pulsauszeiten dienen dabei insbesondere der Nachdiffusion von Sauerstoff. Das Verhältnis Pulslänge und Pulsauszeit liegt dabei vorzugsweise beim Scanner zwischen 3 und 3000 und bei der Blitzlampe zwischen 100 und 100.000.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Frequenz, mit der die Bestrahlungsquelle gepulst wird, zwischen 0,01 - 100 Hz, weiter bevorzugt zwischen 0,05-50 Hz und noch bevorzugter zwischen 0,3-3 Hz, wobei bei höheren Frequenzen niedrigere effektive Pulslängen und kleinere Pulsenergien verwendet werden.
Ebenso wie die effektiven Pulslängen davon abhängig sind, ob eine gepulste Bestrahlungsquelle oder eine relativ bewegte Bestrahlungsquelle verwendet wird, sind auch die bevorzugten Bestrahlungsstärken bzw. Leistungsdichten pro Puls unterschiedlich. Bei Ausführungsformen mit gepulster Bestrahlungsquelle liegt die Bestrahlungsstärke pro Puls zwischen 1 W/cm2-100 kW/cm2, vorzugsweise zwischen 50 W/cm2-50 kW/cm2, weiter bevorzugt zwischen 500 W/cm2- 10 kW/cm2 und besonders bevorzugt zwischen 1 kW/cm2-5 kW/cm2. Die Energiedichte pro Puls liegt dabei zwischen 50 mJ/cm2-10J/cm2, vorzugsweise zwischen 100 mJ/cm2-2J/cm2 und besonders bevorzugt zwischen 300-1000 mJ/cm2.
Bei Ausführungsformen mit einem Scanner, wobei zusätzlich die Bestrahlungsquelle auch gepulst sein kann, liegen die Bestrahlungsstärken pro Puls zwischen 500 mW/cm2-5000W/cm2, vorzugsweise zwischen 1-500 W/cm2 und besonders bevorzugt zwischen 2-300 W/cm2 und noch bevorzugter zwischen 3-100 W/cm2. Die Energiedichte pro Puls liegt dabei zwischen 50 m J/cm2- 10 J/cm2, vorzugsweise zwischen 100-3000 mJ/cm2 und besonders bevorzugt zwischen 150-1000 mJ/cm2 und noch bevorzugter zwischen 200-500 mJ/cm2.
Die Erzeugung längerer effektiver Pulslängen ist mit den bekannten Blitzlampen kaum oder garnicht realisierbar. Dies kann jedoch zur selektiven Anwärmung des Talgfollikelbereiches und des Haarschafts vorteilhaft sein, um eine Verflüssigung der obstruierenden Taigkonkremente und eine induzierte Störung der Taigproduktion zu erreichen. Ein weiterer positiver Effekt könnte eine Verminderung der Verhornung bzw. Abschilferung von Epithelzellen im Haarschaftsbereich sein. Derartige längere Pulslängen lassen sich jedoch in ihrer thermokinetischen Wirkung durch eine gezielte Ablaufsteuerung simulieren. Hierzu werden beispielsweise 100 Pulse mit einer effektiven Pulslänge von 100 μs und einer Pulsauszeit von 900 μs eingestrahlt, wobei anschließend für 10-1000 ms keine Pulse folgen. Anschließend werden dann wieder 100 Pulse eingestrahlt. Die hierbei verwendeten effektiven Pulslängen liegen zwischen 50-300 μs.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Bestrahlungsquelle als Xe-Blitzlampe ausgebildet. Diese handelsüblichen Xe-Blitzlampen sind sehr preiswert und emittieren ausreichend im gewünschten Spektralbereich zwischen 320 -540 nm bzw. 320-670 nm. Hierzu wird beispielsweise auf die US 4.167.669 oder die EP 0 565 331 verwiesen, wobei die dort beschriebenen Pulsenergien für die erfindungsgemäße Lehre jedoch zu groß sind. Xe-
Blitzlampen sind je nach Belastung mehr oder weniger vom Spektrum mit einem Schwarzen Körper vergleichbar. Daher emittieren Xe-Blitzlampen typischerweise von 200-2000 nm. Aufgrund der Zelltoxizität der Wellenlängen zwischen 200-320 nm muß dieser Wellenlängenbereich durch entsprechende Filtermaßnahmen unterdrückt werden. Des weiteren ist es möglich, die Xe-
Blitzlampe mit Metallen oder Metallhalogeniden zu dotieren, um gezielt die Emission bestimmter Spektralanteile zu verstärken. Besonders geeignet hierfür sind Gallium, Indium und/oder deren Halogenide, um den Wellenlängenbereich zwischen 400-500 nm zu verstärken.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Bestrahlungsquelle eine Einrichtung zur Unterdrückung der Spektralanteile von 320 - 400 nm und/oder zur Transformierung der UV-Anteile in den sichtbaren Bereich zugeordnet. Hiermit wird dem Umstand Rechnung getragen, daß die möglichen Nebenwirkungen von UVA-Anteilen auf die Zelle gänzlich vermieden werden, ohne daß sich dies in einer spürbaren Reduzierung der Wirksamkeit der Bestrahlungsanordnung niederschlägt. Werden die UVA-Anteile herausgefiltert, so können preiswerte handelsübliche UVA-Filter zur Anwendung kommen. Vorzugsweise werden jedoch die UV-Anteile mittels geeigneter anorganischer Leuchtstoffe und organischer Laserfarbstoffe in den sichtbaren Spektralbereich transformiert. Dabei haben sich besonders aus Silikonelastomeren bestehende Folien mit anorganischen Leuchtstoffen bewährt. Aufgrund der hohen Absorption der Porphyrine um 420 nm werden bevorzugt blau emittierende Leuchtstoffe verwendet, die gegebenenfalls mit grünen im Bereich von 520 - 550 nm und/oder roten im Bereich 610 - 670 nm kombiniert werden können. Alternativ können statt der Silikonelastmere auch Fluorpolymere wie beispielsweise Teflon zur Anwendung kommen. Bei der Verwendung von Leuchtstoffen zur Transformierung der unerwünschten Spektralanteile können auch andere Bestrahlungsquellen wie beispielsweise Deuterium-Blitzlampen zur Anwendung kommen, die eine hohe Ausbeute im UV-Bereich aufweisen, der dann durch die Leuchtstoffe in den gewünschten Spektralbereich transformiert werden kann.
Eine weitere mögliche Bestrahlungsquelle ist eine im Überlastbereich gepulste galliumjodid-Quecksilberentladungslampe. Dabei wird unter Überlast verstanden, wenn der maximale Entladungsstrom mindestens 3-1000 fach über dem Lampennennstrom liegt, wobei der Impulsentladungsstrom vorzugsweise zwischen 15-1500 A/cm2 Querschnittsfläche des Entladungsgefäßes liegt. Handelsübliche cw-betriebene metalldampfdotierte Quecksilberhalogenid-Lampen sind beispielsweise in der US-3, 521 ,111 ; US- 3,540,789 und der WO 96/13851 beschrieben.
Aus der US 5,184,044 ist zu entnehmen, daß unter Berücksichtigung der Lampengeometrie, der Lampenleistung von 20 W und dem Spannungsabfall von 55 V ein Lampenstrom von 8 A/cm2 Querschnittsfläche des Entladungsgefäßes der maximal sinnvollen Lampenbelastung entspricht, da es bereits zu einer Inversion im Bereich der Indiumresonanz kommt. Eine weitere
Erhöhung der Stromdichte würde die Inversion bis zur Löschung verstärken.
Deshalb wurden diese bisher nicht im Überlastbetrieb gefahren, da es aus plasmaphysikalischen Untersuchungen bekannt war, dass schmalbandige Emissionsspektren nur bei vergleichsweise niedriger Anregungsenergie darstellbar sind. Im Überlastbetrieb steigt der Dampfdruck im Entladungslasma so stark an, dass die Linienemission vom Umgebungsplasma absorbiert wird und es paradoxerweise zu einer erheblichen Schwächung oder sogar einer kompletten Löschung der Resonanzlinienemission bei hohen Entladungsdrücken kommt. Als Beispiele seien die Quecksilberresonanzlinie bei 254 nm, die Natriumresonanzlinie bei 488 nm und die Indiumresonanzlinie bei 450 nm genannt, wo es schon bei mäßiger Überlast zu einem Verlust der Spektralintensität kommt.
Überraschend wurde jedoch entdeckt, daß galliumdotierte Quecksilberjodid- Mittel- bzw. Hochdrucklampen selbst bei einer 100-1000 fachen Überlast weder eine Verbreiterung oder gar Inversion der Galliumresonanzlinien bei 403 und 417 nm zeigen. Eine unter Nennlast mit einem Entladungsstrom von 1 ,5 A/cm2 Querschnittsfläche des Entladungsgefäßes betriebene galliumjodiddotierte Quecksilberentladungslampe konnte im Pulsbetrieb bis auf 1000 A/cm2 Querschnittsfläche des Entladungsgefäßes betrieben werden, ohne daß es zu einer Abschwächung oder Frequenzinversion der
Galliumresonanzlinien kam. Eine mögliche Erklärung hierfür ist, daß das metallische Gallium einen Siedepunkt von ca. 2200°C aufweist, so daß der diesbezügliche Galliumdampfdruck auch unter Impulsbedingungen vermutlich zu vernachlässigen ist. Im Plasma kommt es zu einer Zersetzung des Quecksilberiodids in Quecksilber und Jod. Das Jod verbindet sich unter den Entladungsbedingungen mit dem Gallium in Form der instabilen Verbindung Gal3. Galliumiodid zeigt eine starke Dampfdruckzunahme bereits bei niedrigen Temperaturen. Die fehlende Inversion der Galliumresonanzlinie wäre nun dadurch erklärbar, dass das Galliumiodid sich nur bis zu einem bestimmten Druck stabil verhält und es bei einer Druckzunahme zu einem massiven, vermutlich kinetisch außerordentlich schnellem Zerfall der Verbindung kommt. In der Folge stellt sich trotz zunehmender hoher Temperaturen während des Impulses ein relativ konstanter Galliumdampfdruck ein. Somit trägt das kondensierte Gallium nicht zur Entladung bzw. zur möglichen Selbstabsorption bei. Der unerwartet aufgetretene Effekt könnte deshalb mit einer paradoxen
Konstanz des Galliumdampfdrucks über einen Temperaturbereich von 200 bis fast 2200° C zusammenhängen. Quecksilberjodid zerfällt bereits früh in Quecksilber und Jod, so dass das Jod für eine Galliumverbindung zur Verfügung steht und der Quecksilberdampfdruck mit der eingespeisten Energie stark zunimmt. Auf diese Weise steht der Galliumresonanz entsprechend dem Wirkungsquerschnitt des entsprechenden Galliumplasmas eine proportional zur eingespeisten Energie zunehmende Anregung durch die kurzwelligen Quecksilberelektronenübergänge zur Verfügung. Diese Energie kann wegen der relativen Konstanz des Galliumdampfdruckes fast in der gesamten Höhe als Resonanzlinienspektrum emittiert werden.
Während des Überlastbetriebes kommt es zu einer kurzzeitigen Überhitzung, insbesondere der Wolframwendeln, die jedoch bei einer Zunahme der Temperatur entsprechend dem Planckschen Gesetz erheblich mehr Wärme abstrahlen können. Daher kann eine modulierte Lampe mit einer erhöhten Grundlast betrieben werden, da die Abgabe der zugeführten Energie nur aufgrund der Temperaturerhöhung erheblich effizienter ist als bei einer Lampe im Normalbetrieb. Dabei hat sich herausgestellt, dass sich eine 1 kW Lampe mit einer Dauerlast von ca. 2-20 kW betreiben läßt. Bei spektralen Messungen hat sich gezeigt, daß bei einer 1000 W cw-Betrieb galliumdotierten Quecksilberiodid-Lampe ca. 400 mW/m2 im Spektralbereich zwischen 400-440 nm die Haut treffen. Diese Bestrahlungsstärke läßt sich im Simmerbetrieb auf eine gemittelte Bestrahlungsstärke von ca.2-4 mW/cm2 vermindern, wobei unter Impulslast die Bestrahlungsstärke kurzzeitig um bis zu vier bis fünf Größenordnungen angehoben wird, so daß Bestrahlungsstärken zwischen 2 bis 400 W/cm2 auf die Haut treffen. Das Verhältnis der Pulslängen liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 3 und 300. Diese einfache Impulslichtquelle im Spektralbereich von 320-540 nm ist auch für andere technische Anwendungen verwendbar, wie beispielsweise dentale Kunststoffhärtung, drucktechnische Anwendungen, Oberflächenversiegelungen, Rohrsanierung mit lichthärtenden Schläuchen, Kunststoffhärtung im Bereich der DVD- Produktion sowie die Beschleunigung anderer photochemischer Reaktionen, die über Radikalmechanismen einer Photoabsorption im UV-Blaubereich des Spektrums beeinflußt werden.
Das Verhältnis Gallium bzw. Galliumadditiv zu Quecksilber sollte vorzugsweise zwischen 1 :10 bis 1 :100 sein. Im Leistungsbereich von 400 W kommt vorzugsweise ein Mischungsverhältnis von 1-5 mg Galliumiodid auf 44 mg Quecksilber zur Anwendung. Eine andere typische Lampe besteht aus einem zylindrischen Quarzrohr mit Durchmesser 13,5 mm und einem Volumen des Entladungsgefäßes von 20 cm3. Der Elektrodenabstand beträgt ca.14 cm. Eine derartige Lampe wird mit 20 mg Hg, 3 mg Quecksilberiodid, 1 mg Gallium und Argon mit einem Druck von 3,57 mmHg befüllt.
Die Effizienz der Bestrahlungsanordnung kann weiter durch eine Erhöhung der Sauerstoffkonzentration gesteigert werden. Neben den in der WO 00/02491 beschriebenen Maßnahmen kann dies auch sehr einfach durch eine inspiratorische Sauerstoffzufuhr über eine Sauerstoffmaske erreicht werden.
Aufgrund der eingestrahlten Pulsenergien kommt es zu einer spürbaren Erhöhung der Hauttemperatur, so daß vorzugsweise eine Kühleinrichtung für die zu bestrahlende Fläche vorgesehen ist. Diese kann im einfachsten Fall als Luftkühlung ausgebildet sein. Ebenso kann der Bestrahlungsquelle eine
Kühleinrichtung zugeordnet sein, die beispielsweise als Luftkühlung oder eine andere thermische Ableitmaßnahme wie Kühlbleche ausgebildet ist. Des weiteren wird vorzugsweise auch die Leuchtstofffolie gekühlt, wobei diese jedoch bevorzugt über eine Wasserkühlung gekühlt wird.
Zur Erhöhung der abgestrahlten Leistung in Richtung der zu behandelnden Fläche wird die Strahlungsquelle vorzugsweise mit einem Reflektor ausgebildet. Ein bevorzugter Reflektortyp ist ein Paraboloid-Reflektor, wobei die Bestrahlungsquelle in einem Brennpunkt des Paraboloids angeordnet wird. Prinzipiell sind jedoch auch kugelschalenförmige oder ähnlich geformte Reflektoren verwendbar.
Die Bestrahlungsfläche für ein mobiles Gerät liegt vorzugsweise im Bereich von 1 - 200 cm2 , da bei flächiger Bestrahlung die Eindringtiefe im Vergleich zu punktförmigen Bestrahlungsquellen zunimmt, was hier zum Erreichen der tiefer liegenden Follikel vorteilhaft ist. Die mobile Ausführungsform erlaubt die sequentielle Bestrahlung verschiedener einzelner Akneherde, die in der Regel im Gesichtsbereich, im Halsbereich sowie im oberen Bereich des Rückens und des Brustkorbes auftreten.
Alternativ sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen simultan größere Flächen bestrahlt werden. Eine mögliche Ausführungsform besteht darin, eine
Vielzahl kleiner Blitzlampen, beispielsweise 30-60 kleine Xe-Blitzlampen in ein Gewebe einzunähen. Dieses besteht dabei beispielsweise aus PTFE oder einem PTFE-Derivat. Ein derartiges Gewebe kann durch direkte Metallbedampfung hochreflektiv beschichtet werden, wobei die erwünschte Luftdurchlässigkeit bei gleichzeitiger Abweisung von Wasser erhalten bleibt.
Bei Verwendung einer Vielzahl von kleinen Strahlungsquellen in räumlicher Nähe zum Bestrahlungsobjekt kann auf die Verwendung eines abbildenden Reflektors verzichtet werden. Mit Hilfe von weichen, strahlungstransparenten Abstandshaltern wie beispielsweise Silikonelastomeren ist eine Kühlung und Hinterlüftung der Filter, Leuchtstofffolien sowie der bestrahlten Hautflächen einfach über handelsübliche Lüfter wie beispielsweise CPU-Lüfter möglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Bestrahlungsanordnung eine Einrichtung zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen zugeordnet, wobei vorzugsweise die mechanischen Schwingungen zeitlich versetzt zu den optischen Pulsen erzeugt werden. Dabei wird der teilweise bereits sehr feste Talg durch die optischen Pulse erwärmt und verflüssigt. Durch die anschließende mechanische Schwingung wird dann der verflüssigte Talg aus der Pore quasi herausgerüttelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung als elektrodynamischer Transducer ausgebildet. Dabei wird vorzugsweise durch geeignete Polung von gegenüberliegenden Flachspulen jeweils eine Druckbzw. Zugkraft auf die Hautoberfläche ausgeübt, wobei zur Ansteuerung der Spulen der Strom der Bestrahlungsquelle verwendet werden kann. Alternativ kann die Einrichtung auch als photoelastischer Transducer ausgebildet sein, wo die sprunghafte Ausdehnung eines Materials durch den optischen Puls zur Erzeugung der mechanischen Schwingung ausgenutzt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Bestrahlungsanordnung,
Fig. 2 ein Spektrum der Bestrahlungsquelle mit und ohne
Leuchtstofffolie, wobei die relative Bestrahlungsstärke über der Wellenlänge dargestellt ist, Fig. 3 eine Haut-Querschnittsdarstellung mit Aknefollikel,
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines elektrodynamischen
Transducers, Fig. 5 eine Prinzipdarstellung eines photoelastischen
Transducers, Fig.6 Verläufe der relativen Bestrahlungsstärke einer galliumdotierten Quecksilberiodid-Lampe in cw-Betrieb und gepulstem Überlastbetrieb, Fig.7 die spektrale Energiedichte einer galliumdotierten
Quecksilberiodid-Lampe bei verschiedenen Eingangsleistungen,
Fig.8 Verläufe der relativen Bestrahlungsstärke einer
Natriumdampflampe im cw- und Puls-Überlastbetrieb, Fig.9 eine schematische Schaltungsanordnung zum
Impulsbetrieb einer galliumdotierten Quecksilberiodid- Lampe mit zwei Phasen eines Drehstromnetzes und
Fig.10 eine alternative Schaltungsanordnung mit einer
Kondensatorbank.
Die Bestrahlungsanordnung 1 umfaßt eine breitbandige Bestrahlungsquelle 2, die vorzugsweise als Xe-Blitzlampe ausgebildet ist. Die Bestrahlungsquelle 2 ist in einem Brennpunkt eines Paraboloid-Reflektors 3 angeordnet, der an der dem Brennpunkt abgewandten Seite offen ist. Die Austrittsfläche am offenen Ende des Paraboloidreflektors 3 wird durch eine vorzugsweise verstellbare Blende 4 definiert. Durch die verstellbare Blende 4 kann somit die Größe der zu bestrahlenden Fläche angepaßt werden. Die Bestrahlungsquelle 2 und der Paraboloid-Reflektor 3 sind in einem Gehäuse 5 angeordnet. Das Gehäuse 5 ist vorzugsweise mit einem Handstück 6 ausgebildet, mittels dessen die Bestrahlungsanordnung 1 einfach auf eine zu behandelnde Fläche 7 aufsetzbar ist. Zwischen der Bestrahlungsquelle 2 und der zu behandelnden Fläche 7 ist eine Leuchtstofffolien 8 angeordnet, die mit Leuchtstoffpartikeln dotiert ist. Die Leuchtstofffolie 8 kann auch unmittelbar im Bereich der Bestrahlungsquelle 2 oder aber über die Blende 4 gespannt sein.
Vorzugsweise ist die Leuchtstofffolie 8 derart angeordnet, daß diese leicht auswechselbar ist. Dies vereinfacht den aufgrund von Alterungsprozessen notwendigen Austausch, aber auch den flexiblen Einsatz von Leuchtstofffolien mit unterschiedlichen Leuchtstoffpartikeln. Des weiteren kann bei äußerer Anordnung der Leuchtstofffolie 8 diese leicht desinfiziert werden. Die elektrischen Anschlüsse und die Schaltung zur Erzeugung der variablen Pulsbreiten sind hier aus Übersichtsgründen nicht dargestellt.
In der Fig. 2 ist ein Spektrum einer verwendeten Xe-Blitzlampe mit und ohne Leuchtstoffolie dargestellt. Das Spektrum mit Leuchtstofffolie ist dabei gestrichelt dargestellt. Bei der Leuchtstoffolie handelt es sich um ein Silikonelastomer, das mit anorganischen Leuchtstoffen dotiert ist, die im blauen Spektralbereich von 400 - 450 nm bevorzugt emittieren. Die Leuchtstofffolie schneidet dabei den UV-Bereich zwischen 280 - 400 nm nahezu ab und transformiert diesen in den sichtbaren blauen Bereich von 400 ■ 450 nm. Der verbleibende NIR-Anteil ist hier nicht dargestellt.
Die Xe-Blitzlampe wird mit einer Frequenz zwischen 0,01 - 100 Hz, bevorzugt zwischen 0,1 und 10 Hz getaktet, wobei jedoch die effektiven Pulslängen nur zwischen 10 μs und 10 ms liegen. Die optischen Pulsenergien betragen dabei zwischen 0,5 - 10 J/cm2, bevorzugt zwischen 1-3 J/cm2. Die Aknebahandlung erfolgt dabei über mehrere Tage bzw. Wochen, wobei die tägliche Behandlungsdauer zwischen 1 und 60 Minuten , vorzugsweise zwischen 5-10 Minuten liegt.
In der Fig.3 ist ein Querschnitt durch die Haut im Bereich eines Haares 9 dargestellt. Das Haar 9 ist über einen verengten Ausführungsgang 10 mit einem mit Talg überfüllten und entzündeten Haarschaftsbereich 11 mit einer vergrößerten und entzündeten Talgdrüse 12 verbunden. Bei einem cw-Betrieb mit blauem Licht wird aufgrund der geringen Eindringtiefe (1/e) des blauen Lichtes sowie der Überwindung körpereigener Schwellwerte für blaues Licht bereits der überwiegende Anteil in der oberen Hautschicht oberhalb des Haarschaftsbereiches absorbiert, was schematisch durch den kurzen Pfeil 13 dargestellt ist. Beim Pulsbetrieb hingegen ist bei gleicher mittlerer Leistungsdichte die Leistungsdichte während des Pulses entsprechend dem Verhältnis der effektiven Pulslänge zur Frequenz wesentlich größer, so daß die konstante Abschwächung aufgrund der körpereigenen Schwellwerte geringer ins Gewicht fällt. Da somit die zur Verfügung stehende effektive Leistung größer ist, erreicht auch ein größerer absoluter Anteil des blauen Lichtes die tieferliegenden Haarschaftsbereiche 11 bzw. die Talgdrüse 12 und können dort zur lokalen Erzeugung von Singulett-Sauerstoff beitragen, was durch den längeren Pfeil 14 dargestellt ist.
In der Fig.4 ist schematisch eine Prinzipdarstellung eines elektrodynamischen Transducers dargestellt. Die Einrichtung zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen umfaßt einen Rahmen 15 und einen transparenten, nicht kompessiblen Stempel 16, der in dem Rahmen 15 beweglich gelagert ist, wobei der Stempel 16 teilweise über ein Ultraschall-Gel 17 als Koppelmedium auf der Haut aufliegt. An den Randbereichen des Rahmens 15 bzw. Stempels 16 sind Flachspulen 18, 19 angeordnet, die sich jeweils gegenüberliegen. Die Flachspulen sind im einfachsten Fall als flache Kupferringe ausgebildet. Das von der Bestrahlungsquelle 2 emittierte gepulste Licht 20 wird von dem Talgpropf 21 und dem darunterliegenden Talg 22 absorbiert. Dabei absorbiert der Talgpropf 21 im sichtbaren Spektralbereich und im NIR, wohingegen der Talg 22 vorzugsweise im NIR absorbiert. Hierdurch kommt es zu einer Erwärmung und Verflüssigung des Talgpropfes 21 bzw. Talgs 22. Durch geeignete Polung der Flachspulen 18, 19 kommt es zu einer Anziehung bzw. Abstossung zwischen den Flachspulen 18, 19. Da der Rahmen 15 fest ist, bewegt sich daher der Stempel 16 auf die Haut zu oder von dieser weg, was durch den Doppelpfeil 23 verdeutlicht wird. Durch diese Rüttelbewegung wird der verflüssigte Talgpropf 21 gelöst und der Talgpropf 21 und der Talg 22 werden herausgesaugt.
In der Fig.5 ist eine alternative Ausführungsform zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen dargestellt. Die Einrichtung umfaßt eine erste Schicht 24 aus einem optisch transparentem Material mit hoher Schall- Leitungsgeschwindigkeit, eine zweite Schicht 25 aus einem optisch transparentem Trägermaterial und einer dritten Schicht 26. Auf und/oder in der zweiten Schicht sind lichtabsorbierende Farbstoffmoleküle 27 angeordnet, die beispielsweise streifen- oder ringförmig angeordnet sind. Aufgrund der Absorption von einfallendem gepulsten Licht 20, kommt es zu einer schockartigen thermischen Expansion der Farbstoffmoleküle 27, wodurch eine Druckwelle 28 aufgebaut wird. Diese Druckwelle 28 ist ungerichtet und breitet sich nach oben und unten aus. Die Druckwelle 28, die sich nach oben ausbreitet wird dabei an der ersten Schicht 24 reflektiert und wieder nach unten abgestrahlt. Die dritte Schicht 26 dient hingegen zur einer gezielten Laufzeitverschiebung von Licht und Druckwelle 28, sodass die Druckwelle 28 erst den Talgpropf 21 erreicht, nachdem der Lichtpuls diesen angewärmt und verflüssigt hat. Die dritte Schicht 26 kann auch entfallen, wenn gezielt Nahfeldeffekte ausgenutzt werden. Hierzu werden lokale Maxima erzeugt, die bei Frequenzen im kHz-Bereich näher als λ/2 an der Hautoberfläche liegen.
In der Fig.6 ist die relative Bestrahlungsstärke einer 1000 W Quecksilberiodid-
Lampe im cw-Normalbetrieb bei 1000 W (Verlauf a) und im Pulsüberlastbetrieb (Verlauf b) dargestellt, wobei die gemittelte cw-Leistung im Pulsbetrieb 1500 W beträgt. Wie deutlich erkennbar, kommt es bereits bei geringer Überlast zu einer erheblichen Erhöhung der Emission. In der Fig.7 ist die spektrale Energiedichte bei einer derartigen galliumdotierten Quecksilberiodid-Lampe mit Nennleistung 1000 W dargestellt, wenn die Eingangsleistung variiert wird. Dabei stellt der Verlauf a) die Energiedichte im cw-Normalbetrieb bei 1000 W dar. Der Verlauf b) stellt die spektrale Energiedichte bei Unterlast von 100 W und der Verlauf c) stellt die Energiedichte bei 10 kW-Eingangsleistung dar, wobei hierbei sowohl Unter- als auch Überlast im cw-Betrieb betrieben wurden. Wie man jedoch deutlich erkennt, bleiben in beiden Fällen die Spektrallinien erhalten und es findet keine Inversion der Spektrallinien statt, sondern es kommt zu einer nahezu proportionalen Erhöhung der Emission. Im Gegensatz hierzu erkennt man deutlich in Fig.8 in Verlauf b) die Inversion der Spektrallinien bei einer Natriumdampflampe, die im Pulsbetrieb mit 700 W bei 230 W Nennleistung betrieben wird. Im Vergleich hierzu ist im Verlauf a) die relative Bestrahlungsstärke bei cw-Nennbetrieb dargestellt.
In der Fig.9 ist eine erste Schaltungsanordnung zum Betrieb einer galliumdotierten Quecksilberiodid-Lampe zum Pulsüberlastbetrieb dargestellt. Die Schaltung umfaßt eine galliumdotierte Quecksilberiodid-Lampe 30, einen Zündungsstab 31 , einen Strom-Null-Durchgangsdetektor 32, einen
Impulsgenerator 33, ein erstes Relais K1 und ein zweites Relais K2, sowie einen Starterschalter S1 und einen Impulsschalter 34. Die beiden Relais K1 und K2 sind beide mit einem Nullleiter N und einer ersten Phase V1 eines Drehstromnetzes verbunden. Die galliumdotierte Quecksilberiodid-Lampe 30 ist über einen Hilfskontakt des Starterschalters S1 mit einer zweiten Phase V2 des Drehstromnetzes verbunden. Über einen zweiten Hilfskontakt des Starterschalters S1 ist die erste Phase V1 über den Strom-Null- Durchgangsdetektor 32 über eine Spulenanordnung mit dem Zündungsstab 31 verbunden. Dabei sind die Spulen L1 und L2 in Reihe geschaltet. Parallel zu dieser Reihenschaltung ist eine dritte Spule L3 mit einem zum zweiten Relais K2 zugehörigen Kontakt K2 geschaltet. Parallel zur ersten Spule L1 ist ein erster zugehöriger Kontakt K1.1 des ersten Relais K1 geschaltet. Zwischen dem zweiten Relais K2 und dem Impulsschalter 34 ist ein zweiter zugehöriger Kontakt K1.2 des ersten Relais K1 geschaltet. Die prinzipielle Funktionsweise der Schaltung ist folgende:
Zuerst wird der Starterschalter S1 geschlossen, wodurch auch die beiden zugeordneten Hilfskontakte schliessen. Dadurch schließt der Kontakt K1.1 und der Kontakt K1.2 öffnet bzw. bleibt offen. Über den geschlossenen Kontakt K1.1 ist die erste Phase V1 des Drehstromnetzes über die Spule L2 mit dem Zündungsstab 31 verbunden, wobei die Spule L2 als Vorschaltdrossel wirkt. Dieser Schaltzustand bleibt solange erhalten, bis die galliumdotierte
Quecksilberiodid-Lampe 30 ihre normalen Betriebsbedingungen erreicht hat. Anschließend fällt das Relais K1 ab, das beispielsweise als Einschaltwischer ausgebildet ist. Der Abfall von dem Relais K1 bewirkt ein öffnen des Kontaktes K1.1 und ein schließen des Kontaktes K1.2. Hierdurch wird das Relais K2 aktiviert und gleichzeitig die Spule L1 in Reihe zur Spule L2 geschaltet, wobei die Spule L1 als Simmerspule wirkt. Da der der Impulsschalter 34 noch offen ist, bleibt der Kontakt K2 noch offen. In diesem Zustand läuft die galliumdotierte Quecksilberiodid-Lampe 30 in einem Simmer. Zum Pulsbetrieb erfaßt nun der Strom-Null-Durchgangsdetektor 32 einen Nulldurchgang des Stromes der ersten Phase V1 des Drehstromnetzes und signalisiert dies dem Impulsgenerator 33. Dieser schaltet den Impulsschalter 34, so daß das Relais K2 bestromt wird und der Kontakt K2 geschlossen wird. Hierdurch wird die Spule L3 parallel geschaltet und die Gesamtinduktivität sinkt, wodurch der Zündungsstab 31 einen Überlastimpuls erhält. Am Ende des Pulses öffnet der Impulsgenerator 33 im Stromnulldurchgang den Impulsschalter 34. Dadurch wird der Kontakt K2 geöffnet und die galliumdotierte Quecksilberiodid-Lampe 30 wird wieder im Simmer durch die Reihenschaltung der Spulen L1 und L2 betrieben, bis der nächste Impuls durch den Impulsgenerator 33 ausgelöst wird.
In der Fig.10 ist eine alternative Ausführungsform mit einer Kondensatorbank dargestellt, wobei gleiche Elemente in Bezug auf Fig.9 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig.9 ist zwischen dem Zündungsstab 31 und der galliumdotierten Quecksilberiodid-Lampe 30 ein Triac 35 angeordnet, dessen Treiber 36 vom Impulsgenerator 33 angesteuert wird. Über einen IGBT 37 bzw. die Spule L3 ist die Kondensatorbank 38 mit den Elektroden der galliumdotierten
Quecksilberiodid-Lampe 30 verbunden, wobei der Treiber 39 des IGBT 37 ebenfalls von dem Impulsgenerator 33 angesteuert wird. Die Funktionsweise ist dabei wie folgt: Wieder wird der Starterschalter S1 geschlossen, wodurch der Kontakt K1.1 schließt und der Kontakt K1.2 öffnet. Über den durchgeschalteten Triac 35 wird die galliumdotierte Quecksilberiodid-Lampe 30 auf Betriebsbedingungen hochgefahren. Anschließend fällt wieder das Relais K1 ab und der Kontakt K1.1 öffnet und K1.2 schließt. Die galliumdotierte Quecksilberiodid-Lampe 30 wird dann im Simmer über die Reihenschaltung der Spulen L1 und L2 betrieben und der Impulsgenerator 33 ist aktiviert. Für den Pulsbetrieb erfaßt dann der Strom-Null-Durchgangsdetektor 32 den Nulldurchgang und überträgt diese Information an den Impulsgenerator 33. Dieser steuert daraufhin die Treiber 36 und 39, so daß der Triac 35 sperrt und der IGBT 37 leitet. Dadurch wird die Kondensatorbank auf die galliumdotierte Quecksilberiodid-Lampe 30 geschaltet und diese von der Netzspannung getrennt. Am Ende des Pulses wird umgekehrt beim Stromnulldurchgang der IGBT 37 gesperrt und der Triac 35 durchgeschaltet., so daß die Lampe 30 wieder im Simmer über die beiden Spulen L1 und L2 läuft. Dabei sei angemerkt, daß wenn zuvor von Spulen die Rede war hierunter allgemein Induktivitäten zu verstehen sind. Zur Veranschaulichung der Größenverhältnisse dienen folgende Werte für die Spulen L1-L3: L1=500 mH; L2=150 mH und L3= 7 mH.
Dabei stellen sich folgende Werte für Strom bzw. Stromdichte ein, wobei weiter unten zum Vergleich die Werte für cw-Normalbetrieb angegeben sind:
Pulsbetrieb: lβff=40 A bzw. 11 ,8 A/cm2, lpβak=55 A bzw. 16,2 A/cm2; Simmerbetrieb:leff=1 ,2 A bzw. 0,35 A/cm2, lpeak=1 ,7 A bzw. 0,5 A/cm2; Normalbetrieb: leff=5 A bzw.1 ,5 A/cm2, lpeal=7 A bzw. 2 A/cm2;

Claims

Bestrahlungsanordnung und Verfahren zur Behandlung von Akne und Aknenarben Patentansprüche:
1. Bestrahlungsanordnung zur Behandlung von Akne, Aknenarben und Hautalterungen, umfassend mindestens eine Bestrahlungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsquelle (2) ein breitbandiges optisches Spektrum im Bereich von mindestens 320 bis mindestens 540 nm emittiert, die
Bestrahlungsquelle (2) im Pulsbetrieb betreibbar und/oder relativ zu der zu behandelnden Fläche bewegbar ist und die Pulsenergie zwischen 0,05-10 J/cm2 liegt und die Bestrahlungsstärke der Bestrahlungspeaks der optischen Pulse größer als 0,5 W/cm2 und kleiner als 100 kW/cm2 ist.
2. Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Pulslänge zwischen 1 μs - 500 ms liegt.
3. Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsquelle (2) mit einer Frequenz von 0,01 - 100 Hz getaktet ist.
4. Bestrahlungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsquelle (2) als Xe- oder
Deuterium-Blitzlampe oder als galliumdotierte Quecksilberiodid-Lampe ausgebildet ist, die mit Impulsüberlast betrieben wird.
5. Bestrahlungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestrahlungsquelle (2) eine
Einrichtung zur Unterdrückung der Spektralanteile von 320 - 400 nm und/oder zur Transformierung der UV-Anteile in den sichtbaren Bereich zugeordnet ist.
6. Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Bestrahlungsquelle (2) eine Leuchtstofffolie (8) angeordnet ist.
7. Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstofffolie (8) aus einem Silikonelastomer besteht und mit anorganischen Leuchtstoffpartikeln dotiert ist.
8. Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstofffolie (8) mit mindestens einem der nachfolgenden Leuchtstoffpartikeln, fluoreszierend in den Spektralbereichen 370-460 nm [Sr2 P2 O7 :Eu, Sr5(PO4)3CI:Eu, BaMg2AI16 O27 :Eu, Ca W04 : Pb; (Sr, Ca,
Ba)5(P04)3CI:Eu; Sr2P207:Sn; (Ba, Ca)5(PO4)3CI:Eu)] und/oder 510-560 nm
[ ZnSI04:Mn; MgAl^O^Ce.Tb.Mn; YBO3:Tb; LaPO4:Ce,Tb] und/oder 610-670 nm [ Y2O3:Eu; Y(P,V)04:Eu; CaSIO3:Pb,Mn; (Sr,Mg)3(P04)2:Sn;
3.5MgO*0.5MgF2 *GeO2:Mn ] dotiert ist.
9. Bestrahlungsanordung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestrahlungsanordnung (1) Mittel zur topischen und/oder inspiratorischen Sauerstoffzufuhr zugeordnet sind.
10. Bestrahlungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestrahlungsanordnung (1 ) eine Einrichtung zur Kühlung einer zu bestrahlenden Fläche (7) und/oder der
Leuchtstofffolie (8) zugeordnet ist.
11. Bestrahlungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als Luft- oder Wasserkühlung ausgebildet ist.
12. Bestrahlungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anordnung eine Einrichtung zur Erzeugung einer mechanischen Schwingung zugeordnet ist, die auf die zu behandelnde Haut aufgesetzt wird.
13. Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserzeugung zeitlich versetzt zur Abgabe der Pulse erfolgt.
14. Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als elektrodynamischer oder photoelastischer Transducer ausgebildet ist.
15. Verfahren zur Behandlung von Akne, Aknenarben und sowie zur kosmetischen Hautbehandlung, insbesondere zur Behandlung von Hautfalten, epidermaler und dermaler Atrophie, Hautrauhigkeit,
Pigmentstörungen, Telangiektasien, Hautschlaffheit und Porenvergrößerung, mittels einer pulsbaren, breitbandigen optischen Bestrahlungsquelle (2), die Pulse mit Pulsenergien zwischen 0,05-10 J/cm2 in einem Wellenlängenintervall von 320 bis mindestens 540 nm erzeugt, wobei die Bestrahlungsstärke der Bestrahlungspeaks der optischen Pulse zwischen 0,5 W/cm2 und 100 kW/cm2 liegt, umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Bestrahlen der Akne mit effektiven Pulslängen zwischen 1 μs - 500 ms bei Pulsfrequenzen zwischen 0,01 - 100 Hz mindestens 1-60 Minuten lang und b) mindestens eine Wiederholung des Verfahrensschrittes a) nach mindestens 24 Stunden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der emittierten Strahlung größer 400 nm ist.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder während der Bestrahlung die Sauerstoffkonzentration im Bereich der Akne durch topische und/oder inspiratorische Sauerstoffzufuhr erhöht wird.
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