WO1999042179A1 - Device for the photodynamic treatment of body tissue - Google Patents

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WO1999042179A1
WO1999042179A1 PCT/EP1999/001155 EP9901155W WO9942179A1 WO 1999042179 A1 WO1999042179 A1 WO 1999042179A1 EP 9901155 W EP9901155 W EP 9901155W WO 9942179 A1 WO9942179 A1 WO 9942179A1
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ultrasound
light
applicator
body tissue
tissue
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PCT/EP1999/001155
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Klaus M. Irion
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Karl Storz Gmbh & Co. Kg
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    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/06Radiation therapy using light
    • A61N5/0613Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/062Photodynamic therapy, i.e. excitation of an agent
    • AHUMAN NECESSITIES
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
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    • A61N7/00Ultrasound therapy

Definitions

  • the invention relates to a device for the treatment of body tissue, in particular soft tissue, by means of a reaction which is light-induced by a photosensitizer contained in the body tissue, with a light-supplying unit and an applicator which has an applicator surface in the distal region from which the light emerges directed towards the body tissue .
  • PDT photodynamic therapy
  • malignant, but also benign tissue degenerations, such as tumors are treated with photodynamic therapy.
  • photosensitizers are administered to the patient, which accumulate specifically in the tissue to be treated and which, when illuminated with excitation light of high light intensity, lead to a phototoxic effect by which the degenerated tissue is destroyed.
  • Substances are used as photosensitizers which either contain a hematoporphyrin backbone or delta-aminolevulinic acid (ALA), a precursor of the fluorescent protoporphyrin IX.
  • the photosensitizer is administered in a concentration of a few mg / kg of body weight, for example intravenously, or is applied locally to the body tissue to be treated.
  • the photosensitizers accumulate in tumor tissues in a multiple concentration. This preferential accumulation in the tumor tissue represents the crucial basis for photodynamic therapy.
  • Irradiation with light in the red spectral range is preferably carried out in the case of photodynamic therapy.
  • Long-wave light is more suitable for photodynamic therapy than short-wave light because the depth of penetration of long-wave light into the body tissue is greater.
  • the phototoxic effect of the photosensitizer enriched in the body tissue is based on the fact that this is converted into an excited state when irradiated with light. From the excited state, the photosensitizer returns to the ground state with the release of energy, the released energy being transferred to molecular oxygen, which absorbs this energy with the formation of excited singlet oxygen.
  • This aggressive singlet oxygen destroys the cell structures in the tissue concerned by photo-oxidation. This cellular damage, together with a simultaneous collapse of the tumorous vascular system, leads to complete tumor destruction.
  • photodynamic diagnosis In addition to the therapeutic effect of the light-induced reaction by the photosensitizer, it is also known that the use of a photosensitizer can serve diagnostic purposes in order to better or earlier recognize degenerated tissue. Such a diagnostic procedure is called photodynamic diagnosis (PDD).
  • PDD photodynamic diagnosis
  • the body tissue to be examined is irradiated with light of lower intensity and shorter wavelength, whereby the photosensitizer is excited to fluoresce.
  • the fluorescent light can be observed using an endoscope.
  • a device for photodynamic diagnosis is described in the aforementioned DE-A-195 48 913, but it can also be used for photodynamic therapy.
  • An endoscope is known from DE-A-44 43 947, which has optical examination means and a source of therapeutic ultrasound, the source having an ultrasound transducer arranged at the distal end of the endoscope.
  • the ultrasound radiation is carried out laterally across the longitudinal axis of the endoscope through the endoscope shaft, while the optical examination means at the distal end of the endoscope have optics with a view in the direction of the longitudinal axis of the endoscope.
  • the ultrasound radiation area and the field of view of the optics are therefore spatially separated from one another.
  • This endoscope is only suitable for therapy with ultrasound, while the optical examination means only serve to visually control the ultrasound treatment of the body tissue.
  • DE-A-35 32 604 discloses a laser probe for the treatment of surface tumors which are present in a large area within a body cavity.
  • the laser probe has a substantially hollow spherical light diffusion part at the tip, which includes a light dispersion medium.
  • Light guides are guided in this light diffusion part, the laser light exit ends of which are arranged essentially in the middle of the light diffusion part.
  • Such a laser probe scatters laser light emitted from the exit end of the light guide over a large area, as a result of which the objects are irradiated with a uniform intensity.
  • the position of the hollow spherical light diffusion part of the laser probe can be within the Body cavity can be freely set outside of the body, for example by means of an ultrasound diagnostic device. The ultrasound is used only for diagnostic purposes. Furthermore, it is not disclosed how the ultrasound is irradiated.
  • WO-A-96/27341 discloses a method for the improved absorption of a photosensitizer in a tissue to be treated by means of ultrasound.
  • Ultrasound generated in an ultrasound device is irradiated onto the photosensitizer after its absorption in the tissue in order to excite it.
  • the photosensitizer is excited with ultrasound instead of light.
  • This possibility of stimulating a photosensitizer with ultrasound instead of light is also in Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 33 (1994), pages 2846-2851, Part 1, No. 5B, May 1994, "Sonochemical Application of Ultrasound to Tumor Treatment".
  • an instrument is known from the DE company publication of Laser- undtechniktechnologie gGmbH, Berlin, "Laser Ultrasound Surgical Therapy, Transmission of Ultrasound and Laser via Silica Glass Fibers", which has a long flexible fiber with a diameter of 300 - 1,300 ⁇ m, by means of which ultrasound and laser light can simultaneously be radiated into the body tissue to be treated to a limited area.
  • the ultrasound is generated on the proximal side using an ultrasound transducer and transmitted distally via the flexible glass fiber; the oscillator frequency is in the lower kHz range (20-50 kHz) because the damping in the waveguide is too strong at higher frequencies.
  • Tissue is supposed to coagulate with the laser light and with the Ultrasound tissue can be removed.
  • This known instrument is used in neurosurgery. However, it is not possible to use this known instrument for photodynamic therapy, because for this purpose it is necessary to irradiate the body tissue over a wide area in order to achieve the phototoxic effect.
  • the invention is therefore based on the object of developing a device of the type mentioned at the outset in such a way that a higher effect of the photodynamic therapy is achieved, so that it can in particular be accelerated and carried out with less light intensity and energy.
  • the technical effort and cost should be kept as low as possible.
  • an ultrasound generation unit is provided for generating ultrasound of high intensity, the ultrasound likewise emerging from the applicator surface in such a way that the radiation areas of ultrasound and light overlap at least partially in the body tissue .
  • the device according to the invention now for the first time creates a system with which the effect of photodynamic therapy is improved by simultaneous use of therapeutic ultrasound, which is achieved in that the radiation areas of the light and ultrasound emerging from the applicator surface at least partially overlap in the body tissue, ie that the ultrasound in the body tissue is superimposed on the light. Due to the overlay, the previously mentioned supporting effect of ultrasound in photodynamic therapy.
  • High intensity ultrasound is understood to mean ultrasound in the therapeutic power and frequency range.
  • Another advantage of the device according to the invention is that the photosensitizer or a precursor thereof does not have to be administered to the patient beforehand, as in the conventional devices for photodynamic therapy, since the photosensitizer diffuses faster into the tissue as a result of the application of ultrasound, as a result of which the Photosensitizer or the precursor can optionally be administered during the treatment.
  • the device according to the invention Compared to a system configured from a conventional PDT catheter and an extracorporeal ultrasound applicator, the device according to the invention also has the advantage of being less complex and cost-intensive, since overall only one applicator is provided both for the irradiation with light and for the irradiation with ultrasound .
  • the ultrasound generating unit has at least one electrically excitable vibrating element which is arranged in the applicator surface.
  • the arrangement of the at least one vibrating element in the applicator surface has the advantage that the ultrasound is generated in the immediate vicinity of the body tissue, thereby avoiding losses or undesirable heat development that can occur when ultrasound is supplied via an ultrasound transmission system to the applicator surface .
  • the ultrasound from the vibrating element can be better coupled into the body tissue if the applicator surface is brought into contact with the body tissue.
  • This arrangement of the vibrating element also enables the coupling of ultrasound of a relatively high frequency (approx. 0.5-10 MHz) into the body tissue, which would otherwise be dampened too much by transmission losses.
  • this measure opens up the possibility of designing the oscillating element geometrically such that the ultrasound is already emitted in a focused manner. ⁇
  • an opening is provided in or next to the at least one oscillating element in the applicator surface, through which an optical fiber of the light-supplying unit is guided.
  • This measure now has the advantage that light and ultrasound are emitted spatially close to one another from the applicator surface, as a result of which a suitable superimposition of light and ultrasound on the radiation side is achieved directly in front of the applicator surface.
  • This in turn has the advantage that the applicator surface can be brought close to the body tissue and the emitted light and the ultrasound overlap optimally in the entire treatment area, so that the effect of the ultrasound, which has a positive influence on the photodynamic therapy, in as large an area of the body tissue as possible 10
  • the oscillating element can be designed with a central bore or opening in which the exit surface of the light guide is arranged.
  • the ultrasound emerges from the applicator surface in a slightly focused manner.
  • This measure has the advantage that the focusing achieves a better depth effect of the ultrasound.
  • Slightly focused means that the ultrasound is not focused on a point, but rather on a flat or spatial focus area in the body tissue in order to allow the ultrasound to act in a specific area of the body tissue.
  • the at least one oscillating element has a geometry on the radiation side, through which the ultrasound is emitted in a slightly focused manner.
  • Focusing the ultrasound through the geometric configuration of the oscillating element has the advantage that no ultrasound-refractive elements have to be switched into the beam path of the ultrasound.
  • the ultrasound additionally serves for the thermal coagulation of the body tissue.
  • the aforementioned focusing is also used so that in addition to the purely mechanical effect of ultrasound, which causes an improved diffusion of the photosensitizer into the tissue, there is also a deeply effective thermal treatment of the tissue. Tissue coagulation in different tissue depths is possible via appropriately focused power ultrasound, which supports the phototoxic destruction of the tissue area to be treated.
  • an additional coagulation effect is achieved by coupling in high-power laser light, e.g. achieved via the existing light guide system, or by combination with HF current or microwave application.
  • an image transmission unit which transmits fluorescent light emanating from the body tissue into an image recording unit which receives the fluorescent light for evaluation and reproduction by an image reproduction unit.
  • the duration of the photodynamic therapy can be controlled or monitored by detecting the fluorescence.
  • the image transmission unit has an image-transmitting optical arrangement, for example a lens system, which transmits the fluorescent light from the applicator into the image recording unit.
  • an image-transmitting optical arrangement for example a lens system, which transmits the fluorescent light from the applicator into the image recording unit.
  • This measure has the advantage that an endoscopic visual inspection of the treatment area is made possible for the doctor at the same time.
  • this system can preferably also be reduced to a one-dimensional, non-imaging system, i.e. for example, on an optical fiber that receives light distally and transmits it proximally, for example, feeds it to a spectrometer. As long as the spectrometer detects fluorescent light, the PDT can be continued (spectral feedback for PDT control).
  • the applicator has an imaging unit that determines depth-dependent information from the radiation area of ultrasound and light.
  • the sono-photodynamic therapy carried out with the device according to the invention possibly also combined with another therapy method (high frequency, thermotherapy, cryotherapy) - is simultaneously controlled by means of a rapid imaging method 13
  • the depth effect of the therapy can be visualized, while only the superficial effect of light and ultrasound can be described using the aforementioned endoscopic image.
  • the imaging unit in the applicator has at least one ultrasound element which operates according to the pulse-echo method, which generates ultrasound in the diagnostic power range, couples it into the body tissue and in turn detects the reflected ultrasound information.
  • the ultrasound pulse-echo method with miniaturized ultrasound transducers which generate ultrasound with frequencies above 1 MHz, is particularly suitable as an imaging method for endoscopic implementation in order to obtain the corresponding resolution.
  • the one-dimensional A-mode or the two-dimensional B-mode is suitable as an image representation of the depth-dependent tissue information.
  • the imaging unit in the applicator has a unit which operates according to the optical coherence method, which couples coherent light pulses, which are generated by at least one superluminescence diode, into the tissue and in turn detects the reflected light information and reproduces it as an image signal.
  • optical coherence tomography is also suitable as an endoscopic protective image method.
  • the method has a lower one compared to the ultrasonic method 14
  • both the one-dimensional A-mode and the two-dimensional B-mode are suitable for image display.
  • the light pulses generated preferably have wavelengths of at least 60 nm.
  • a suction device is provided for sucking the body tissue onto the applicator surface.
  • This measure has the advantage that the body tissue is fixed on the applicator surface, as a result of which the light and the ultrasound can be optimally radiated into the body tissue. Furthermore, the suction of the body tissue has the advantage that the treatment area in the body tissue is fixed in terms of distance. The ultrasound can thus be coupled into the body tissue in a targeted and controlled manner because the distance between the exit surface of the ultrasound from the applicator surface and the body tissue is defined. Another advantage of suction is that the body tissue to be treated is not displaced when the applicator is brought up to the body tissue, but rather is drawn vice versa into the coupling area of the ultrasound, so that as much tissue as possible is captured by the light and by the ultrasound and the area of action is thus is enlarged.
  • the suction device has at least one suction channel which opens into the applicator surface and which is connected to a suction device. 15
  • suction of the body tissue onto the applicator surface can be achieved in an advantageously simple manner, which also has the advantage that the suction power can be adjusted, for example by means of a regulator on the suction device, in order to adapt the suction effect to the respective flexibility of the body tissue to be treated adapt.
  • the suction channel is guided through the opening in or next to the at least one oscillating element.
  • This measure has the advantage that the suction of the body tissue can be provided in a central region of the applicator surface, whereby a uniform suction of the body tissue on the applicator surface is achieved.
  • the applicator surface is curved inwards.
  • This measure has the advantage in connection with suction that the body tissue can be partially or completely sucked into the bulge. This is particularly advantageous in the treatment of soft tissue, since soft tissue has a high degree of flexibility, so that such soft tissue can be sucked well into the bulge.
  • Another advantage of the curved applicator surface is that it can cause the ultrasound to focus due to geometry.
  • a suction and rinsing line for a fluid opens into the applicator surface.
  • This measure has the advantage that the treatment area of the body tissue can be rinsed during the photodynamic therapy and degenerated tissue degraded by the photodynamic therapy can be suctioned off.
  • the suction and rinsing line is guided through the opening in or next to the oscillating element.
  • This measure in turn has the advantage that the introduction of the fluid for rinsing the treatment area and the suction of the fluid and of degraded body tissue can preferably take place in the center of the applicator surface and thus preferably also uniformly.
  • a seal is provided on the edge of the applicator surface.
  • This measure has the advantage in particular in connection with suction of the body tissue on the applicator surface that the suction effect for suctioning the body tissue can be improved.
  • this measure has the advantage that the fluid can be held securely in the area between the applicator surface and the body tissue.
  • the edge seal is designed as a suction device. 17
  • edge-side seal itself represents a peripheral suction system, which completely surrounds the application-side surface of the oscillating element.
  • suction has only a full peripheral effect and at the same time seals the area of application between the surface of the oscillating element and the tissue surface to the outside, so that a fluid medium in which e.g. the photosensitizer is contained, can be held between the surface of the vibrating element and the tissue surface and serves as a coupling medium for the ultrasound transmission.
  • a coupling medium which is permeable to ultrasound and light is arranged on the distal side of the applicator surface.
  • This measure has the advantage that ultrasound and light can be coupled into the body tissue without loss or with only a slight weakening.
  • the coupling medium contains scattering elements that cause diffuse scattering of light.
  • the coupling medium effects a focusing of the ultrasound.
  • This measure has the advantage that in the case of focusing that is not already brought about by the geometric configuration of the oscillating element, the ultrasound can be focused using simple means.
  • the coupling medium consists of a structured glass, a glass ceramic, a gel or of silicone with scattering particles.
  • These coupling media are suitable agents in the form of solid bodies or substances similar to solid bodies in order to cause diffuse scattering of the light.
  • the coupling medium is a fluid that contains scattering particles.
  • a fluid as a coupling medium, in which scattering particles are contained, has the advantage that the fluid can be used on the one hand as a rinsing liquid and on the other hand causes diffuse scattering of the incident light.
  • Another advantage of using a fluid as the coupling medium is that the photosensitizer or the precursor thereof can be added to the fluid, which then diffuses into the tissue to be treated accelerated under the action of ultrasound. This has the further advantage that the photosensitizer or precursor does not have to be administered to the patient beforehand. This saves time-consuming preparation of photodynamic therapy. 19
  • the fluid is led to the applicator surface by means of the suction and rinsing line and is then sucked off again.
  • This measure has the advantage that continuously new fluid can be brought into the area between the applicator surface and the tissue surface, whereby on the one hand cooling of the tissue surface is achieved and on the other hand photosensitizer can be continuously fed into the coupling area so that a sufficient amount of photosensitizer is added to it Tissue can diffuse.
  • the coupling medium contains a photosensitizer or a precursor of the photosensitizer.
  • the admixture of a precursor in the coupling medium has the advantage that the light-induced reaction does not already occur in the coupling medium, but only in the tissue, where the photosensitizer is produced from the precursor.
  • the applicator surface is designed such that light and ultrasound are emitted laterally in the longitudinal direction of the applicator.
  • This measure has the advantage that overall a larger applicator area is formed and thus a larger area of the tissue can be treated with light and ultrasound, because such an applicator area can be extended over an extended area in the longitudinal direction of the applicator.
  • Another advantage of this measure is that malignant tissue in tubular hollow organs, such as the intestine, esophagus, etc., can be treated.
  • the applicator can then be inserted into such hollow organs, and the hollow organ wall in which the malignant tissue is contained can then be treated by the laterally emerging ultrasound and the laterally emerging light.
  • the light and / or the ultrasound is irradiated laterally from the applicator into the tissue via a light and / or ultrasound deflecting, for example reflecting, element.
  • the light and the ultrasound can be fed in the longitudinal direction of the applicator and then coupled laterally out of the applicator into the tissue via the beam-deflecting element, for example a reflector in the form of a metal mirror.
  • the beam deflecting element simultaneously creates a superimposition of light and ultrasound.
  • the beam-deflecting element is preferably positionally adjustable, preferably from the proximal end of the applicator, so that by adjusting the position of the light and / or ultrasound deflecting element, the light and the ultrasound can be moved overlapping one another over an extensive treatment area.
  • Another advantage is that the direction of radiation of light and ultrasound can be specifically adjusted or readjusted to a treatment area, especially if the treatment area is difficult to access due to anatomical conditions and a change in position of the applicator is not possible at all or only with difficulty.
  • the ultrasound has a frequency of more than 20 kHz and / or an energy density in the range of at least 50 mW / cm 2 .
  • the photodynamic therapy can be improved in a particularly effective manner by the application of ultrasound.
  • the applicator is designed as an endoscope.
  • This measure has the advantage that the photodynamic therapy with simultaneous application of ultrasound can be carried out minimally invasively under endoscopic control.
  • the applicator is designed as an endoscopic catheter.
  • An endoscopic catheter does not necessarily have an image relay system.
  • a catheter with light and ultrasound emitting functions can be positioned, for example, under external X-ray, MR, CT or ultrasound control and can treat the corresponding tissue.
  • a further position control of the correct position of the catheter and the light / ultrasound-radiating area can be carried out, for example, by means of the fiber optic measurement of the fluorescence of the tissue area enriched with the photosensitizer, as already previously in connection with an embodiment of the 22
  • the applicator surface is arranged in the distal area of the endoscope or the endoscopic catheter.
  • Figure 1 shows an inventive device for the treatment of body tissue in a schematic overall view.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the distal end of the applicator of the device in FIG. 1 according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows the distal end of an applicator of the device in FIG. 1 according to a second exemplary embodiment in a longitudinal section along the line III-III in FIG. 4;
  • Figure 4 is a front view of the distal end of the applicator in Figure 3;
  • FIG. 5 shows the distal end of an applicator according to a further exemplary embodiment for use in the device in FIG. 1 in longitudinal section;
  • FIG. 6 shows the distal end of an applicator according to a further exemplary embodiment in longitudinal section
  • Fig. 7 shows the distal end of an applicator according to another embodiment in longitudinal section.
  • reference numeral 10 overall shows a device for treating body tissue, in particular soft tissue, by means of a reaction which is light-induced by a photosensitizer contained in the body tissue.
  • the device 10 is used in photodynamic therapy in which the degenerated body tissue, for example tumor tissue, in which the photosensitizer is enriched in increased concentration, is destroyed by a phototoxic effect.
  • the device 10 has an applicator 12.
  • the applicator 12 is designed as an endoscope 14, which has an endoscope shaft 16 and an endoscope optics 18.
  • the endoscope shaft 16 can be guided through an incision artificially created on the human body or through a natural body walk to the body tissue to be treated in the human body.
  • the device 10 furthermore has a light-supplying unit 20.
  • the light supply unit 20 comprises a light source 22 which generates light in a wavelength range suitable for photodynamic therapy with a suitable intensity.
  • the wavelength range suitable for photodynamic therapy depends on the photosensitizer used.
  • a broadband light source or even a white light source is preferably used, but inexpensive diode lasers which emit in the red or infrared spectral range can also be used.
  • the light generated in the light source 22 is guided into the applicator 12 via a light guide 24 and a light guide connection 26.
  • the light generated by the light source 22 is guided further to the distal end of the applicator 12 or endoscope 14, where it emerges from an applicator surface 28, directed flatly onto the body tissue.
  • the light guide 24 has at least one optical fiber, for example a quartz fiber.
  • the applicator surface 28 is shown arranged on the end face at the distal end of the applicator 12, it goes without saying that the applicator surface is also proximally in 25th
  • the endoscope shaft 16 can be arranged offset, or that the applicator surface 28 is designed such that the light and ultrasound, as will be described in more detail later, are emitted laterally from the circumferential surface of the endoscope shaft 16.
  • the device 10 has an ultrasound generation unit 30.
  • the ultrasound generating unit 30 comprises a control unit 32, from which an electrical line 34 is guided through a connection 36 into the endoscope 14.
  • a vibrating element of the ultrasound generating unit 30 (not shown in FIG. 1 and explained later), for example a piezoceramic ultrasound transducer, which generates ultrasound in the therapeutic power and frequency range and is accordingly electrical by the control unit 32 is excited.
  • the therapeutic ultrasound generated likewise emerges from the applicator surface 28 at the distal end of the endoscope 14, in such a way that the radiation areas of ultrasound and light overlap at least partially in the body tissue.
  • the applicator 12 can also be designed as an endoscopic catheter instead of in the form of the endoscope 14. Both in the endoscope 14 and in the configuration of the applicator 12 in the form of an endoscopic catheter, the applicator surface 28 is arranged in the distal region of the endoscope 14 or the endoscopic catheter. In the event that the applicator 12 is designed as an endoscopic catheter, the catheter can be positioned under external X-ray, MR, CT or ultrasound control and the body tissue 14 can be treated. 26
  • the device 10 further comprises an image recording unit 38, with which light emanating from the body tissue, essentially fluorescent light, which is transmitted from the distal end of the endoscope 14 via the endoscope optics 18, is recorded.
  • the image recording unit 38 comprises a video camera 40 connected to the endoscope optics 18, which in turn is connected to an image display unit 42, for example a screen, in which the output signal of the video camera 40 is processed and displayed.
  • the distal end of the endoscope shaft 16 is shown on an enlarged scale in longitudinal section.
  • a light guide 44 is guided in the endoscope shaft 16 up to the applicator surface 28.
  • the light guide 44 has at least one optical fiber, for example quartz fiber.
  • the light guide 44 is connected to the light guide 24 and thus to the light source 22.
  • the light generated by the light source 22 is guided through the light guide 44 to the applicator surface 28, exits there with a relatively large aperture, for example> 20 °, and penetrates into the body tissue shown in FIG. 2 and designated 46 with a penetration depth of a few mm, as indicated by dash-dotted arrows 48.
  • a fluorescence induced by the irradiation of the light in the body tissue 46 and by the photosensitizer that has been introduced into the body tissue 46 is transmitted from an image-transmitting optical arrangement 50, for example an image guide bundle or a relay lens system, to the endoscope optics 18 and via the video camera 40 Image display unit 27
  • the fading of the photosensitizer, which is associated with the destruction of the degenerated body tissue 46, can be observed over the course of the intensity of the fluorescent light over time. In this way, it can be determined how far the process of breaking down the body tissue 46 has progressed.
  • the fluorescent light emanating from the body tissue 46 is indicated by an arrow 49 with a broken line.
  • a vibrating element 52 is arranged in the applicator surface 28 and is connected to the control unit 32 via an electrical line 54 and via the electrical line 34.
  • the vibrating element 52 for example a piezoceramic vibrator, is electrically excited by the control unit 32 to generate ultrasound in the therapeutic power and frequency range.
  • the ultrasound is radiated from the vibrating element 52 from the applicator surface 28 into the body tissue 46, as indicated by broken lines 56.
  • the light emerging from the light guide 44 and the ultrasound emerging from the vibrating element 52 overlap in a spatially extended area.
  • the light guide 44 has optics at its distal end through which the light is emitted at an angle to the longitudinal axis, so that the light and the ultrasound overlap in the largest possible radiation area.
  • the optical arrangement 50 has an oblique view optics at its distal end in order to be able to receive as much fluorescent light as possible from the ultrasound and light irradiation area.
  • the applicator 12 has an imaging unit, not shown in more detail, which determines depth-dependent information from the radiation area of ultrasound and light.
  • the imaging unit has in the applicator 12 at least one ultrasound element operating according to the pulse-echo method, which generates ultrasound in the diagnostic power range, preferably with frequencies above 1 MHz, couples it into the body tissue 46 and in turn detects the reflected ultrasound information.
  • the imaging unit in the applicator 12 has a unit which operates according to the optical coherence method and which couples coherent light pulses, which are generated by a superluminescence diode, preferably with a wavelength of more than 600 nm, into the tissue and the reflected light information is again acquired and reproduced as an image signal.
  • FIGS. 3 and 4 show a further exemplary embodiment, modified compared to FIG. 2, which shows the distal end of the endoscope shaft 16 in FIG. 1.
  • an applicator surface denoted by 60 is curved inwards. As can be seen from FIG. 3 in connection with FIG. 4, the applicator surface 60 has a spherical cap configuration. From the applicator surface 60, light supplied via an optical fiber 62 and generated in the light source 22 in FIG. 1 emerges. 29
  • An optical arrangement 64 in turn transmits light coming from the body tissue to the endoscope optics 18 and from there via the video camera 40 into the image display unit 42 in FIG. 1.
  • An electrically excitable oscillating element 66 which is connected to the control unit 32 via an electrical line 65, is arranged in the applicator surface 60.
  • the vibrating element 66 is formed by a round piezoceramic vibrator, as can be seen in FIG. 4. Approximately in the middle, the vibrating element 66 has an opening or bore through which the distal end of the light guide 62 and the optical arrangement 64 is guided.
  • the ultrasound generated by the vibrating element 66 in the therapeutic power and frequency range experiences a " geometrical focusing " due to the geometrical configuration of the vibrating element 66 on the radiation side, which is adapted to the spherical cap-shaped configuration of the applicator surface 60, so that the generated ultrasound is focused on a focus area F is radiated concentrated, as indicated by broken lines 67.
  • a coupling medium 70 is also arranged in front of the applicator surface 60.
  • the coupling medium 70 is geometrically adapted to the geometry of the applicator surface 60.
  • the coupling medium 70 is not shown in FIG. 4.
  • the coupling medium 70 is permeable to ultrasound and causes diffuse scattering of the light emerging from the distal end of the light guide 62.
  • the diffuse scattering of the light is indicated in FIG. 3 with dash-dotted arrows 72.
  • the diffuse scattering causes the light to shine evenly into the body tissue.
  • a large-area radiation of the light into the body tissue is achieved.
  • a suction device which has a suction channel 74 which opens into the applicator surface 60 and which is connected on the proximal side to a suction device 76 shown in FIG. 1.
  • the suction channel 74 serves to suck the body tissue to be treated into the bulge of the applicator surface 60, at least partially, but as completely as possible.
  • a corresponding opening 78 is provided in the coupling medium 70.
  • a suction and rinsing line 80 for a fluid is provided, which is connected to a suction and rinsing device 82 shown in FIG. 1.
  • a fluid can be introduced into the coupling area between body tissue and applicator surface 60 or coupling medium 70 in order to cool the body tissue, which can heat up through the application of ultrasound, the coupling of light and ultrasound to improve in the tissue and / or to introduce into the tissue photosensitizer or a precursor thereof contained in the fluid.
  • body tissue that has been broken down during the photodynamic therapy can be suctioned off through the suction and rinsing line 80.
  • suction channel 74 and the suction and rinsing line 80 for the fluid are separate lines in FIG. 3, as indicated by a broken line 79, it can also be provided to provide only one line as a whole, which is then used both for suctioning the body tissue as well as for sucking and flushing the operating area.
  • several suction channels can also be provided for sucking in the body tissue 31
  • a seal 86 is arranged circumferentially on an edge 84 of the applicator surface 60 in order to seal the applicator surface 60 against the body tissue at the edge.
  • the seal 86 is designed, for example, in the form of a sleeve made of an elastic material, for example as a sealing lip.
  • a sealing of the applicator surface 60 can, however, also be achieved by the edge 84 itself being made elastic. 4, the seal 86 is not shown.
  • a photosensitizer which has, for example, a hematoporphyrin backbone, or delta-aminolevulinic acid (ALA) as a precursor of the fluorescent protoporphyrin IX, is administered to the patient beforehand.
  • ALA delta-aminolevulinic acid
  • Hematoporphyrin derivatives can be administered intravenously.
  • the applicator 12, i.e. the endoscope shaft 16 of the endoscope 14 in FIG. 1 is guided through an artificially created incision or through a natural body path to the body tissue to be treated, the applicator surface 28 or 60 being brought as close as possible to the body tissue.
  • the body tissue to be treated is radially irradiated by means of light generated by the light source 22 through the light guide 44 in FIG. 2 or light guide 62 in FIG. 3.
  • Therapeutic ultrasound generated by the vibrating element 52 in FIG. 2 or vibrating element 66 in FIG. 3 is superimposed on the light thus irradiated, ie the radiation areas of light and ultrasound in the body tissue at least partially overlap.
  • the ultrasound has an energy density in the range of 50 mW / cm 2 and above and a frequency of 20 kHz and more.
  • the ultrasound which is additionally radiated into the body tissue now causes the photosensitizer to be distributed more rapidly in the cells of the body tissue to be treated, or is transported better through the cell walls. As a result, the light energy required for the photodynamic therapy of the light generated by the light source 22 can be reduced and the duration of the photodynamic therapy can also be reduced.
  • Fluorescence light emitted by the photosensitizer in the body tissue is evaluated in the image display unit 42 during the therapy via the image recording unit 38 in order to control the respective stage of the therapy.
  • the image display unit 42 can also be coupled to the light source 22 in such a way that the energy of the light generated by the light source 22 is correspondingly reduced by the decrease in fluorescence.
  • the decrease in fluorescence follows 33
  • the therapy is controlled with the previously described imaging unit, which enables a rapid imaging method.
  • the depth effect of the therapy can be visualized, while the endoscopic image is used to describe the superficial effect.
  • the ultrasound pulse echo method with ultrasound frequencies of over 1 MHz is used as the imaging method in order to obtain a correspondingly high resolution.
  • the one-dimensional A-mode or the two-dimensional B-mode is suitable for the image display of the depth-dependent tissue information.
  • optical coherence tomography can also be used as an endoscopic quick image method.
  • one or more superluminescent diodes generate coherent light pulses with wavelengths of 600 nm and above, which are injected into the tissue, the reflected light information again being recorded and reproduced as an image signal.
  • the body tissue to be treated is also sucked into the bulge towards the applicator surface 60. Furthermore, the ultrasound is irradiated onto the focus area F in a slightly focused manner in order to achieve a better depth effect of the ultrasound. At the same time, a fluid is passed through the suction and irrigation line 80 into the coupling space between the body tissue and the applicator surface 60, more precisely the inside of the coupling medium 70, in order to do this 34
  • FIG. 5 shows the distal end of an applicator 90 as a further exemplary embodiment, which is used instead of the applicator 12 in the device 10 in FIG. 1.
  • a vibrating element 92 is arranged as part of the ultrasound generating unit 30 in FIG. 1, specifically in an applicator surface 94, which in this case is formed by the surface of the vibrating element 92 itself on the radiation side.
  • the vibrating element 92 is round.
  • a hole or opening 96 is formed approximately centrally in the oscillating element 92, through which the distal end of a light guide 98 is guided as part of the light-supplying unit 20 in FIG. 1.
  • a wall 100 of the applicator 90 is double-walled, with an outer wall 102 and an inner wall 102, between which the wall 100 defines a cavity 106, which is connected to the suction device 76 in FIG. 1, for tissue 108 to the applicator 90 suck.
  • the suction acts peripherally over the entire circumference of the applicator 90.
  • a seal 110 in the form of sealing lips 112 provides a corresponding seal of the surface of the tissue 108 against the distal end of the applicator 90.
  • the suction of the tissue 108 or the suction effect is indicated by an arrow 111 and an arrow 113.
  • a fluid coupling medium 114 can be brought via a feed line 116 according to an arrow 117 and can be sucked out of this area again via a discharge line 118 by a discharge line 118 according to an arrow 119.
  • Scattering particles are contained in the coupling medium 114, which cause a diffuse scattering of the light radiated through the light guide 98.
  • the coupling medium 114 is permeable to the ultrasound emitted by the oscillating element 92.
  • the feed line 116 and the discharge line 118 can be connected to the suction and rinsing device 82 shown in FIG. 1.
  • the coupling medium 114 can be continuously circulated in the manner of a circulation circuit by means of the suction and rinsing device 82 in FIG. 1, the coupling medium 114 also being admixed with the photosensitizer or a precursor thereof, which then also enters the area between the surface of the fabric 108 and the applicator surface 94 is brought and can diffuse into the tissue 108, which is accelerated under the action of the ultrasound.
  • FIG. 6 shows the distal end of an applicator 120 as a further exemplary embodiment, which in turn is used in the device 10.
  • the applicator 120 has a vibrating element 122 as well as a light guide 124 and a light guide 126.
  • an applicator area is defined by the areas 128, 130, 132. This applicator surface is designed such that the ultrasound and the light in the longitudinal direction of the applicator 120 are laterally irradiated into a tissue 134 to be treated.
  • a coupling medium 136 which is in turn a fluid and can be brought between this applicator surface and the tissue 134 via a supply line 144 and a discharge line 146 and then suctioned off again, causes diffuse scattering and thus a flat radiation of the light into the tissue 134 .
  • a window 140 is formed in the applicator 120 in a wall 138, through which ultrasound and light are irradiated into the tissue 134.
  • a seal 142 in the form of a sealing lip is formed on the edge of the window 140.
  • the applicator 120 is used, for example, for the photodynamic treatment of tissue 134 in the wall of a hollow organ, for example the intestine or the esophagus.
  • FIG. 7 Another exemplary embodiment of an applicator 150 is shown in FIG. 7, in which ultrasound and light are also irradiated laterally from the applicator 150 into tissue not shown in FIG. 7. 37
  • a light guide 152 for supplying light from the light source 22 shown in FIG. 1 and a vibrating element 154 are arranged in the distal region of the applicator 150.
  • the beam-deflecting element 156 is preferably arranged in a position-adjustable manner in the applicator 150, for example pivotably.
  • an applicator surface 157 is defined by the reflecting surface of the light and / or ultrasound deflecting element.

Abstract

The invention relates to a device for the treatment of body tissue, especially soft tissue, by means of a reaction which is light-induced by a photosensitizer which is introduced into the body-tissue. Said device comprises a light-supply unit (20) and an applicator (12) from which the light emerges such that it is directed towards the body tissue. In its distal region the applicator (12) has an applicator surface (28) from which the light emerges. The invention also provides for an ultrasound generating unit (30) for generating high-intensity ultrasound which also emerges from the applicator surface (28) in such a way the areas in the body tissue which are exposed to ultrasound and light irradiation overlap at least partly.

Description

VORRICHTUNG ZUR PHOTODYNAMISCHEN BEHANDLUNG VON KÖRPERGEWEBE DEVICE FOR PHOTODYNAMIC TREATMENT OF BODY TISSUE
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Körpergewebe, insbesondere Weichgewebe, mittels einer durch einen in dem Körpergewebe enthaltenen Photosensibilisator lichtinduzierten Reaktion, mit einer lichtzuführenden Einheit und einem Applikator, der im distalen Bereich eine Applikatorfläche aufweist, aus der das Licht auf das Körpergewebe gerichtet austritt.The invention relates to a device for the treatment of body tissue, in particular soft tissue, by means of a reaction which is light-induced by a photosensitizer contained in the body tissue, with a light-supplying unit and an applicator which has an applicator surface in the distal region from which the light emerges directed towards the body tissue .
BESTÄTIGUNGSKDPIE Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-A-195 48 913 bekannt.CONFIRMATION KDPIE Such a device is known from DE-A-195 48 913.
Eine Behandlung von Körpergewebe mittels einer durch einen in dem Körpergewebe enthaltenen Photosensibilisator lichtinduzierten Reaktion wird in der Fachsprache als photodynamische Therapie (PDT) bezeichnet. Mit der photodynamischen Therapie werden beispielsweise maligne, aber auch benigne Gewebeentartungen, wie Tumore, behandelt. Hierzu werden dem Patienten Photosensibilisatoren verabreicht, die sich spezifisch in dem zu behandelnden Gewebe anreichern und bei Beleuchtung mit Anregungslicht hoher Lichtintensität zu einem phototoxischen Effekt führen, durch den das entartete Gewebe zerstört wird.Treatment of body tissue by means of a reaction which is light-induced by a photosensitizer contained in the body tissue is referred to in technical jargon as photodynamic therapy (PDT). For example, malignant, but also benign tissue degenerations, such as tumors, are treated with photodynamic therapy. For this purpose, photosensitizers are administered to the patient, which accumulate specifically in the tissue to be treated and which, when illuminated with excitation light of high light intensity, lead to a phototoxic effect by which the degenerated tissue is destroyed.
Als Photosensibilisatoren werden Stoffe verwendet, die entweder ein Hämatoporphyrin-Grundgerüst oder Delta-Aminolävulinsäure (ALA) , ein Precursor des fluoreszenzfähigen Protoporphyrin IX, enthalten. Der Photosensibilisator wird in einer Konzentration von wenigen mg/kg Körpergewicht verabreicht, beispielsweise intravenös, oder wird lokal in das zu behandelnde Körpergewebe appliziert. Die Photosensibilisatoren reichern sich in Tumorgeweben in mehrfach erhöhter Konzentration an. Diese bevorzugte Anreicherung im Tumorgewebe stellt die entscheidende Grundlage für die photodynamische Therapie dar.Substances are used as photosensitizers which either contain a hematoporphyrin backbone or delta-aminolevulinic acid (ALA), a precursor of the fluorescent protoporphyrin IX. The photosensitizer is administered in a concentration of a few mg / kg of body weight, for example intravenously, or is applied locally to the body tissue to be treated. The photosensitizers accumulate in tumor tissues in a multiple concentration. This preferential accumulation in the tumor tissue represents the crucial basis for photodynamic therapy.
Bei der photodynamischen Therapie wird bevorzugt eine Bestrahlung mit Licht im roten Spektralbereich durchgeführt. Langwelliges Licht eignet sich zur photodynamischen Therapie besser als kurzwelliges Licht, da die Eindringtiefe langwelligen Lichtes in das Körpergewebe größer ist. Der phototoxische Effekt des in dem Körpergewebe angereicherten Photosensibilisators beruht darauf, daß dieser bei Bestrahlung mit Licht in einen angeregten Zustand überführt wird. Aus dem angeregten Zustand fällt der Photosensibilisator unter Abgabe von Energie in den Grundzustand zurück, wobei die freigewordene Energie auf molekularen Sauerstoff übertragen wird, der diese Energie unter Bildung von angeregtem Singulett-Sauerstoff aufnimmt. Dieser aggressive Singulett-Sauerstoff zerstört im betreffenden Gewebe durch Photooxidation die Zellstrukturen. Diese zellulären Schäden führen zusammen mit einem gleichzeitig eintretenden Zusammenbruch des tumoralen Gefäßsystems zu einer kompletten TumorZerstörung.Irradiation with light in the red spectral range is preferably carried out in the case of photodynamic therapy. Long-wave light is more suitable for photodynamic therapy than short-wave light because the depth of penetration of long-wave light into the body tissue is greater. The phototoxic effect of the photosensitizer enriched in the body tissue is based on the fact that this is converted into an excited state when irradiated with light. From the excited state, the photosensitizer returns to the ground state with the release of energy, the released energy being transferred to molecular oxygen, which absorbs this energy with the formation of excited singlet oxygen. This aggressive singlet oxygen destroys the cell structures in the tissue concerned by photo-oxidation. This cellular damage, together with a simultaneous collapse of the tumorous vascular system, leads to complete tumor destruction.
Neben der therapeutischen Wirkung der durch den Photosensibilisator lichtinduzierten Reaktion ist es auch bekannt, daß der Einsatz eines Photosensibilisators diagnostischen Zwecken dienen kann, um entartetes Gewebe besser bzw. früher zu erkennen. Ein solches diagnostisches Verfahren wird als photodynamische Diagnose (PDD) bezeichnet. Bei der reinen photodynamischen Diagnose wird das zu untersuchende Körpergewebe mit Licht geringerer Intensität und kürzerer Wellenlänge bestrahlt, wodurch der Photosensibilisator zur Fluoreszenz angeregt wird. Das Fluoreszenzlicht kann mittels eines Endoskops beobachtet werden. Eine Vorrichtung zur photodynamischen Diagnose ist in der eingangs genannten DE-A-195 48 913 beschrieben, die aber auch für die photodynamische Therapie verwendbar ist.In addition to the therapeutic effect of the light-induced reaction by the photosensitizer, it is also known that the use of a photosensitizer can serve diagnostic purposes in order to better or earlier recognize degenerated tissue. Such a diagnostic procedure is called photodynamic diagnosis (PDD). In pure photodynamic diagnosis, the body tissue to be examined is irradiated with light of lower intensity and shorter wavelength, whereby the photosensitizer is excited to fluoresce. The fluorescent light can be observed using an endoscope. A device for photodynamic diagnosis is described in the aforementioned DE-A-195 48 913, but it can also be used for photodynamic therapy.
Aber auch bei der photodynamischen Therapie führt beim Zurückfallen des Photosensibilisators in den Grundzustand nicht die gesamte frei werdende Energie zur Bildung von Singulett- Sauerstoff, sondern es wird ein Teil der frei werdenden Energie in Form von Fluoreszenzlicht abgestrahlt. Dieses Fluoreszenzlicht kann dann durch ein entsprechendes Bildübertragungssystem, beispielsweise durch ein Endoskop, beobachtet werden, um an einer Abnahme der Fluoreszenz festzustellen, wie weit die photodynamische Therapie fortgeschritten ist, d.h. ob und wieviel entartetes Körpergewebe noch vorhanden ist.However, even in photodynamic therapy, when the photosensitizer falls back into the basic state, not all of the energy released leads to the formation of singlet oxygen, but becomes part of the energy released emitted in the form of fluorescent light. This fluorescent light can then be observed through a corresponding image transmission system, for example through an endoscope, in order to determine from a decrease in the fluorescence how far the photodynamic therapy has progressed, ie whether and how much degenerate body tissue is still present.
In Grundlagenuntersuchungen hat sich nun herausgestellt (vgl. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Vol. 43, No. 6, November 1996, "Enhancement of Sono- dynamic Tissue Damage Production by Second-Harmonic Superi po- sition: Theoretical Analysis of Its Mechanism" ) , daß durch die gleichzeitige Applikation von Ultraschall die Wirkung der photodynamischen Therapie beschleunigt und außerdem die für die Zerstörung des entarteten Körpergewebes erforderliche Lichtintensität und -energie reduziert werden könnte. Die Wirkung des zusätzlich applizierten Ultraschalls läßt sich auf eine bessere Verteilung des Photosensibilisators in den Körpergewebszellen bzw. auf eine verbesserte Transmission des Photosensibilisators durch die Zellwände zurückführen. Außerdem kommt es zu einer beschleunigten Penetration des Photosensibilisators in das Gewebe.Fundamental investigations have now turned out (see IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Vol. 43, No. 6, November 1996, "Enhancement of Sonodynamic Tissue Damage Production by Second-Harmonic Superposition: Theoretical Analysis of Its Mechanism ") that the simultaneous application of ultrasound accelerates the effect of the photodynamic therapy and also the light intensity and energy required for the destruction of the degenerated body tissue could be reduced. The effect of the additionally applied ultrasound can be attributed to a better distribution of the photosensitizer in the body tissue cells or to an improved transmission of the photosensitizer through the cell walls. There is also an accelerated penetration of the photosensitizer into the tissue.
Bis heute ist jedoch keine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die zur intrakorporalen Lichtbestrahlung zur Durchführung der photodynamischen Therapie bei gleichzeitiger Applikation von therapeutischem Ultraschall geeignet ist. Aus bekannten endoskopischen PDT-Kathetern zur intrakorporalen Lichtbestrahlung könnten in Verbindung mit extrakorporalen Ultraschalltherapieeinheiten, die Ultraschall im therapeutischen Leistungsbereich extrakorporal in den zu behandelnden Gewebebereich einkoppeln, entsprechende sono-photodynamische Behandlungssysteme bzw. Diagnosesysteme konfiguriert werden. Derartig konfigurierte Gesamtsysteme sind jedoch aufwendig und kostenintensiv .To date, however, no device of the type mentioned at the outset is known which is suitable for intracorporeal light irradiation for carrying out photodynamic therapy with simultaneous application of therapeutic ultrasound. Known endoscopic PDT catheters for intracorporeal light irradiation, in conjunction with extracorporeal ultrasound therapy units, could be used to treat ultrasound in the therapeutic range of extracorporeally in those to be treated Coupling the tissue area, appropriate sono-photodynamic treatment systems or diagnostic systems can be configured. Overall systems configured in this way are, however, complex and cost-intensive.
Aus der DE-A-44 43 947 ist ein Endoskop bekannt, das optische Untersuchungsmittel und eine Quelle therapeutischen Ultraschalls aufweist, wobei die Quelle einen am distalen Ende des Endoskops angeordneten Ultraschallwandler aufweist. Die Ultraschallabstrahlung erfolgt seitlich quer zur Längsachse des Endoskops durch den Endoskopschaft, während die optischen Untersuchungsmittel am distalen Ende des Endoskops eine Optik mit Blick in Richtung der Längsachse des Endoskops aufweisen. Der Ultraschallbestrahlungsbereich und das Gesichtsfeld der Optik sind demnach räumlich voneinander getrennt. Dieses Endoskop ist nur für eine Therapie mit Ultraschall geeignet, während die optischen Untersuchungsmittel lediglich der optischen Kontrolle der Ultraschallbehandlung des Körpergewebes dient.An endoscope is known from DE-A-44 43 947, which has optical examination means and a source of therapeutic ultrasound, the source having an ultrasound transducer arranged at the distal end of the endoscope. The ultrasound radiation is carried out laterally across the longitudinal axis of the endoscope through the endoscope shaft, while the optical examination means at the distal end of the endoscope have optics with a view in the direction of the longitudinal axis of the endoscope. The ultrasound radiation area and the field of view of the optics are therefore spatially separated from one another. This endoscope is only suitable for therapy with ultrasound, while the optical examination means only serve to visually control the ultrasound treatment of the body tissue.
Die DE-A-35 32 604 offenbart eine Lasersonde zur Behandlung von Oberflächen-Tumoren, die in einem großen Bereich innerhalb einer Körperhöhle vorhanden sind. Die Lasersonde besitzt einen im wesentlichen hohlkugelförmigen Lichtdiffusionsteil an der Spitze, der ein Lichtdispersionsmedium einschließt. Lichtleiter sind in diesem Lichtdiffusionsteil geführt, deren Laserlicht- Austrittsenden im wesentlichen in der Mitte des Lichtdiffusionteils angeordnet sind. Eine derartige Lasersonde zerstreut von dem Austrittsende des Lichtleiters ausgesandtes Laserlicht über einen großen Bereich, wodurch die Objekte mit gleichförmiger Intensität bestrahlt werden. Die Position des hohlkugelförmigen Lichtdiffusionsteils der Lasersonde kann innerhalb der Körperhöhle beispielsweise mittels eines Ultraschall-Diagnosegeräts außerhalb des Körpers frei eingestellt werden. Der Ultraschall dient ausschließlich zu Diagnosezwecken. Ferner ist nicht offenbart, wie die Einstrahlung des Ultraschalls erfolgt.DE-A-35 32 604 discloses a laser probe for the treatment of surface tumors which are present in a large area within a body cavity. The laser probe has a substantially hollow spherical light diffusion part at the tip, which includes a light dispersion medium. Light guides are guided in this light diffusion part, the laser light exit ends of which are arranged essentially in the middle of the light diffusion part. Such a laser probe scatters laser light emitted from the exit end of the light guide over a large area, as a result of which the objects are irradiated with a uniform intensity. The position of the hollow spherical light diffusion part of the laser probe can be within the Body cavity can be freely set outside of the body, for example by means of an ultrasound diagnostic device. The ultrasound is used only for diagnostic purposes. Furthermore, it is not disclosed how the ultrasound is irradiated.
Die WO-A-96/27341 offenbart ein Verfahren zur verbesserten Absorption eines Photosensibilisators in einem zu behandelnden Gewebe mittels Ultraschall. In einem Ultraschallgerät erzeugter Ultraschall wird auf den Photosensibilisator nach dessen Absorption in dem Gewebe eingestrahlt, um ihn anzuregen. Hierbei wird demnach der Photosensibilisator anstatt mit Licht mit Ultraschall angeregt. Diese Möglichkeit, einen Photosensibilisator anstelle mit Licht mit Ultraschall anzuregen, ist auch in Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 33 (1994), Seiten 2846-2851, Part 1, No. 5B, Mai 1994, "Sonochemical Application of Ultrasound to Tumor Treatment", beschrieben.WO-A-96/27341 discloses a method for the improved absorption of a photosensitizer in a tissue to be treated by means of ultrasound. Ultrasound generated in an ultrasound device is irradiated onto the photosensitizer after its absorption in the tissue in order to excite it. Here, the photosensitizer is excited with ultrasound instead of light. This possibility of stimulating a photosensitizer with ultrasound instead of light is also in Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 33 (1994), pages 2846-2851, Part 1, No. 5B, May 1994, "Sonochemical Application of Ultrasound to Tumor Treatment".
Ferner ist aus der DE-Firmenschrift der Laser- und Medizintechnologie gGmbH, Berlin, "Laser Ultrasound Surgical Therapy, Transmission of Ultrasound and Laser via Silica Glass Fibers", ein Instrument bekannt, das an seinem distalen Ende eine lange flexible Faser mit einem Durchmesser von 300 - 1.300 μm aufweist, durch die gleichzeitig Ultraschall und Laserlicht in zu behandelndes Körpergewebe auf einen punktförmigen Bereich begrenzt eingestrahlt werden kann. Der Ultraschall wird proxi- malseitig über einen Ultraschall-Wandler erzeugt und über die flexible Glasfaser nach distal übertragen; die Schwingerfrequenz liegt dabei im unteren kHz-Bereich (20-50 kHz), weil bei höheren Frequenzen die Dämpfung im Wellenleiter zu stark ist. Mit dem Laserlicht soll Gewebe koaguliert und mit dem Ultraschall Gewebe abgetragen werden. Dieses bekannte Instrument findet in der Neurochirurgie Anwendung. Eine Anwendung dieses bekannten Instruments zur photodynamischen Therapie ist jedoch nicht möglich, weil für diesen Zweck eine flächige Bestrahlung des Körpergewebes zur Erzielung der phototoxischen Wirkung erforderlich ist.Furthermore, an instrument is known from the DE company publication of Laser- und Medizintechnologie gGmbH, Berlin, "Laser Ultrasound Surgical Therapy, Transmission of Ultrasound and Laser via Silica Glass Fibers", which has a long flexible fiber with a diameter of 300 - 1,300 μm, by means of which ultrasound and laser light can simultaneously be radiated into the body tissue to be treated to a limited area. The ultrasound is generated on the proximal side using an ultrasound transducer and transmitted distally via the flexible glass fiber; the oscillator frequency is in the lower kHz range (20-50 kHz) because the damping in the waveguide is too strong at higher frequencies. Tissue is supposed to coagulate with the laser light and with the Ultrasound tissue can be removed. This known instrument is used in neurosurgery. However, it is not possible to use this known instrument for photodynamic therapy, because for this purpose it is necessary to irradiate the body tissue over a wide area in order to achieve the phototoxic effect.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine höhere Wirkung der photodynamischen Therapie erreicht wird, so daß diese insbesondere beschleunigt und mit geringerer Lichtintensität und -energie durchgeführt werden kann. Dabei soll der technische Aufwand sowie der Kostenaufwand möglichst gering gehalten werden.The invention is therefore based on the object of developing a device of the type mentioned at the outset in such a way that a higher effect of the photodynamic therapy is achieved, so that it can in particular be accelerated and carried out with less light intensity and energy. The technical effort and cost should be kept as low as possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der eingangs genannten Vorrichtung dadurch gelöst, daß eine Ultraschall- Erzeugungseinheit zur Erzeugung von Ultraschall hoher Intensität vorgesehen ist, wobei der Ultraschall ebenfalls aus der Applikatorfläche derart austritt, daß sich in dem Körpergewebe die Bestrahlungsbereiche von Ultraschall und Licht zumindest teilweise überdecken.According to the invention, this object is achieved with regard to the device mentioned at the outset in that an ultrasound generation unit is provided for generating ultrasound of high intensity, the ultrasound likewise emerging from the applicator surface in such a way that the radiation areas of ultrasound and light overlap at least partially in the body tissue .
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nun erstmals ein System geschaffen, mit dem die Wirkung der photodynamischen Therapie durch gleichzeitige Anwendung therapeutischen Ultraschalls verbessert wird, was dadurch erreicht wird, daß sich die Bestrahlungsbereiche des aus der Applikatorfläche austretenden Lichtes und Ultraschalls im Körpergewebe zumindest teilweise überdecken, d.h. daß der Ultraschall in dem Körpergewebe dem Licht überlagert wird. Durch die Überlagerung tritt die zuvor erwähnte unterstützende Wirkung des Ultraschalls bei der photodynamischen Therapie ein. Unter Ultraschall hoher Intensität wird dabei Ultraschall im therapeutischen Leistungs- und Frequenzbereich verstanden.The device according to the invention now for the first time creates a system with which the effect of photodynamic therapy is improved by simultaneous use of therapeutic ultrasound, which is achieved in that the radiation areas of the light and ultrasound emerging from the applicator surface at least partially overlap in the body tissue, ie that the ultrasound in the body tissue is superimposed on the light. Due to the overlay, the previously mentioned supporting effect of ultrasound in photodynamic therapy. High intensity ultrasound is understood to mean ultrasound in the therapeutic power and frequency range.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der Photosensibilitsator bzw. ein Precursor desselben dem Patienten nicht vorher verabreicht werden muß, wie bei den herkömmlichen Vorrichtungen zur photodynamischen Therapie, da durch die Applikation des Ultraschalls der Photosensibilisator schneller in das Gewebe diffundiert, wodurch der Photosensibilisator bzw. der Precursor gegebenenfalls noch während der Behandlung verabreicht werden kann.Another advantage of the device according to the invention is that the photosensitizer or a precursor thereof does not have to be administered to the patient beforehand, as in the conventional devices for photodynamic therapy, since the photosensitizer diffuses faster into the tissue as a result of the application of ultrasound, as a result of which the Photosensitizer or the precursor can optionally be administered during the treatment.
Gegenüber einem aus einem herkömmlichen PDT-Katheder und einem extrakorporalen Ultraschallapplikator konfigurierten System hat die erfindungsgemäße Vorrichtung darüber hinaus den Vorteil, weniger aufwendig und kostenintensiv zu sein, da insgesamt nur ein Applikator sowohl für die Bestrahlung mit Licht als auch für die Bestrahlung mit Ultraschall vorgesehen ist.Compared to a system configured from a conventional PDT catheter and an extracorporeal ultrasound applicator, the device according to the invention also has the advantage of being less complex and cost-intensive, since overall only one applicator is provided both for the irradiation with light and for the irradiation with ultrasound .
Somit wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe vollkommen gelöst.The object underlying the invention is thus completely achieved.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Ultraschall- Erzeugungseinheit zumindest ein elektrisch anregbares Schwingerelement auf, das in der Applikatorfläche angeordnet ist. Die Anordnung des zumindest einen Schwingerelementes in der Applikatorfläche hat den Vorteil, daß der Ultraschall in unmittelbarer Nähe des Körpergewebes erzeugt wird, wodurch Verluste oder eine unerwünschte Wärmeentwicklung, die bei der Zuführung von Ultraschall über ein Ultraschall-Übertragungssystem bis zur Applikatorfläche auftreten können, vermieden werden. Außerdem läßt sich der Ultraschall von dem Schwingerelement besser in das Körpergewebe einkoppeln, wenn die Applikatorfläche mit dem Körpergewebe in Kontakt gebracht wird. Diese Anordnung des Schwingerelements ermöglicht auch die Einkopplung von Ultraschall relativ hoher Frequenz (ca. 0,5-10 MHz) in das Körpergewebe, der durch Übertragungsverluste sonst zu stark gedämpft würde. Ferner eröffnet diese Maßnahme die Möglichkeit, das Schwingerelement geometrisch so auszugestalten, daß der Ultraschall bereits fokussiert abgestrahlt wird. ~ In a preferred embodiment, the ultrasound generating unit has at least one electrically excitable vibrating element which is arranged in the applicator surface. The arrangement of the at least one vibrating element in the applicator surface has the advantage that the ultrasound is generated in the immediate vicinity of the body tissue, thereby avoiding losses or undesirable heat development that can occur when ultrasound is supplied via an ultrasound transmission system to the applicator surface . In addition, the ultrasound from the vibrating element can be better coupled into the body tissue if the applicator surface is brought into contact with the body tissue. This arrangement of the vibrating element also enables the coupling of ultrasound of a relatively high frequency (approx. 0.5-10 MHz) into the body tissue, which would otherwise be dampened too much by transmission losses. Furthermore, this measure opens up the possibility of designing the oscillating element geometrically such that the ultrasound is already emitted in a focused manner. ~
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist in oder neben dem zumindest einen Schwingerelement eine Öffnung in der Applikatorfläche vorhanden, durch die ein Lichtleiter der lichtzuführenden Einheit geführt ist.In a further preferred embodiment, an opening is provided in or next to the at least one oscillating element in the applicator surface, through which an optical fiber of the light-supplying unit is guided.
Diese Maßnahme hat nun den Vorteil, daß Licht und Ultraschall räumlich nahe beieinander von der Applikatorfläche abgestrahlt werden, wodurch eine geeignete Überlagerung von Licht und Ultraschall abstrahlseitig bereits unmittelbar vor der Applikatorfläche erreicht wird. Dies hat wiederum den Vorteil, daß die Applikatorfläche dicht an das Körpergewebe herangeführt werden kann und sich das abgestrahlte Licht und der Ultraschall im gesamten Behandlungsbereich optimal überlagern, so daß die die photodynamische Therapie positiv beeinflussende Wirkung des Ultraschalls in einem möglichst großen Bereich des Körpergewebes 10This measure now has the advantage that light and ultrasound are emitted spatially close to one another from the applicator surface, as a result of which a suitable superimposition of light and ultrasound on the radiation side is achieved directly in front of the applicator surface. This in turn has the advantage that the applicator surface can be brought close to the body tissue and the emitted light and the ultrasound overlap optimally in the entire treatment area, so that the effect of the ultrasound, which has a positive influence on the photodynamic therapy, in as large an area of the body tissue as possible 10
erzielt wird. Das Schwingerelement kann in einer praktischen Ausführung mit einer zentralen Bohrung oder Öffnung ausgeführt sein, in der die Austrittsfläche des Lichtleiters angeordnet ist.is achieved. In a practical embodiment, the oscillating element can be designed with a central bore or opening in which the exit surface of the light guide is arranged.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung tritt der Ultraschall leicht fokussiert aus der Applikatorfläche aus.In a further preferred embodiment, the ultrasound emerges from the applicator surface in a slightly focused manner.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch die Fokussierung eine bessere Tiefenwirkung des Ultraschalls erzielt wird. Leicht fokussiert bedeutet, daß der Ultraschall nicht auf einen Punkt, sondern auf einen flächigen oder räumlichen Fokus-Bereich in dem Körpergewebe fokussiert ist, um den Ultraschall in einem bestimmten Bereich des Körpergewebes wirken zu lassen.This measure has the advantage that the focusing achieves a better depth effect of the ultrasound. Slightly focused means that the ultrasound is not focused on a point, but rather on a flat or spatial focus area in the body tissue in order to allow the ultrasound to act in a specific area of the body tissue.
Dabei ist es bevorzugt, wenn das zumindest eine Schwingerelement abstrahlseitig eine Geometrie aufweist, durch die der Ultraschall leicht fokussiert abgestrahlt wird.It is preferred if the at least one oscillating element has a geometry on the radiation side, through which the ultrasound is emitted in a slightly focused manner.
Eine Fokussierung des Ultraschalls durch die geometrische Ausgestaltung des Schwingerelementes hat den Vorteil, daß keine ultraschallbrechenden Elemente in den Strahlengang des Ultraschalls geschaltet werden müssen.Focusing the ultrasound through the geometric configuration of the oscillating element has the advantage that no ultrasound-refractive elements have to be switched into the beam path of the ultrasound.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung dient der Ultraschall zusätzlich zur thermischen Koagulation des Körpergewebes .In a further preferred embodiment, the ultrasound additionally serves for the thermal coagulation of the body tissue.
Bei entsprechend eingestrahltem Ultraschall mit einer hohen Energiedichte, insbesondere Energiedichten ab 200 mW/cm2 und darüber, wird vorteilhafterweise der Effekt ausgenutzt, daß es 11With appropriately irradiated ultrasound with a high energy density, in particular energy densities from 200 mW / cm 2 and above, the effect is advantageously exploited that it 11
im Körpergewebe zu Kavitation und aufgrund der Ultraschall- Dämpfung im Körpergewebe zur thermischen Aufheizung und dadurch zur Koagulation des Gewebes kommt.cavitation in the body tissue and due to the ultrasound damping in the body tissue for thermal heating and thus for the coagulation of the tissue.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die zuvor erwähnte Fokussierung auch dazu herangezogen, daß neben der rein mechanischen Wirkung des Ultraschalls, die eine verbesserte Diffusion des Photosensibilisators ins Gewebe bewirkt, auch eine tiefenwirksame thermische Behandlung des Gewebes erfolgt. Über entsprechend fokussierten Leistungsultraschall ist eine Gewebekoagulation in unterschiedlichen Gewebetiefen möglich, die die phototoxische Zerstörung des zu behandelnden Gewebebereichs unterstützt.In a further preferred embodiment, the aforementioned focusing is also used so that in addition to the purely mechanical effect of ultrasound, which causes an improved diffusion of the photosensitizer into the tissue, there is also a deeply effective thermal treatment of the tissue. Tissue coagulation in different tissue depths is possible via appropriately focused power ultrasound, which supports the phototoxic destruction of the tissue area to be treated.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird ein zusätzlicher Koagulationseffekt durch Einkopplung von Laserlicht hoher Leistung, z.B. über das vorhandene Lichtleitersystem, oder durch Kombination mit HF-Strom oder Mikrowellen-Applikation erreicht.In a further preferred embodiment, an additional coagulation effect is achieved by coupling in high-power laser light, e.g. achieved via the existing light guide system, or by combination with HF current or microwave application.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Bildübertragungseinheit vorgesehen, die von dem Körpergewebe ausgehendes Fluoreszenzlicht in eine Bildaufnahmeeinheit überträgt, die das Fluoreszenzlicht zur Auswertung und Wiedergabe durch eine Bildwiedergabeeinheit aufnimmt.In a further preferred embodiment, an image transmission unit is provided which transmits fluorescent light emanating from the body tissue into an image recording unit which receives the fluorescent light for evaluation and reproduction by an image reproduction unit.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Wirkung der photodynamischen Therapie kontrolliert werden kann, indem der zeitliche Verlauf der Intensität des Fluoreszenzlichtes in der Bildwiedergabeeinheit sichtbar dargestellt wird. Über die bildliche 12This measure has the advantage that the effect of the photodynamic therapy can be controlled by the time course of the intensity of the fluorescent light is visibly displayed in the image display unit. About the pictorial 12
Erfassung der Fluoreszenz kann die Dauer der photodynamischen Therapie gesteuert bzw. kontrolliert werden.The duration of the photodynamic therapy can be controlled or monitored by detecting the fluorescence.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Bildübertragungseinheit eine bildübertragende optische Anordnung, beispielsweise ein Linsensystem, auf, die das Fluoreszenzlicht vom Applikator in die Bildaufnahmeeinheit überträgt.In a preferred embodiment, the image transmission unit has an image-transmitting optical arrangement, for example a lens system, which transmits the fluorescent light from the applicator into the image recording unit.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß dem Arzt gleichzeitig eine endoskopische Sichtkontrolle des Behandlungsareals ermöglicht wird.This measure has the advantage that an endoscopic visual inspection of the treatment area is made possible for the doctor at the same time.
Dieses System kann sich aber bevorzugt auch auf ein eindimensionales, nichtabbildendes System reduzieren, d.h. beispielsweise auf eine Lichtleitfaser, die distal Licht aufnimmt und nach proximal weiterleitet, beispielsweise einem Spektrometer zuführt. Solange das Spektrometer Fluoreszenzlicht detektiert, kann die PDT noch weitergeführt werden (spektrales Feedback zur PDT-Kontrolle) .However, this system can preferably also be reduced to a one-dimensional, non-imaging system, i.e. for example, on an optical fiber that receives light distally and transmits it proximally, for example, feeds it to a spectrometer. As long as the spectrometer detects fluorescent light, the PDT can be continued (spectral feedback for PDT control).
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Applikator eine bildgebende Einheit auf, die tiefenabhängige Informationen aus dem Bestrahlungsbereich von Ultraschall und Licht ermittelt.In a further preferred embodiment, the applicator has an imaging unit that determines depth-dependent information from the radiation area of ultrasound and light.
Es ist allgemein von Vorteil, wenn die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführte sono-photodynamische Therapie - eventuell auch kombiniert mit einem weiteren Therapieverfahren (Hochfrequenz, Thermotherapie , Kryotherapie) - gleichzeitig über ein schnell bildgebendes Verfahren kontrolliert werden 13It is generally advantageous if the sono-photodynamic therapy carried out with the device according to the invention - possibly also combined with another therapy method (high frequency, thermotherapy, cryotherapy) - is simultaneously controlled by means of a rapid imaging method 13
kann. Vor allem kann die Tiefenwirkung der Therapie visuali- siert werden, während über das zuvor erwähnte endoskopische Bild nur die oberflächliche Wirkung von Licht und Ultraschall zu beschreiben ist.can. Above all, the depth effect of the therapy can be visualized, while only the superficial effect of light and ultrasound can be described using the aforementioned endoscopic image.
Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn die bildgebende Einheit im Applikator zumindest ein nach dem Puls-Echo-Verfahren arbeitendes Ultraschallelement aufweist, das Ultraschall im diagnostischen Leistungsbereich erzeugt, in das Körpergewebe einkoppelt und die reflektierte Ultraschall-Information wiederum erfaßt.It is further preferred if the imaging unit in the applicator has at least one ultrasound element which operates according to the pulse-echo method, which generates ultrasound in the diagnostic power range, couples it into the body tissue and in turn detects the reflected ultrasound information.
Als bildgebendes Verfahren eignet sich für die endoskopische Implementierung vor allem das Ultraschall-Puls-Echo-Verfahren mit miniaturisierten Ultraschall-Wandlern, die Ultraschall mit Frequenzen von über 1 MHz erzeugen, um die entsprechende Auflösung zu erhalten. Als Bilddarstellung der tiefenabhängigen Gewebeinformation eignet sich beispielsweise der eindimensionale A-Mode oder der zweidimensionale B-Mode .The ultrasound pulse-echo method with miniaturized ultrasound transducers, which generate ultrasound with frequencies above 1 MHz, is particularly suitable as an imaging method for endoscopic implementation in order to obtain the corresponding resolution. For example, the one-dimensional A-mode or the two-dimensional B-mode is suitable as an image representation of the depth-dependent tissue information.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die bildgebende Einheit im Applikator eine nach dem optischen Kohärenz-Verfahren arbeitende Einheit aufweist, die kohärente Lichtpulse, die von zumindest einer Superlumineszenz-Diode erzeugt werden, ins Gewebe einkoppelt und die reflektierte Lichtinformation wiederum erfaßt und als Bildsignal wiedergibt.It is further preferred if the imaging unit in the applicator has a unit which operates according to the optical coherence method, which couples coherent light pulses, which are generated by at least one superluminescence diode, into the tissue and in turn detects the reflected light information and reproduces it as an image signal.
Neben dem zuvor genannten Ultraschall-Puls-Echo-Verfahren eignet sich als endoskopisch einsetzbares Schutzbild-Verfahren auch die optische Kohärenztomographie. Das Verfahren besitzt zwar im Vergleich zum Ultraschall-Verfahren eine geringere 14In addition to the ultrasound pulse-echo method mentioned above, optical coherence tomography is also suitable as an endoscopic protective image method. The method has a lower one compared to the ultrasonic method 14
Eindringtiefe, jedoch im oberflächennahen Gewebebereich eine signifikant höhere Auflösung. Analog zum Ultraschall-Puls-Echo- Verfahren eignet sich zur Bilddarstellung sowohl der eindimensionale A-Mode als auch der zweidimensionale B-Mode. Die erzeugten Lichtpulse weisen bevorzugt Wellenlängen von zumindest 60 nm auf.Depth of penetration, but a significantly higher resolution in the near-surface tissue area. Analogous to the ultrasound pulse echo method, both the one-dimensional A-mode and the two-dimensional B-mode are suitable for image display. The light pulses generated preferably have wavelengths of at least 60 nm.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Ansaugvorrichtung zum Ansaugen des Körpergewebes an die Applikatorfläche vorgesehen.In a further preferred embodiment, a suction device is provided for sucking the body tissue onto the applicator surface.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das Körpergewebe an der Applikatorfläche fixiert wird, wodurch das Licht und der Ultraschall optimal in das Körpergewebe eingestrahlt werden können. Des weiteren hat die Ansaugung des Körpergewebes den Vorteil, daß der Behandlungsbereich im Körpergewebe entfernungsmäßig festgelegt wird. Somit kann der Ultraschall gezielt und kontrolliert in das Körpergewebe eingekoppelt werden, weil der Abstand zwischen der Austrittsfläche des Ultraschalls aus der Applikatorfläche und dem Körpergewebe definiert ist. Ein weiterer Vorteil der Ansaugung besteht darin, daß das zu behandelnde Körpergewebe beim Heranführen des Applikators an das Körpergewebe nicht verdrängt, sondern gerade umgekehrt in den Einkoppelbereich des Ultraschalls gezogen wird, so daß möglichst viel Gewebe vom Licht und vom Ultraschall erfaßt wird und der Wirkungsbereich somit vergrößert ist.This measure has the advantage that the body tissue is fixed on the applicator surface, as a result of which the light and the ultrasound can be optimally radiated into the body tissue. Furthermore, the suction of the body tissue has the advantage that the treatment area in the body tissue is fixed in terms of distance. The ultrasound can thus be coupled into the body tissue in a targeted and controlled manner because the distance between the exit surface of the ultrasound from the applicator surface and the body tissue is defined. Another advantage of suction is that the body tissue to be treated is not displaced when the applicator is brought up to the body tissue, but rather is drawn vice versa into the coupling area of the ultrasound, so that as much tissue as possible is captured by the light and by the ultrasound and the area of action is thus is enlarged.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die Ansaugvorrichtung zumindest einen Saugkanal aufweist, der in der Applikatorfläche mündet, und der mit einer Saugvorrichtung in Verbindung steht. 15It is preferred if the suction device has at least one suction channel which opens into the applicator surface and which is connected to a suction device. 15
Durch diese Maßnahme kann auf vorteilhaft einfache Weise eine Ansaugung des Körpergewebes an die Applikatorfläche erzielt werden, die darüber hinaus den Vorteil hat, daß die Saugleistung beispielsweise mittels eines Reglers an der Saugvorrichtung eingestellt werden kann, um die Saugwirkung an die jeweilige Nachgiebigkeit des zu behandelnden Körpergewebes anzupassen.With this measure, suction of the body tissue onto the applicator surface can be achieved in an advantageously simple manner, which also has the advantage that the suction power can be adjusted, for example by means of a regulator on the suction device, in order to adapt the suction effect to the respective flexibility of the body tissue to be treated adapt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Saugkanal durch die Öffnung in oder neben dem zumindest einen Schwingerelement geführt.In a further preferred embodiment, the suction channel is guided through the opening in or next to the at least one oscillating element.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Ansaugung des Körpergewebes in einem mittigen Bereich der Applikatorfläche vorgesehen werden kann, wodurch eine gleichmäßige Ansaugung des Körpergewebes an die Applikatorfläche erzielt wird.This measure has the advantage that the suction of the body tissue can be provided in a central region of the applicator surface, whereby a uniform suction of the body tissue on the applicator surface is achieved.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Applikatorfläche nach innen gewölbt ausgebildet.In a further preferred embodiment, the applicator surface is curved inwards.
Diese Maßnahme hat in Verbindung mit einer Ansaugung den Vorteil, daß das Körpergewebe teilweise oder auch vollständig in die Auswölbung gesaugt werden kann. Dies ist insbesondere bei der Behandlung von Weichgewebe vorteilhaft, da Weichgewebe eine hohe Nachgiebigkeit hat, so daß derartiges Weichgewebe sich gut in die Auswölbung saugen läßt. Ein weiterer Vorteil der gewölbten Applikatorfläche besteht darin, daß sie eine geometriebedingte Fokussierung des Ultraschalls bewirken kann.This measure has the advantage in connection with suction that the body tissue can be partially or completely sucked into the bulge. This is particularly advantageous in the treatment of soft tissue, since soft tissue has a high degree of flexibility, so that such soft tissue can be sucked well into the bulge. Another advantage of the curved applicator surface is that it can cause the ultrasound to focus due to geometry.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung mündet in der Applikatorfläche eine Saug- und Spülleitung für ein Fluid. 16In a further preferred embodiment, a suction and rinsing line for a fluid opens into the applicator surface. 16
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Behandlungsbereich des Körpergewebes während der photodynamischen Therapie gespült und durch die photodynamische Therapie abgebautes entartetes Gewebe abgesaugt werden kann.This measure has the advantage that the treatment area of the body tissue can be rinsed during the photodynamic therapy and degenerated tissue degraded by the photodynamic therapy can be suctioned off.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Saug- und Spülleitung durch die Öffnung in oder neben dem Schwingerelement geführt.In a further preferred embodiment, the suction and rinsing line is guided through the opening in or next to the oscillating element.
Diese Maßnahme hat wiederum den Vorteil, daß die Einleitung des Fluids zum Spülen des Behandlungsbereiches und die Absaugung des Fluids und von abgebautem Körpergewebe bevorzugt mittig in der Applikatorfläche und somit bevorzugt ebenfalls gleichmäßig erfolgen kann.This measure in turn has the advantage that the introduction of the fluid for rinsing the treatment area and the suction of the fluid and of degraded body tissue can preferably take place in the center of the applicator surface and thus preferably also uniformly.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist an der Applikatorfläche randseitig eine Abdichtung vorgesehen.In a further preferred embodiment, a seal is provided on the edge of the applicator surface.
Diese Maßnahme hat insbesondere in Verbindung mit einer Ansaugung des Körpergewebes an die Applikatorfläche den Vorteil, daß die Saugwirkung zum Ansaugen des Körpergewebes verbessert werden kann. In Verbindung mit einer gegebenenfalls vorgesehenen Saug- und Spülleitung für ein Fluid hat diese Maßnahme den Vorteil, daß das Fluid sicher in dem Bereich zwischen der Applikatorfläche und dem Körpergewebe gehalten werden kann.This measure has the advantage in particular in connection with suction of the body tissue on the applicator surface that the suction effect for suctioning the body tissue can be improved. In connection with an optionally provided suction and rinsing line for a fluid, this measure has the advantage that the fluid can be held securely in the area between the applicator surface and the body tissue.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die randseitige Abdichtung als Ansaugvorrichtung ausgebildet. 17In a further preferred embodiment, the edge seal is designed as a suction device. 17
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die randseitige Abdichtung selbst ein peripheres Ansaugsystem darstellt, welches die ap- plikationsseitige Fläche des Schwingerelementes vollumfänglich umgibt. Dies bringt den Vorteil, daß die Ansaugung nur peripher vollumfänglich wirkt und gleichzeitig den Applikationsbereich zwischen der Fläche des Schwingerelementes und der Gewebeoberfläche nach außen abdichtet, so daß ein fluides Medium, in dem z.B. der Photosensibilisator enthalten ist, zwischen der Fläche des Schwingerelementes und der Gewebeoberfläche gehalten werden kann und als Ankoppelmedium für die Ultraschallübertragung dient .This measure has the advantage that the edge-side seal itself represents a peripheral suction system, which completely surrounds the application-side surface of the oscillating element. This has the advantage that the suction has only a full peripheral effect and at the same time seals the area of application between the surface of the oscillating element and the tissue surface to the outside, so that a fluid medium in which e.g. the photosensitizer is contained, can be held between the surface of the vibrating element and the tissue surface and serves as a coupling medium for the ultrasound transmission.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist auf der distalen Seite der Applikatorfläche ein für Ultraschall und Licht durchlässiges Koppelmedium angeordnet. ~ In a further preferred embodiment, a coupling medium which is permeable to ultrasound and light is arranged on the distal side of the applicator surface. ~
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß Ultraschall und Licht über das Koppelmedium verlustfrei oder mit nur einer geringfügigen Schwächung in das Körpergewebe eingekoppelt werden können.This measure has the advantage that ultrasound and light can be coupled into the body tissue without loss or with only a slight weakening.
Dabei ist es bevorzugt, wenn das Koppelmedium Streuelemente enthält, die eine diffuse Streuung von Licht bewirken.It is preferred if the coupling medium contains scattering elements that cause diffuse scattering of light.
Dies hat den Vorteil, daß das Licht in der Art einer Mattscheibe großflächig in das Körpergewebe eingestrahlt wird, so daß eine gleichmäßige Bestrahlung des Körpergewebes gewährleistet ist. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Lichtaustrittsfläche in der Applikatorfläche selbst nur eine kleine Abmessung aufweisen muß, während das Koppelmedium dann durch die diffuse Streuung eine großflächige Abstrahlung des Lichtes bewirkt . 18This has the advantage that the light is radiated into the body tissue over a large area in the manner of a matt screen, so that uniform radiation of the body tissue is ensured. This has the further advantage that the light exit surface in the applicator surface itself only has to have a small dimension, while the coupling medium then causes the light to be emitted over a large area due to the diffuse scattering. 18th
Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn das Koppelmedium eine Fokussierung des Ultraschalls bewirkt.It is further preferred if the coupling medium effects a focusing of the ultrasound.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß im Falle einer nicht bereits durch die geometrische Ausgestaltung des Schwingerelementes bewirkten Fokussierung der Ultraschall mit einfachen Mitteln fokussiert werden kann.This measure has the advantage that in the case of focusing that is not already brought about by the geometric configuration of the oscillating element, the ultrasound can be focused using simple means.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung besteht das Koppelmedium aus einem strukturierten Glas, einer Glaskeramik, einem Gel oder aus Silikon mit Streupartikeln.In a further preferred embodiment, the coupling medium consists of a structured glass, a glass ceramic, a gel or of silicone with scattering particles.
Diese Koppelmedien stellen geeignete Mittel in Form von Festkörpern oder festkörperähnlichen Stoffen dar, um eine diffuse Streuung des Lichtes zu bewirken.These coupling media are suitable agents in the form of solid bodies or substances similar to solid bodies in order to cause diffuse scattering of the light.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Koppelmedium ein Fluid, in dem Streupartikel enthalten sind.In a further preferred embodiment, the coupling medium is a fluid that contains scattering particles.
Die Verwendung eines Fluides als Koppelmedium, in dem Streupartikel enthalten sind, hat den Vorteil, daß das Fluid einerseits als Spülflüssigkeit verwendet werden kann, andererseits eine diffuse Streuung des eingestrahlten Lichtes bewirkt. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Fluides als Koppelmedium besteht darin, daß in das Fluid der Photosensibilisator oder der Precursor desselben beigemengt werden kann, der dann unter der Wirkung des Ultraschalls beschleunigt in das zu behandelnde Gewebe diffundiert. Dadurch wird der weitere Vorteil erreicht, daß der Photosensibilisator bzw. Precursor dem Patienten nicht vorher verabreicht werden muß. Dadurch wird eine zeitaufwendige Vorbereitung der photodynamischen Therapie eingespart. 19The use of a fluid as a coupling medium, in which scattering particles are contained, has the advantage that the fluid can be used on the one hand as a rinsing liquid and on the other hand causes diffuse scattering of the incident light. Another advantage of using a fluid as the coupling medium is that the photosensitizer or the precursor thereof can be added to the fluid, which then diffuses into the tissue to be treated accelerated under the action of ultrasound. This has the further advantage that the photosensitizer or precursor does not have to be administered to the patient beforehand. This saves time-consuming preparation of photodynamic therapy. 19
Dabei ist es bevorzugt, wenn das Fluid mittels der Saug- und Spülleitung zur Applikatorfläche geführt und von dort wieder abgesaugt wird.It is preferred if the fluid is led to the applicator surface by means of the suction and rinsing line and is then sucked off again.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß fortlaufend neues Fluid in den Bereich zwischen die Applikatorfläche und die Gewebeoberfläche gebracht werden kann, wodurch einerseits eine Kühlung der Gewebeoberfläche erreicht wird und andererseits ständig Photosensibilisator in den Koppelbereich nachgeführt werden kann, so daß Photosensibilisator in ausreichender Menge in das Gewebe diffundieren kann.This measure has the advantage that continuously new fluid can be brought into the area between the applicator surface and the tissue surface, whereby on the one hand cooling of the tissue surface is achieved and on the other hand photosensitizer can be continuously fed into the coupling area so that a sufficient amount of photosensitizer is added to it Tissue can diffuse.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung enthält das Koppelmedium einen Photosensibilisator oder einen Precursor des Photosensibilisators .In a further preferred embodiment, the coupling medium contains a photosensitizer or a precursor of the photosensitizer.
Die Beimengung eines Precursors in das Koppelmedium hat den Vorteil, daß die lichtinduzierte Reaktion nicht bereits im Koppelmedium auftritt, sondern erst im Gewebe, wo aus dem Precursor der Photosensibilisator entsteht.The admixture of a precursor in the coupling medium has the advantage that the light-induced reaction does not already occur in the coupling medium, but only in the tissue, where the photosensitizer is produced from the precursor.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Applikatorfläche so ausgebildet, daß eine in Längsrichtung des Applika- tors seitliche Abstrahlung von Licht und Ultraschall erfolgt.In a further preferred embodiment, the applicator surface is designed such that light and ultrasound are emitted laterally in the longitudinal direction of the applicator.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß insgesamt eine größere Applikatorfläche ausgebildet und somit ein größerer Bereich des Gewebes mit Licht und Ultraschall behandelt werden kann, weil eine derartige Applikatorfläche in Längsrichtung des Applika- tors über einen ausgedehnten Bereich erstreckt werden kann. 20This measure has the advantage that overall a larger applicator area is formed and thus a larger area of the tissue can be treated with light and ultrasound, because such an applicator area can be extended over an extended area in the longitudinal direction of the applicator. 20th
Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß malignes Gewebe in schlauchförmigen Hohlorganen, wie Darm, Speiseröhre usw., therapiert werden kann. Der Applikator kann dann in solche Hohlorgane eingeführt werden, und die Hohlorganwand, in der das maligne Gewebe enthalten ist, kann dann durch den seitlich austretenden Ultraschall und das seitlich austretende Licht behandelt werden.Another advantage of this measure is that malignant tissue in tubular hollow organs, such as the intestine, esophagus, etc., can be treated. The applicator can then be inserted into such hollow organs, and the hollow organ wall in which the malignant tissue is contained can then be treated by the laterally emerging ultrasound and the laterally emerging light.
Dabei ist es bevorzugt, wenn das Licht und/oder der Ultraschall über ein Licht und/oder Ultraschall ablenkendes, beispielsweise reflektierendes, Element seitlich aus dem Applikator in das Gewebe eingestrahlt wird.It is preferred if the light and / or the ultrasound is irradiated laterally from the applicator into the tissue via a light and / or ultrasound deflecting, for example reflecting, element.
Bei dieser Ausgestaltung können das Licht und der Ultraschall in Längsrichtung des Applikators zugeführt und über das strahlablenkende Element, beispielsweise einen Reflektor in Form eines Metallspiegels, dann seitlich aus dem Applikator in das Gewebe eingekoppelt werden. Das strahlablenkende Element bewirkt gleichzeitig eine flächige Überlagerung von Licht und Ultraschall. Bevorzugt ist das strahlablenkende Element lageverstellbar, und zwar bevorzugt vom proximalen Ende des Applikators aus, so daß durch Lageverstellung des Licht und/oder Ultraschall ablenkenden Elementes das Licht und der Ultraschall sich gegenseitig überlagernd über ein ausgedehntes Behandlungsareal verfahren werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Abstrahlrichtung von Licht und Ultraschall gezielt auf ein Behandlungsareal eingestellt oder nachjustiert werden kann, insbesondere dann, wenn das Behandlungsareal aufgrund anatomischer Gegebenheiten nur schwer zugänglich ist und eine Lageveränderung des Applikators insgesamt nicht oder nur erschwert möglich ist. 21In this embodiment, the light and the ultrasound can be fed in the longitudinal direction of the applicator and then coupled laterally out of the applicator into the tissue via the beam-deflecting element, for example a reflector in the form of a metal mirror. The beam deflecting element simultaneously creates a superimposition of light and ultrasound. The beam-deflecting element is preferably positionally adjustable, preferably from the proximal end of the applicator, so that by adjusting the position of the light and / or ultrasound deflecting element, the light and the ultrasound can be moved overlapping one another over an extensive treatment area. Another advantage is that the direction of radiation of light and ultrasound can be specifically adjusted or readjusted to a treatment area, especially if the treatment area is difficult to access due to anatomical conditions and a change in position of the applicator is not possible at all or only with difficulty. 21
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Ultraschall eine Frequenz von mehr als 20 kHz und/oder eine Energiedichte im Bereich von mindestens 50 mW/cm2 auf.In a further preferred embodiment, the ultrasound has a frequency of more than 20 kHz and / or an energy density in the range of at least 50 mW / cm 2 .
Mit Ultraschall einer Frequenz und/oder einer Energiedichte in dem zuvor angegebenen Bereich kann die photodynamische Therapie durch die Applikation von Ultraschall auf besonders wirksame Weise verbessert werden.With ultrasound of a frequency and / or an energy density in the range specified above, the photodynamic therapy can be improved in a particularly effective manner by the application of ultrasound.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Applikator als Endoskop ausgebildet.In a further preferred embodiment, the applicator is designed as an endoscope.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die photodynamische Therapie unter gleichzeitiger Applikation von Ultraschall minimal- invasiv unter endoskopischer Kontrolle durchgeführt werden kann.This measure has the advantage that the photodynamic therapy with simultaneous application of ultrasound can be carried out minimally invasively under endoscopic control.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Applikator als endoskopischer Katheter ausgebildet.In a further preferred embodiment, the applicator is designed as an endoscopic catheter.
Ein endoskopischer Katheter weist nicht notwendigerweise ein Bildweiterleit-System auf. Ein Katheter mit licht- und ultraschallabstrahlenden Funktionen kann beispielsweise unter externer Röntgen-, MR-, CT- oder Ultraschall-Kontrolle positioniert werden und das entsprechende Gewebe therapieren. Eine weitere Positionskontrolle über die richtige Lage des Katheters und des licht-/ultraschallabstrahlenden Bereichs kann beispielsweise über die faseroptische Messung der Fluoreszenz des mit dem Photosensibilisator angereicherten Gewebebereiches erfolgen, wie bereits zuvor im Zusammenhang mit einer Ausgestaltung der 22An endoscopic catheter does not necessarily have an image relay system. A catheter with light and ultrasound emitting functions can be positioned, for example, under external X-ray, MR, CT or ultrasound control and can treat the corresponding tissue. A further position control of the correct position of the catheter and the light / ultrasound-radiating area can be carried out, for example, by means of the fiber optic measurement of the fluorescence of the tissue area enriched with the photosensitizer, as already previously in connection with an embodiment of the 22
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Bildübertragungssystem beschrieben wurde.Device according to the invention has been described with an image transmission system.
Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Applikatorfläche im distalen Bereich des Endoskops bzw. des endoskopischen Katheters angeordnet ist.It is further preferred if the applicator surface is arranged in the distal area of the endoscope or the endoscopic catheter.
Es ist von Vorteil, wenn die Abstrahlung von Licht und Ultraschall im distalen Bereich des Endoskops bzw. des Katheters erfolgt, da dort sich auch der Austritt vom Bildleitersystem und/oder eventueller Kanäle befindet.It is advantageous if the light and ultrasound are emitted in the distal area of the endoscope or catheter, since this is also where the exit from the image guide system and / or any channels is located.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages result from the following description and the attached drawing.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden hiernach näher beschrieben. Es zeigen:Exemplary embodiments are shown in the drawing and are described in more detail below. Show it:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung von Körpergewebe in einer schematischen Gesamtdarstellung;Figure 1 shows an inventive device for the treatment of body tissue in a schematic overall view.
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das distale Ende des Applikators der Vorrichtung in Fig. 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ; 23FIG. 2 shows a longitudinal section through the distal end of the applicator of the device in FIG. 1 according to a first exemplary embodiment; 23
Fig. 3 das distale Ende eines Applikators der Vorrichtung in Fig. 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 4;3 shows the distal end of an applicator of the device in FIG. 1 according to a second exemplary embodiment in a longitudinal section along the line III-III in FIG. 4;
Fig. 4 eine Vorderansicht des distalen Endes des Applikators in Fig. 3;Figure 4 is a front view of the distal end of the applicator in Figure 3;
Fig. 5 das distale Ende eines Applikators gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zur Verwendung in der Vorrichtung in Fig. 1 im Längsschnitt;5 shows the distal end of an applicator according to a further exemplary embodiment for use in the device in FIG. 1 in longitudinal section;
Fig. 6 das distale Ende eines Applikators gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Längsschnitt; und6 shows the distal end of an applicator according to a further exemplary embodiment in longitudinal section; and
Fig. 7 das distale Ende eines Applikators gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Längsschnitt.Fig. 7 shows the distal end of an applicator according to another embodiment in longitudinal section.
In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 insgesamt eine Vorrichtung zur Behandlung von Körpergewebe, insbesondere Weichgewebe, mittels einer durch einen in dem Körpergewebe enthaltenen Photosensibilisator lichtinduzierten Reaktion dargestellt. Die Vorrichtung 10 wird in der photodynamischen Therapie eingesetzt, bei der das entartete Körpergewebe, beispielsweise Tumorgewebe, in dem der Photosensibilisator in erhöhter Konzentration angereichert ist, durch einen phototoxischen Effekt zerstört wird. 241, reference numeral 10 overall shows a device for treating body tissue, in particular soft tissue, by means of a reaction which is light-induced by a photosensitizer contained in the body tissue. The device 10 is used in photodynamic therapy in which the degenerated body tissue, for example tumor tissue, in which the photosensitizer is enriched in increased concentration, is destroyed by a phototoxic effect. 24
Die Vorrichtung 10 weist einen Applikator 12 auf. Der Applikator 12 ist als Endoskop 14 ausgebildet, das einen Endoskop- schaft 16 und eine Endoskopoptik 18 aufweist. Der Endoskop- schaft 16 kann durch eine am menschlichen Körper künstlich geschaffene Inzision oder durch einen natürlichen Körpergang an das zu behandelnde Körpergewebe im menschlichen Körper geführt werden .The device 10 has an applicator 12. The applicator 12 is designed as an endoscope 14, which has an endoscope shaft 16 and an endoscope optics 18. The endoscope shaft 16 can be guided through an incision artificially created on the human body or through a natural body walk to the body tissue to be treated in the human body.
Die Vorrichtung 10 weist weiterhin eine lichtzuführende Einheit 20 auf. Die lichtzuführende Einheit 20 umfaßt eine Lichtquelle 22, die Licht in einem für die photodynamische Therapie geeigneten Wellenlängenbereich mit einer geeigneten Intensität erzeugt. Der für die photodynamische Therapie geeignete Wellenlängenbereich hängt von dem verwendeten Photosensibilisator ab. Bevorzugt wird eine breitbandige Lichtquelle oder sogar eine Weißlichtquelle verwendet, es können aber auch kostengünstige Diodenlaser zum Einsatz kommen, die im roten bzw. infraroten Spektralbereich abstrahlen.The device 10 furthermore has a light-supplying unit 20. The light supply unit 20 comprises a light source 22 which generates light in a wavelength range suitable for photodynamic therapy with a suitable intensity. The wavelength range suitable for photodynamic therapy depends on the photosensitizer used. A broadband light source or even a white light source is preferably used, but inexpensive diode lasers which emit in the red or infrared spectral range can also be used.
Das in der Lichtquelle 22 erzeugte Licht wird über einen Lichtleiter 24 und einen Lichtleiteranschluß 26 in den Applikator 12 geführt. In dem Endoskopschaft 16 wird das von der Lichtquelle 22 erzeugte Licht weiter bis zum distalen Ende des Applikators 12 bzw. Endoskops 14 geführt, wo es aus einer Applikatorfläche 28 flächig auf das Körpergewebe gerichtet austritt. Der Lichtleiter 24 weist zumindest eine Lichtleitfaser, beispielsweise eine Quarzfaser, auf.The light generated in the light source 22 is guided into the applicator 12 via a light guide 24 and a light guide connection 26. In the endoscope shaft 16, the light generated by the light source 22 is guided further to the distal end of the applicator 12 or endoscope 14, where it emerges from an applicator surface 28, directed flatly onto the body tissue. The light guide 24 has at least one optical fiber, for example a quartz fiber.
Während in Fig. 1 die Applikatorfläche 28 stirnseitig am distalen Ende des Applikators 12 angeordnet dargestellt ist, versteht es sich, daß die Applikatorfläche auch nach proximal in 251, the applicator surface 28 is shown arranged on the end face at the distal end of the applicator 12, it goes without saying that the applicator surface is also proximally in 25th
dem Endoskopschaft 16 versetzt angeordnet sein kann, oder daß die Applikatorfläche 28 so ausgebildet ist, daß eine Abstrah- lung des Lichtes und des Ultraschalls, wie später noch näher beschrieben wird, seitlich aus der U fangsflache des Endoskop- schafts 16 erfolgt.the endoscope shaft 16 can be arranged offset, or that the applicator surface 28 is designed such that the light and ultrasound, as will be described in more detail later, are emitted laterally from the circumferential surface of the endoscope shaft 16.
Weiterhin weist die Vorrichtung 10 eine Ultraschall-Erzeugungseinheit 30 auf. Die Ultraschall-Erzeugungseinheit 30 umfaßt eine Steuereinheit 32, von der eine elektrische Leitung 34 durch einen Anschluß 36 in das Endoskop 14 geführt ist. Mit der elektrischen Leitung 34 steht ein in Fig. 1 nicht dargestelltes und später noch erläutertes Schwingerelement der Ultraschall- Erzeugungseinheit 30, beispielsweise ein piezokeramischer Ultraschallwandler, in Verbindung, das Ultraschall im therapeutischen Leistungs- und Frequenzbereich erzeugt und dazu-entsprechend von der Steuereinheit 32 elektrisch angeregt wird. Der erzeugte therapeutische Ultraschall tritt ebenfalls aus der Applikatorfläche 28 am distalen Ende des Endoskops 14 aus, und zwar derart, daß sich in dem Körpergewebe die Bestrahlungsbereiche von Ultraschall und Licht zumindest teilweise überdecken.Furthermore, the device 10 has an ultrasound generation unit 30. The ultrasound generating unit 30 comprises a control unit 32, from which an electrical line 34 is guided through a connection 36 into the endoscope 14. Connected to the electrical line 34 is a vibrating element of the ultrasound generating unit 30 (not shown in FIG. 1 and explained later), for example a piezoceramic ultrasound transducer, which generates ultrasound in the therapeutic power and frequency range and is accordingly electrical by the control unit 32 is excited. The therapeutic ultrasound generated likewise emerges from the applicator surface 28 at the distal end of the endoscope 14, in such a way that the radiation areas of ultrasound and light overlap at least partially in the body tissue.
Der Applikator 12 kann anstelle in Form des Endoskops 14 auch als endoskopischer Katheter ausgebildet sein. Sowohl bei dem Endoskop 14 als auch bei Ausgestaltung des Applikators 12 in Form eines endoskopischen Katheters ist die Applikatorfläche 28 im distalen Bereich des Endoskops 14 bzw. des endoskopischen Katheters angeordnet. Im Fall, daß der Applikator 12 als endoskopischer Katheter ausgebildet ist, kann der Katheter unter externer Röntgen-, MR-, CT- oder Ultraschall-Kontrolle positioniert werden und das Körpergewebe 14 therapieren. 26The applicator 12 can also be designed as an endoscopic catheter instead of in the form of the endoscope 14. Both in the endoscope 14 and in the configuration of the applicator 12 in the form of an endoscopic catheter, the applicator surface 28 is arranged in the distal region of the endoscope 14 or the endoscopic catheter. In the event that the applicator 12 is designed as an endoscopic catheter, the catheter can be positioned under external X-ray, MR, CT or ultrasound control and the body tissue 14 can be treated. 26
Die Vorrichtung 10 umfaßt ferner eine Bildaufnahmeeinheit 38, mit der von dem Körpergewebe ausgehendes Licht, im wesentlichen Fluoreszenzlicht, das vom distalen Ende des Endoskops 14 über die Endoskopoptik 18 übertragen wird, aufgenommen wird. Die Bildaufnahmeeinheit 38 umfaßt dazu eine an die Endoskopoptik 18 angeschlossene Videokamera 40, die wiederum mit einer Bildwiedergabeeinheit 42, beispielsweise einem Bildschirm, in Verbindung steht, in der das Ausgangssignal der Videokamera 40 verarbeitet und dargestellt wird.The device 10 further comprises an image recording unit 38, with which light emanating from the body tissue, essentially fluorescent light, which is transmitted from the distal end of the endoscope 14 via the endoscope optics 18, is recorded. For this purpose, the image recording unit 38 comprises a video camera 40 connected to the endoscope optics 18, which in turn is connected to an image display unit 42, for example a screen, in which the output signal of the video camera 40 is processed and displayed.
In Fig. 2 ist das distale Ende des Endoskopschaftes 16 in vergrößertem Maßstab im Längsschnitt dargestellt.2, the distal end of the endoscope shaft 16 is shown on an enlarged scale in longitudinal section.
In dem Endoskopschaft 16 ist ist ein Lichtleiter 44 bis zur Applikatorfläche 28 geführt. Der Lichtleiter 44 weist zumindest eine Lichtleitfaser, beispielsweise Quarzfaser, auf. Der Lichtleiter 44 steht mit dem Lichtleiter 24 und somit mit der Lichtquelle 22 in Verbindung. Durch den Lichtleiter 44 wird das von der Lichtquelle 22 erzeugte Licht zur Applikatorfläche 28 geführt, tritt dort mit einer relativ großen Apertur, beispielsweise > 20°, aus und dringt in das in Fig. 2 dargestellte und mit 46 bezeichnete Körpergewebe mit einer Eindringtiefe von wenigen mm ein, wie mit strichpunktierten Pfeilen 48 angedeutet ist.A light guide 44 is guided in the endoscope shaft 16 up to the applicator surface 28. The light guide 44 has at least one optical fiber, for example quartz fiber. The light guide 44 is connected to the light guide 24 and thus to the light source 22. The light generated by the light source 22 is guided through the light guide 44 to the applicator surface 28, exits there with a relatively large aperture, for example> 20 °, and penetrates into the body tissue shown in FIG. 2 and designated 46 with a penetration depth of a few mm, as indicated by dash-dotted arrows 48.
Eine durch die Einstrahlung des Lichtes in das Körpergewebe 46 und durch den Photosensibilisator, der in das Körpergewebe 46 eingebracht worden ist, induzierte Fluoreszenz wird von einer bildübertragenden optischen Anordnung 50, beispielsweise einem Bildleiterbündel oder einem Relaislinsensystem, zur Endoskopoptik 18 und über die Videokamera 40 zur Bildwiedergabeeinheit 27A fluorescence induced by the irradiation of the light in the body tissue 46 and by the photosensitizer that has been introduced into the body tissue 46 is transmitted from an image-transmitting optical arrangement 50, for example an image guide bundle or a relay lens system, to the endoscope optics 18 and via the video camera 40 Image display unit 27
42 übertragen. Über den zeitlichen Verlauf der Intensität des Fluoreszenzlichtes kann die Ausbleichung des Photosensibilisators, die mit der Zerstörung des entarteten Körpergewebes 46 einhergeht, beobachtet werden. Dadurch kann festgestellt werden, wie weit der Abbauprozeß des Körpergewebes 46 vorangeschritten ist. Das von dem Körpergewebe 46 ausgehende Fluoreszenzlicht ist mit einem Pfeil 49 mit unterbrochener Linie angedeutet .42 transferred. The fading of the photosensitizer, which is associated with the destruction of the degenerated body tissue 46, can be observed over the course of the intensity of the fluorescent light over time. In this way, it can be determined how far the process of breaking down the body tissue 46 has progressed. The fluorescent light emanating from the body tissue 46 is indicated by an arrow 49 with a broken line.
In der Applikatorfläche 28 ist ein Schwingerelement 52 angeordnet, das über eine elektrische Leitung 54 und über die elektrische Leitung 34 mit der Steuereinheit 32 verbunden ist. Das Schwingerelement 52, beispielsweise ein piezokeramischer Schwinger, wird von der Steuereinheit 32 zur Erzeugung von Ultraschall im therapeutischen Leistungs- und Frequenzbereich elektrisch angeregt. Der Ultraschall wird aus dem Schwingerelement 52 aus der Applikatorfläche 28 in das Körpergewebe 46 eingestrahlt, wie mit unterbrochenen Linien 56 angedeutet ist.A vibrating element 52 is arranged in the applicator surface 28 and is connected to the control unit 32 via an electrical line 54 and via the electrical line 34. The vibrating element 52, for example a piezoceramic vibrator, is electrically excited by the control unit 32 to generate ultrasound in the therapeutic power and frequency range. The ultrasound is radiated from the vibrating element 52 from the applicator surface 28 into the body tissue 46, as indicated by broken lines 56.
In dem Körpergewebe 46 überlagern sich das von dem Lichtleiter 44 austretende Licht und der von dem Schwingerelement 52 austretende Ultraschall in einem räumlich ausgedehnten Bereich. Damit sich das Licht und der Ultraschall überlagern, kann beispielsweise vorgesehen sein, daß der Lichtleiter 44 an seinem distalen Ende eine Optik aufweist, durch die das Licht schräg zur Längsachse abgestrahlt wird, damit sich das Licht und der Ultraschall in einem möglichst großen Bestrahlungsbereich überlagern. Ebenso ist es zweckmäßig, daß die optische Anordnung 50 an ihrem distalen Ende eine Schrägblickoptik aufweist, um möglichst viel Fluoreszenzlicht aus dem Ultraschall- und Lichtbestrahlungsbereich empfangen zu können. 28In the body tissue 46, the light emerging from the light guide 44 and the ultrasound emerging from the vibrating element 52 overlap in a spatially extended area. So that the light and the ultrasound overlap, it can be provided, for example, that the light guide 44 has optics at its distal end through which the light is emitted at an angle to the longitudinal axis, so that the light and the ultrasound overlap in the largest possible radiation area. It is also expedient that the optical arrangement 50 has an oblique view optics at its distal end in order to be able to receive as much fluorescent light as possible from the ultrasound and light irradiation area. 28
Zur verbesserten Kontrolle der Therapie weist der Applikator 12 eine nicht näher dargestellte bildgebende Einheit auf, die tiefenabhängige Informationen aus dem Bestrahlungsbereich von Ultraschall und Licht ermittelt.For improved control of the therapy, the applicator 12 has an imaging unit, not shown in more detail, which determines depth-dependent information from the radiation area of ultrasound and light.
Die bildgebende Einheit weist dazu im Applikator 12 zumindest ein nach dem Puls-Echo-Verfahren arbeitendes Ultraschallelement auf, das Ultraschall im diagnostischen Leistungsbereich, vorzugsweise mit Frequenzen über 1 MHz, erzeugt, in das Körpergewebe 46 einkoppelt und die reflektierte Ultraschall- Information wiederum erfaßt.For this purpose, the imaging unit has in the applicator 12 at least one ultrasound element operating according to the pulse-echo method, which generates ultrasound in the diagnostic power range, preferably with frequencies above 1 MHz, couples it into the body tissue 46 and in turn detects the reflected ultrasound information.
Alternativ oder zusätzlich weist die bildgebende Einheit im Applikator 12 eine nach dem optischen Kohärenz-Verfahren arbeitende Einheit auf, die kohärente Lichtpulse, die von einer Su- perlumineszenz-Diode, vorzugsweise mit einer Wellenlänge von mehr als 600 nm, erzeugt werden, ins Gewebe einkoppelt und die reflektierte Lichtinformation wiederum erfaßt und als Bildsignal wiedergibt.Alternatively or additionally, the imaging unit in the applicator 12 has a unit which operates according to the optical coherence method and which couples coherent light pulses, which are generated by a superluminescence diode, preferably with a wavelength of more than 600 nm, into the tissue and the reflected light information is again acquired and reproduced as an image signal.
In Figuren 3 und 4 ist ein weiteres, gegenüber Fig. 2 abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt, das das distale Ende des Endoskopschaftes 16 in Fig. 1 zeigt.FIGS. 3 and 4 show a further exemplary embodiment, modified compared to FIG. 2, which shows the distal end of the endoscope shaft 16 in FIG. 1.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine mit 60 bezeichnete Applikatorfläche nach innen gewölbt ausgebildet. Wie sich aus Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 4 ergibt, weist die Applikatorfläche 60 eine kugelkalottenförmige Ausgestaltung auf. Aus der Applikatorfläche 60 tritt über einen Lichtleiter 62 zugeführtes, in der Lichtquelle 22 in Fig. 1 erzeugtes Licht aus. 29In this exemplary embodiment, an applicator surface denoted by 60 is curved inwards. As can be seen from FIG. 3 in connection with FIG. 4, the applicator surface 60 has a spherical cap configuration. From the applicator surface 60, light supplied via an optical fiber 62 and generated in the light source 22 in FIG. 1 emerges. 29
Über eine optische Anordnung 64 wird wiederum von dem Körpergewebe kommendes Licht zur Endoskopoptik 18 und von dort über die Videokamera 40 in die Bildwiedergabeeinheit 42 in Fig. 1 übertragen. Ein mit der Steuereinheit 32 über eine elektrische Leitung 65 verbundenes und elektrisch anregbares Schwingerelement 66 ist in der Applikatorfläche 60 angeordnet. Das Schwingerelement 66 wird durch einen runden piezokeramischen Schwinger gebildet, wie aus Fig. 4 hervorgeht. Etwa mittig weist das Schwingerelement 66 eine Öffnung oder Bohrung auf, durch die das distale Ende des Lichtleiters 62 und der optischen Anordnung 64 geführt ist. Der von dem Schwingerelement 66 erzeugte Ultraschall im therapeutischen Leistungs- und Frequenzbereich erfährt durch die abstrahlseitige geometrische Ausgestaltung des Schwingerelementes 66, die an die kugelkalottenförmige Ausgestaltung der Applikatorfläche 60 angepaßt ist, eine "geometrische Fokussierung, so daß der erzeugte Ultraschall auf einen Fokus-Bereich F konzentriert abgestrahlt wird, wie mit unterbrochenen Linien 67 angedeutet ist.An optical arrangement 64 in turn transmits light coming from the body tissue to the endoscope optics 18 and from there via the video camera 40 into the image display unit 42 in FIG. 1. An electrically excitable oscillating element 66, which is connected to the control unit 32 via an electrical line 65, is arranged in the applicator surface 60. The vibrating element 66 is formed by a round piezoceramic vibrator, as can be seen in FIG. 4. Approximately in the middle, the vibrating element 66 has an opening or bore through which the distal end of the light guide 62 and the optical arrangement 64 is guided. The ultrasound generated by the vibrating element 66 in the therapeutic power and frequency range experiences a " geometrical focusing " due to the geometrical configuration of the vibrating element 66 on the radiation side, which is adapted to the spherical cap-shaped configuration of the applicator surface 60, so that the generated ultrasound is focused on a focus area F is radiated concentrated, as indicated by broken lines 67.
Vor der Applikatorfläche 60 ist weiterhin ein Koppelmedium 70 angeordnet. Das Koppelmedium 70 ist geometrisch an die Geometrie der Applikatorfläche 60 angepaßt. In Fig. 4 ist das Koppelmedium 70 nicht dargestellt. Das Koppelmedium 70 ist ultraschalldurchlässig und bewirkt eine diffuse Streuung des von dem distalen Ende des Lichtleiters 62 austretenden Lichtes. Die diffuse Streuung des Lichtes ist in Fig. 3 mit strichpunktierten Pfeilen 72 angedeutet. Die diffuse Streuung bewirkt eine gleichmäßige Einstrahlung des Lichtes in das Körpergewebe. Somit wird auch bei einer verhältnismäßig kleinen Austrittsöffnung am distalen Ende des Lichtleiters 62 eine großflächige Einstrahlung des Lichtes in das Körpergewebe erzielt. 30A coupling medium 70 is also arranged in front of the applicator surface 60. The coupling medium 70 is geometrically adapted to the geometry of the applicator surface 60. The coupling medium 70 is not shown in FIG. 4. The coupling medium 70 is permeable to ultrasound and causes diffuse scattering of the light emerging from the distal end of the light guide 62. The diffuse scattering of the light is indicated in FIG. 3 with dash-dotted arrows 72. The diffuse scattering causes the light to shine evenly into the body tissue. Thus, even with a relatively small exit opening at the distal end of the light guide 62, a large-area radiation of the light into the body tissue is achieved. 30th
Ferner ist eine Ansaugvorrichtung vorgesehen, die einen Saugkanal 74 aufweist, der in der Applikatorfläche 60 mündet, und der proximalseitig mit einer in Fig. 1 dargestellten Saugvorrichtung 76 in Verbindung steht. Der Saugkanal 74 dient dazu, das zu behandelnde Körpergewebe in die Auswölbung der Applikatorfläche 60 zumindest teilweise, möglichst jedoch vollständig, anzusaugen. Damit die Saugwirkung durch das Koppelmedium 70 übertragen werden kann, ist in dem Koppelmedium 70 eine entsprechende Öffnung 78 vorgesehen.Furthermore, a suction device is provided which has a suction channel 74 which opens into the applicator surface 60 and which is connected on the proximal side to a suction device 76 shown in FIG. 1. The suction channel 74 serves to suck the body tissue to be treated into the bulge of the applicator surface 60, at least partially, but as completely as possible. In order that the suction effect can be transmitted through the coupling medium 70, a corresponding opening 78 is provided in the coupling medium 70.
Ferner ist eine Saug- und Spülleitung 80 für ein Fluid vorgesehen, die mit einer in Fig. 1 dargestellten Saug- und Spülvorrichtung 82 in Verbindung steht. Mit der Saug- und Spülvorrichtung 82 kann ein Fluid in den Koppelbereich zwischen Körpergewebe und Applikatorfläche 60 bzw. Koppelmedium 70 eingeleitet werden, um das Körpergewebe, das sich durch die Applikation des Ultraschalls erwärmen kann, zu kühlen, die Ein- kopplung von Licht und Ultraschall in das Gewebe zu verbessern und/oder im Fluid enthaltenen Photosensibilisator bzw. ein Vorprodukt davon (Precursor) ins Gewebe einzubringen. Ferner kann bei entsprechender Ausgestaltung durch die Saug- und Spülleitung 80 während der photodynamischen Therapie abgebautes Körpergewebe abgesaugt werden.Furthermore, a suction and rinsing line 80 for a fluid is provided, which is connected to a suction and rinsing device 82 shown in FIG. 1. With the suction and rinsing device 82, a fluid can be introduced into the coupling area between body tissue and applicator surface 60 or coupling medium 70 in order to cool the body tissue, which can heat up through the application of ultrasound, the coupling of light and ultrasound to improve in the tissue and / or to introduce into the tissue photosensitizer or a precursor thereof contained in the fluid. Furthermore, with a corresponding design, body tissue that has been broken down during the photodynamic therapy can be suctioned off through the suction and rinsing line 80.
Während in Fig. 3 der Saugkanal 74 und die Saug- und Spülleitung 80 für das Fluid getrennte Leitungen sind, wie durch eine unterbrochene Linie 79 angedeutet ist, kann es auch vorgesehen sein, nur insgesamt eine Leitung vorzusehen, die dann sowohl zum Ansaugen des Körpergewebes als auch zum Saugen und Spülen des Operationsgebietes dient. Andererseits können auch mehrere Saugkanäle zum Ansaugen des Körpergewebes vorgesehen 31While the suction channel 74 and the suction and rinsing line 80 for the fluid are separate lines in FIG. 3, as indicated by a broken line 79, it can also be provided to provide only one line as a whole, which is then used both for suctioning the body tissue as well as for sucking and flushing the operating area. On the other hand, several suction channels can also be provided for sucking in the body tissue 31
sein, und es kann eine von der Spülleitung getrennte Absaugleitung für das Fluid vorgesehen sein.and there can be a suction line for the fluid that is separate from the flushing line.
Der Saugkanal 74 und die Saug- und Spülleitung 80 münden beide ebenfalls in der Öffnung 68 in dem Schwingerelement 66.The suction channel 74 and the suction and flushing line 80 both likewise open into the opening 68 in the oscillating element 66.
Weiterhin ist an einem Rand 84 der Applikatorfläche 60 umfänglich eine Abdichtung 86 angeordnet, um die Applikatorfläche 60 randseitig gegen das Körpergewebe abzudichten. Die Abdichtung 86 ist beispielsweise in Form einer Manschette aus einem elastischen Material, beispielsweise als Dichtlippe, ausgebildet. Eine Abdichtung der Applikatorfläche 60 kann aber auch erzielt werden, indem der Rand 84 selbst elastisch ausgestaltet wird. In Fig. 4 ist die Abdichtung 86 nicht dargestellt.Furthermore, a seal 86 is arranged circumferentially on an edge 84 of the applicator surface 60 in order to seal the applicator surface 60 against the body tissue at the edge. The seal 86 is designed, for example, in the form of a sleeve made of an elastic material, for example as a sealing lip. A sealing of the applicator surface 60 can, however, also be achieved by the edge 84 itself being made elastic. 4, the seal 86 is not shown.
Im folgenden wird nun eine Anwendung der photodynamischen Therapie mittels der Vorrichtung 10 beschrieben.An application of the photodynamic therapy by means of the device 10 will now be described.
Um eine lichtinduzierte Reaktion in dem Körpergewebe auszulösen, wird dem Patienten zuvor ein Photosensibilisator, der beispielsweise ein Hämatoporphyrin-Grundgerüst aufweist, oder auch Delta-Aminolävulinsäure (ALA) als Vorprodukt des fluoreszierenden Protoporphyrin IX verabreicht. ALA kann bei vielen PDD/PDT-Anwendungen topisch, d.h. direkt lokal am bzw. im Organ, appliziert werden. Hämatoporphyrin-Derivate können intravenös verabreicht werden. Diese Substanzen reichern sich nun in dem zu behandelnden Körpergewebe, das beispielsweise ein Tumorgewebe ist, in über 10-fach erhöhter Konzentration an, wobei der Zeitbedarf für die Anreicherung durch die Applikation von Ultraschall wesentlich verkürzt werden kann. 32In order to trigger a light-induced reaction in the body tissue, a photosensitizer, which has, for example, a hematoporphyrin backbone, or delta-aminolevulinic acid (ALA) as a precursor of the fluorescent protoporphyrin IX, is administered to the patient beforehand. In many PDD / PDT applications, ALA can be applied topically, ie directly locally on or in the organ. Hematoporphyrin derivatives can be administered intravenously. These substances now accumulate in the body tissue to be treated, which is, for example, a tumor tissue, in a concentration which is increased by a factor of 10, the time required for the enrichment being reduced considerably by the application of ultrasound. 32
Der Applikator 12, d.h. der Endoskopschaft 16 des Endoskops 14 in Fig. 1, wird durch eine künstlich geschaffene Inzision oder durch einen natürlichen Körpergang zu dem zu behandelnden Körpergewebe geführt, wobei die Applikatorfläche 28 bzw. 60 möglichst nahe an das Körpergewebe herangebracht wird.The applicator 12, i.e. the endoscope shaft 16 of the endoscope 14 in FIG. 1 is guided through an artificially created incision or through a natural body path to the body tissue to be treated, the applicator surface 28 or 60 being brought as close as possible to the body tissue.
Das zu behandelnde Körpergewebe wird mittels von der Lichtquelle 22 erzeugten Lichtes durch den Lichtleiter 44 in Fig. 2 bzw. Lichtleiter 62 in Fig. 3 flächig bestrahlt. Dem so eingestrahlten Licht wird von dem Schwingerelement 52 in Fig. 2 bzw. Schwingerelement 66 in Fig. 3 erzeugter therapeutischer Ultraschall überlagert, d.h. die Bestrahlungsbereiche von Licht und Ultraschall in dem Körpergewebe überdecken sich zumindest teilweise. Der Ultraschall weist eine Energiedichte im Bereich von 50 mW/cm2 und darüber sowie eine Frequenz von 20 kHz und mehr auf. Der zusätzlich in das Körpergewebe eingestrahlte Ultraschall bewirkt nun, daß sich der Photosensibilisator in den Zellen des zu behandelnden Körpergewebes rascher verteilt bzw. verbessert durch die Zellwände transportiert wird. Dadurch kann die für die photodynamische Therapie erforderliche Lichtenergie des von der Lichtquelle 22 erzeugten Lichtes reduziert und auch die Dauer der photodynamischen Therapie herabgesetzt werden.The body tissue to be treated is radially irradiated by means of light generated by the light source 22 through the light guide 44 in FIG. 2 or light guide 62 in FIG. 3. Therapeutic ultrasound generated by the vibrating element 52 in FIG. 2 or vibrating element 66 in FIG. 3 is superimposed on the light thus irradiated, ie the radiation areas of light and ultrasound in the body tissue at least partially overlap. The ultrasound has an energy density in the range of 50 mW / cm 2 and above and a frequency of 20 kHz and more. The ultrasound which is additionally radiated into the body tissue now causes the photosensitizer to be distributed more rapidly in the cells of the body tissue to be treated, or is transported better through the cell walls. As a result, the light energy required for the photodynamic therapy of the light generated by the light source 22 can be reduced and the duration of the photodynamic therapy can also be reduced.
Über die Bildaufnahmeeinheit 38 wird während der Therapie von dem Photosensibilisator in dem Körpergewebe emittiertes Fluoreszenzlicht in der Bildwiedergabeeinheit 42 ausgewertet, um das jeweilige Stadium der Therapie zu kontrollieren. Die Bildwiedergabeeinheit 42 kann dazu noch mit der Lichtquelle 22 so gekoppelt sein, daß über die Abnahme der Fluoreszenz die Energie des von der Lichtquelle 22 erzeugten Lichtes entsprechend herabgesetzt wird. Die Abnahme der Fluoreszenz geht mit 33Fluorescence light emitted by the photosensitizer in the body tissue is evaluated in the image display unit 42 during the therapy via the image recording unit 38 in order to control the respective stage of the therapy. The image display unit 42 can also be coupled to the light source 22 in such a way that the energy of the light generated by the light source 22 is correspondingly reduced by the decrease in fluorescence. The decrease in fluorescence follows 33
der Zerstörung des photodynamisch behandelten Körpergewebes einher. Je geringer die Intensität der Fluoreszenz ist, desto weniger ist noch entartetes Körpergewebe vorhanden.the destruction of the photodynamically treated body tissue. The lower the intensity of the fluorescence, the less degenerate body tissue is still available.
Zusätzlich zu der optischen endoskopischen Kontrolle des Fluoreszenzlichtes wird die Therapie mit der zuvor beschriebenen bildgebenden Einheit, die ein schnellbildgebendes Verfahren ermöglicht, kontrolliert. Dabei kann vor allem die Tiefenwirkung der Therapie visualisiert werden, während über das endoskopische Bild die oberflächliche Wirkung zu beschreiben ist. Dabei wird als bildgebendes Verfahren das Ultraschall-Puls-Echo- Verfahren mit Ultraschallfrequenzen von über 1 MHz verwendet, um eine entsprechend hohe Auflösung zu erhalten. Für die Bilddarstellung der tiefenabhängigen Gewebeinformation eignet sich dabei der eindimensionale A-Mode oder der zweidimensionale B- Mode. Zusätzlich zu dem Ultraschall-Puls-Echo-Verfahren kann als endoskopisches Schnellbild-Verfahren auch die optische Kohärenztomographie eingesetzt werden. Dazu erzeugt eine oder erzeugen mehrere Superlumineszenz-Dioden kohärente Lichtpulse mit Wellenlängen von 600 nm und darüber, die in das Gewebe eingekoppelt werden, wobei die reflektierte Lichtinformation wiederum erfaßt und als Bildsignal wiedergegeben wird.In addition to the optical endoscopic control of the fluorescent light, the therapy is controlled with the previously described imaging unit, which enables a rapid imaging method. Above all, the depth effect of the therapy can be visualized, while the endoscopic image is used to describe the superficial effect. The ultrasound pulse echo method with ultrasound frequencies of over 1 MHz is used as the imaging method in order to obtain a correspondingly high resolution. The one-dimensional A-mode or the two-dimensional B-mode is suitable for the image display of the depth-dependent tissue information. In addition to the ultrasound pulse echo method, optical coherence tomography can also be used as an endoscopic quick image method. For this purpose, one or more superluminescent diodes generate coherent light pulses with wavelengths of 600 nm and above, which are injected into the tissue, the reflected light information again being recorded and reproduced as an image signal.
Bei Verwendung des Applikators in Fig. 3 wird außerdem das zu behandelnde Körpergewebe in die Auswölbung zur Applikatorfläche 60 hin gesaugt. Des weiteren wird der Ultraschall auf den Fokus-Bereich F leicht fokussiert eingestrahlt, um eine bessere Tiefenwirkung des Ultraschalls zu erzielen. Gleichzeitig wird durch die Saug- und Spülleitung 80 ein Fluid in den Koppelraum zwischen dem Körpergewebe und der Applikatorfläche 60, genauer gesagt der Innenseite des Koppelmediums 70, geleitet, um das 34When using the applicator in FIG. 3, the body tissue to be treated is also sucked into the bulge towards the applicator surface 60. Furthermore, the ultrasound is irradiated onto the focus area F in a slightly focused manner in order to achieve a better depth effect of the ultrasound. At the same time, a fluid is passed through the suction and irrigation line 80 into the coupling space between the body tissue and the applicator surface 60, more precisely the inside of the coupling medium 70, in order to do this 34
Körpergewebe während der Ultraschallbehandlung zu kühlen. Außerdem kann zerstörtes Körpergewebe durch die Saug- und Spülleitung 80 abgesaugt werden.Cool body tissues during ultrasound treatment. In addition, destroyed body tissue can be sucked out through the suction and rinsing line 80.
In Fig. 5 ist als weiteres Ausführungsbeispiel das distale Ende eines Applikators 90 dargestellt, der anstelle des Applikators 12 in der Vorrichtung 10 in Fig. 1 Einsatz findet.FIG. 5 shows the distal end of an applicator 90 as a further exemplary embodiment, which is used instead of the applicator 12 in the device 10 in FIG. 1.
In dem Applikator 90 ist als Bestandteil der Ultraschall- Erzeugungseinheit 30 in Fig. 1 ein Schwingerelement 92 angeordnet, und zwar in einer Applikator läche 94, die in diesem Fall durch die abstrahlseitige Fläche des Schwingerelementes 92 selbst gebildet wird. Das Schwingerelement 92 ist rund ausgebildet.In the applicator 90, a vibrating element 92 is arranged as part of the ultrasound generating unit 30 in FIG. 1, specifically in an applicator surface 94, which in this case is formed by the surface of the vibrating element 92 itself on the radiation side. The vibrating element 92 is round.
In dem Schwingerelement 92 ist etwa mittig eine Bohrung oder Öffnung 96 ausgebildet, durch die das distale Ende eines Lichtleiters 98 als Bestandteil der lichtzuführenden Einheit 20 in Fig. 1 geführt ist.A hole or opening 96 is formed approximately centrally in the oscillating element 92, through which the distal end of a light guide 98 is guided as part of the light-supplying unit 20 in FIG. 1.
Eine Wand 100 des Applikators 90 ist doppelwandig ausgebildet, mit einer Außenwand 102 und einer Innenwand 102, zwischen denen die Wand 100 einen Hohlraum 106 definiert, der mit der Saugvorrichtung 76 in Fig. 1 in Verbindung steht, um Gewebe 108 an den Applikator 90 zu saugen. Die Ansaugung wirkt bei diesem Applikator 90 peripher über den gesamten Umfang des Applikators 90. Eine Abdichtung 110 in Form von Dichtlippen 112 sorgt für eine entsprechende Abdichtung der Oberfläche des Gewebes 108 gegen das distale Ende des Applikators 90. 35A wall 100 of the applicator 90 is double-walled, with an outer wall 102 and an inner wall 102, between which the wall 100 defines a cavity 106, which is connected to the suction device 76 in FIG. 1, for tissue 108 to the applicator 90 suck. In this applicator 90, the suction acts peripherally over the entire circumference of the applicator 90. A seal 110 in the form of sealing lips 112 provides a corresponding seal of the surface of the tissue 108 against the distal end of the applicator 90. 35
Die Ansaugung des Gewebes 108 bzw. die Saugwirkung ist mit einem Pfeil 111 und einem Pfeil 113 angedeutet.The suction of the tissue 108 or the suction effect is indicated by an arrow 111 and an arrow 113.
Zwischen die Applikatorfläche 94, d.h. das Schwingerelement 92 und die Oberfläche des Gewebes 108, ist ein fluides Koppelmedium 114 über eine Zuführleitung 116 gemäß einem Pfeil 117 bringbar und über eine Abführleitung 118 aus diesem Bereich durch eine Abführleitung 118 gemäß einem Pfeil 119 wieder absaugbar.Between the applicator surface 94, i.e. the vibrating element 92 and the surface of the fabric 108, a fluid coupling medium 114 can be brought via a feed line 116 according to an arrow 117 and can be sucked out of this area again via a discharge line 118 by a discharge line 118 according to an arrow 119.
In dem Koppelmedium 114 sind Streupartikel enthalten, die eine diffuse Streuung des durch den Lichtleiter 98 eingestrahlten Lichtes bewirken. Das Koppelmedium 114 ist für den von dem Schwingerelement 92 abgestrahlten Ultraschall durchlässig.Scattering particles are contained in the coupling medium 114, which cause a diffuse scattering of the light radiated through the light guide 98. The coupling medium 114 is permeable to the ultrasound emitted by the oscillating element 92.
Die Zuführleitung 116 und die Abführleitung 118 können mit der in Fig. 1 dargestellten Saug- und Spülvorrichtung 82 verbunden sein. Das Koppelmedium 114 kann in der Art eines Umwälzkreislaufes mittels der Saug- und Spülvorrichtung 82 in Fig. 1 fortlaufend umgewälzt werden, wobei dem Koppelmedium 114 noch der Photosensibilisator oder ein Precursor desselben beigemischt ist, der dann ebenfalls in den Bereich zwischen die Oberfläche des Gewebes 108 und die Applikatorfläche 94 gebracht wird und in das Gewebe 108 diffundieren kann, was unter der Wirkung des Ultraschalles beschleunigt möglich ist.The feed line 116 and the discharge line 118 can be connected to the suction and rinsing device 82 shown in FIG. 1. The coupling medium 114 can be continuously circulated in the manner of a circulation circuit by means of the suction and rinsing device 82 in FIG. 1, the coupling medium 114 also being admixed with the photosensitizer or a precursor thereof, which then also enters the area between the surface of the fabric 108 and the applicator surface 94 is brought and can diffuse into the tissue 108, which is accelerated under the action of the ultrasound.
In Fig. 6 ist als weiteres Ausführungsbeispiel das distale Ende eines Applikators 120 dargestellt, der wiederum in der Vorrichtung 10 Verwendung findet.6 shows the distal end of an applicator 120 as a further exemplary embodiment, which in turn is used in the device 10.
Der Applikator 120 weist ein Schwingerelement 122 sowie einen Lichtleiter 124 und einen Lichtleiter 126 auf. Eine Fläche 128 36The applicator 120 has a vibrating element 122 as well as a light guide 124 and a light guide 126. An area 128 36
des Schwingerelementes 122 bildet eine Abstrahlfläche für den Ultraschall, während Flächen 130 und 132 an den Enden der Lichtleiter 124 und 126 Abstrahlflächen für das Licht bilden. Eine Applikatorfläche wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Flächen 128, 130, 132 definiert. Diese Applikatorfläche ist so ausgebildet, daß der Ultraschall und das Licht in Längsrichtung des Applikators 120 seitlich in ein zu behandelndes Gewebe 134 eingestrahlt werden.of the oscillating element 122 forms a radiation surface for the ultrasound, while surfaces 130 and 132 at the ends of the light guides 124 and 126 form radiation surfaces for the light. In this exemplary embodiment, an applicator area is defined by the areas 128, 130, 132. This applicator surface is designed such that the ultrasound and the light in the longitudinal direction of the applicator 120 are laterally irradiated into a tissue 134 to be treated.
Ein Koppelmedium 136, das wiederum ein Fluid ist und über eine Zuführleitung 144 und eine Abführleitung 146 zwischen diese so gebildete Applikatorfläche und das Gewebe 134 gebracht und wieder abgesaugt werden kann, bewirkt wiederum eine diffuse Streuung und somit eine flächige Abstrahlung des Lichtes in das Gewebe 134.A coupling medium 136, which is in turn a fluid and can be brought between this applicator surface and the tissue 134 via a supply line 144 and a discharge line 146 and then suctioned off again, causes diffuse scattering and thus a flat radiation of the light into the tissue 134 .
In dem Applikator 120 ist in einer Wand 138 ein Fenster 140 ausgebildet, durch das Ultraschall und Licht in das Gewebe 134 eingestrahlt werden. Eine Abdichtung 142 in Form einer Dichtlippe ist randseitig an dem Fenster 140 ausgebildet.A window 140 is formed in the applicator 120 in a wall 138, through which ultrasound and light are irradiated into the tissue 134. A seal 142 in the form of a sealing lip is formed on the edge of the window 140.
Der Applikator 120 wird beispielsweise zur photodynamischen Behandlung von Gewebe 134 in der Wand eines Hohlorganes, beispielsweise des Darms oder der Speiseröhre, verwendet.The applicator 120 is used, for example, for the photodynamic treatment of tissue 134 in the wall of a hollow organ, for example the intestine or the esophagus.
In Fig. 7 ist schließlich noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Applikators 150 dargestellt, bei dem Ultraschall und Licht ebenfalls seitlich aus dem Applikator 150 in in Fig. 7 nicht dargestelltes Gewebe eingestrahlt werden. 37Finally, another exemplary embodiment of an applicator 150 is shown in FIG. 7, in which ultrasound and light are also irradiated laterally from the applicator 150 into tissue not shown in FIG. 7. 37
Ein Lichtleiter 152 zur Zuführung von Licht aus der in Fig. 1 dargestellten Lichtquelle 22 und ein Schwingerelement 154 sind im distalen Bereich des Applikators 150 angeordnet.A light guide 152 for supplying light from the light source 22 shown in FIG. 1 and a vibrating element 154 are arranged in the distal region of the applicator 150.
Ferner ist im distalen Bereich des Applikators 150 ein Licht und/oder Ultraschall ablenkendes Element 156 in Form eines Reflektors, der beispielsweise ein Metallspiegel ist, angeordnet. Das strahlablenkende Element 156 ist vorzugsweise lageverstellbar in dem Applikator 150, beispielsweise verschwenkbar, angeordnet.Furthermore, a light and / or ultrasound deflecting element 156 in the form of a reflector, which is for example a metal mirror, is arranged in the distal region of the applicator 150. The beam-deflecting element 156 is preferably arranged in a position-adjustable manner in the applicator 150, for example pivotably.
Das durch den Lichtleiter 152 zugeführte Licht und der von dem Schwingerelement 154 erzeugte Ultraschall werden auf das Element 156 abgestrahlt, das durch Reflexion die Richtung des Lichtes und des Ultraschalles derart ändert, daß das Licht und der Ultraschall durch ein Fenster 158 in das zu behandelnde Gewebe eingekoppelt werden. Eine Applikatorfläche 157 wird bei diesem Applikator durch die reflektierende Fläche des Licht und/oder Ultraschall ablenkenden Elementes definiert. The light supplied by the light guide 152 and the ultrasound generated by the vibrating element 154 are emitted onto the element 156, which changes the direction of the light and the ultrasound by reflection such that the light and the ultrasound through a window 158 into the tissue to be treated be coupled. In this applicator, an applicator surface 157 is defined by the reflecting surface of the light and / or ultrasound deflecting element.

Claims

38Patentansprüche 38 patent claims
1. Vorrichtung zur Behandlung von Körpergewebe (46; 108; 134), insbesondere Weichgewebe, mittels einer durch einen in das Körpergewebe (46; 108; 134) eingebrachten Photosensibilisator lichtinduzierten Reaktion, mit einer lichtzuführenden Einheit (20) und einem Applikator (12; 90; 120; 150), der im distalen Bereich eine Applikatorfläche (28; 60; 90; 128, 130, 132; 157) aufweist, aus der das Licht auf das Körpergewebe (46; 108; 134) gerichtet austritt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ultraschall-Erzeugungseinheit (30) zur Erzeugung von Ultraschall hoher Intensität vorgesehen ist, wobei der Ultraschall ebenfalls aus der Applikatorfläche (28; 60; 94; 128, 130, 132; 157) derart austritt, daß sich in dem Körpergewebe (46; 108; 134) die Bestrahlungsbereiche von Ultraschall und Licht zumindest teilweise überdecken.1. Device for the treatment of body tissue (46; 108; 134), in particular soft tissue, by means of a reaction induced by a photosensitizer introduced into the body tissue (46; 108; 134), with a light-supplying unit (20) and an applicator (12; 90; 120; 150), which has an applicator surface (28; 60; 90; 128, 130, 132; 157) in the distal area, from which the light emerges directed towards the body tissue (46; 108; 134), characterized in that that an ultrasound generating unit (30) is provided for generating ultrasound of high intensity, the ultrasound likewise emerging from the applicator surface (28; 60; 94; 128, 130, 132; 157) in such a way that the body tissue (46; 108; 134) at least partially cover the radiation areas of ultrasound and light.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Erzeugungseinheit (30) zumindest ein elektrisch anregbares Schwingerelement (52; 66; 92; 122; 154) aufweist, das in der Applikatorfläche (28; 60; 94; 128, 130, 132) angeordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the ultrasound generating unit (30) has at least one electrically excitable oscillating element (52; 66; 92; 122; 154) which in the applicator surface (28; 60; 94; 128, 130 , 132) is arranged.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in oder neben dem zumindest einen Schwingerelement (66; 92) zumindest eine Öffnung (68; 96) vorhanden ist, durch die zumindest ein Lichtleiter (44; 62; 98) der lichtzuführenden Einheit (20) geführt ist. 393. Apparatus according to claim 2, characterized in that in or next to the at least one oscillating element (66; 92) at least one opening (68; 96) is present through which at least one light guide (44; 62; 98) of the light-supplying unit ( 20) is performed. 39
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall leicht fokussiert aus der Applikatorfläche (28; 60) austritt.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ultrasound emerges slightly focused from the applicator surface (28; 60).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Schwingerelement (66) abstrahlseitig eine Geometrie aufweist, durch die der Ultraschall fokussiert abgestrahlt wird.5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the at least one oscillating element (66) on the radiation side has a geometry through which the ultrasound is emitted in a focused manner.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall zusätzlich zur thermischen Koagulation des Körpergewebes (46; 108; 134) dient.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ultrasound additionally serves for the thermal coagulation of the body tissue (46; 108; 134).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewebekoagulation zusätzlich Laserlicht, HF-Strom oder Mikrowellen einkoppelbar sind.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in addition laser light, RF current or microwaves can be coupled in for tissue coagulation.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bildübertragungseinheit vorgesehen ist, die von dem Körpergewebe (46) ausgehendes Fluoreszenzlicht in eine Bildaufnahmeeinheit (38) überträgt, die das Fluoreszenzlicht zur Auswertung und Wiedergabe durch eine Bildwiedergabeeinheit (42) aufnimmt.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that an image transmission unit is provided which transmits fluorescent light emanating from the body tissue (46) into an image recording unit (38) which transmits the fluorescent light for evaluation and reproduction by an image reproduction unit (42) records.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildübertragungseinheit eine bildübertragende optische Anordnung (50; 64), bspw. ein Linsensystem, aufweist, die das Fluoreszenzlicht vom Applikator (12) in die Bildaufnahmeeinheit (38) überträgt. 409. The device according to claim 8, characterized in that the image transmission unit has an image-transmitting optical arrangement (50; 64), for example. A lens system, which transmits the fluorescent light from the applicator (12) into the image recording unit (38). 40
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildübertragungseinheit eine nichtabbildende Anordnung, bspw. eine Lichtleitfaser, aufweist, die das Fluoreszenzlicht distal aufnimt und nach proximal, bspw. in ein Spektrometer, weiterleitet.10. The device according to claim 8, characterized in that the image transmission unit has a non-imaging arrangement, for example an optical fiber, which receives the fluorescent light distally and forwards proximally, for example in a spectrometer.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikator (12; 90; 120; 150) eine bildgebende Einheit aufweist, die tiefenabhängige Informationen aus dem Bestrahlungsbereich von Ultraschall und Licht ermittelt.11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the applicator (12; 90; 120; 150) has an imaging unit which determines depth-dependent information from the radiation range of ultrasound and light.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die bildgebende Einheit im Applikator (12; 90; 120; 150) zumindest ein nach dem Puls-Echo-Verfahren arbeitendes Ultraschallelement aufweist, das Ultraschall im diagnostischen Leistungsbereich erzeugt, in das Körpergewebe (46; 108; 134) einkoppelt und die reflektierte Ultraschall- Information wiederum erfaßt.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the imaging unit in the applicator (12; 90; 120; 150) has at least one ultrasound element working according to the pulse-echo method, which generates ultrasound in the diagnostic performance range, in the body tissue (46 ; 108; 134) and the reflected ultrasound information is recorded again.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die bildgebende Einheit im Applikator (12; 90; 120; 150) eine nach dem optischen Kohärenz-Verfahren arbeitende Einheit aufweist, die kohärente Lichtpulse, die von zumindest einer Superlumineszenz-Diode erzeugt werden, in das Gewebe einkoppelt und die reflektierte Lichtinformation wiederum erfaßt und als Bildsignal wiedergibt.13. The apparatus of claim 11 or 12, characterized in that the imaging unit in the applicator (12; 90; 120; 150) has a unit operating according to the optical coherence method, which generates coherent light pulses from at least one superluminescent diode are coupled into the tissue and the reflected light information is again acquired and reproduced as an image signal.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansaugvorrichtung zum Ansaugen des 4114. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that a suction device for sucking the 41
Körpergewebes (46; 108; 134) an die Applikatorfläche (60; 94) vorgesehen ist.Body tissue (46; 108; 134) is provided on the applicator surface (60; 94).
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugvorrichtung zumindest einen Saugkanal (74) aufweist, der in der Applikatorfläche (60) mündet, und der mit einer Saugvorrichtung (76) in Verbindung steht.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the suction device has at least one suction channel (74) which opens into the applicator surface (60) and which is connected to a suction device (76).
16. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkanal (74) durch die Öffnung (68) in oder neben dem zumindest einen Schwingerelement (66) geführt ist.16. The apparatus according to claim 3 and 15, characterized in that the suction channel (74) through the opening (68) in or next to the at least one oscillating element (66) is guided.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Applikatorfläche (60) abstrahlseitig nach innen gewölbt ausgebildet ist.17. The device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the applicator surface (60) on the radiation side is curved inwards.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Applikatorfläche (60) eine Saug- und Spülleitung (80; 116, 118) für ein Fluid mündet.18. Device according to one of claims 1 to 17, characterized in that in the applicator surface (60) opens a suction and rinsing line (80; 116, 118) for a fluid.
19. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Saug- und Spülleitung (80) durch die Öffnung (68) in oder neben dem Schwingerelement (66) geführt ist.19. The apparatus of claim 3 and 18, characterized in that the suction and rinsing line (80) through the opening (68) in or next to the vibrating element (66) is guided.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß an der Applikatorfläche (60; 94) randseitig eine Abdichtung (86; 110) vorgesehen ist. 4220. Device according to one of claims 1 to 19, characterized in that a seal (86; 110) is provided on the edge of the applicator surface (60; 94). 42
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die randseitige Abdichtung (110) als Ansaugvorrichtung ausgebildet ist.21. The apparatus according to claim 20, characterized in that the edge seal (110) is designed as a suction device.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß auf der distalen Seite der Applikatorfläche (60; 94; 128, 130, 132) ein für Ultraschall und Licht durchlässiges Koppelmedium (70; 114; 136) angeordnet ist.22. Device according to one of claims 1 to 21, characterized in that on the distal side of the applicator surface (60; 94; 128, 130, 132) a coupling medium (70; 114; 136) which is permeable to ultrasound and light is arranged.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelmedium (70; 114; 136) Streuelemente enthält, die eine diffuse Streuung von Licht bewirken.23. The device according to claim 22, characterized in that the coupling medium (70; 114; 136) contains scattering elements which cause diffuse scattering of light.
24. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelmedium (70; 114; 136) eine Fokussierung des Ultraschalls bewirkt.24. The device according to claim 21 or 22, characterized in that the coupling medium (70; 114; 136) effects a focusing of the ultrasound.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelmedium (70) aus einem strukturierten Glas, einer Glaskeramik, einem Gel oder aus Silikon mit Streupartikeln besteht.25. Device according to one of claims 22 to 24, characterized in that the coupling medium (70) consists of a structured glass, a glass ceramic, a gel or of silicone with scattering particles.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelmedium (114; 136) ein Fluid ist, in dem Streupartikel enthalten sind.26. Device according to one of claims 22 to 24, characterized in that the coupling medium (114; 136) is a fluid in which scattering particles are contained.
27. Vorrichtung nach Anspruch 18 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid mittels der Saug- und Spülleitung (116, 118) zur Applikatorfläche (94) geführt und von dort wieder abgesaugt wird. 4327. The apparatus of claim 18 and 26, characterized in that the fluid is guided by means of the suction and rinsing line (116, 118) to the applicator surface (94) and is suctioned off from there again. 43
28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelmedium (114; 136) einen Photosensibilisator oder einen Precursor des Photosensibilisators enthält.28. The apparatus of claim 26 or 27, characterized in that the coupling medium (114; 136) contains a photosensitizer or a precursor of the photosensitizer.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Applikatorfläche (128, 130, 132; 157) so ausgebildet ist, daß eine in Längsrichtung des Applikators (120; 150) seitliche Abstrahlung von Licht und Ultraschall erfolgt.29. Device according to one of claims 1 to 28, characterized in that the applicator surface (128, 130, 132; 157) is designed so that a lateral radiation of light and ultrasound takes place in the longitudinal direction of the applicator (120; 150).
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht und/oder der Ultraschall über ein Licht und/oder Ultraschall ablenkendes, bspw. reflektierendes, Element (156) seitlich aus dem Applikator (150) abgestrahlt wird.30. The device according to claim 29, characterized in that the light and / or the ultrasound via a light and / or ultrasound deflecting, for example. Reflecting, element (156) is emitted laterally from the applicator (150).
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall eine Frequenz von mehr als 20 kHz und/oder eine Energiedichte im Bereich von mindestens 50 mW/cm2 aufweist.31. The device according to one of claims 1 to 30, characterized in that the ultrasound has a frequency of more than 20 kHz and / or an energy density in the range of at least 50 mW / cm 2 .
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikator (12; 90; 120; 150) als Endoskop (14) ausgebildet ist.32. Device according to one of claims 1 to 31, characterized in that the applicator (12; 90; 120; 150) is designed as an endoscope (14).
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikator (12; 90; 120; 150) als endoskopischer Katheter ausgebildet ist. 4433. Device according to one of claims 1 to 32, characterized in that the applicator (12; 90; 120; 150) is designed as an endoscopic catheter. 44
34. Vorrichtung nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Applikatorfläche (28; 60; 90; 128, 130, 132; 157) im distalen Bereich des Endoskopes (14) bzw. des endoskopischen Katheters angeordnet ist. 34. Apparatus according to claim 32 or 33, characterized in that the applicator surface (28; 60; 90; 128, 130, 132; 157) is arranged in the distal region of the endoscope (14) or the endoscopic catheter.
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