Sistemas de Fototerapia Multidireccional Versus Panel Plano

Sistemas de Fototerapia Multidireccional Versus Panel Plano

Comparación de Desempeño:

Solarc Serie-E Expandible versus Panel Solarc Serie-1000

Introducción:

Como fue discutido en el artículo Entendiendo la Fototerapia UVB de Banda Estrecha, La UVB de Banda Estrecha se ha convertido en el tratamiento de fototerapia de elección para psoriasis, vitiligo y dermatitis atópica (eczema). Esto es porque, a diferencia de las lámparas UVB de Banda Ancha tradicionales, las lámparas UVB de Banda Estrecha (PhilipsTL-01) concentran un porcentaje muy alto de su energía en el rango de longitud de frecuencia UVB más medicamente efectiva (aprox. 307 a 313nm), para que el paciente pueda tomar más UVB terapéutica antes de alcanzar el umbral de las quemaduras de piel (eritema). Desafortunadamente, esto significa que las dosis de UVB de Banda Estrecha son mayores, lo cual se puede lograr sólo con tiempos de tratamientos más largos O usando un equipo que tenga más lámparas y/o mas eficiencia al entregar la luz al cuerpo del paciente. Los equipos modernos de UVB de Banda Estrecha por lo tanto se benefician grandemente de los esfuerzos para mejorar la eficiencia del equipo.

Definiciones:

Tiempo de tratamiento: La cantidad de tiempo en segundos dada al paciente por posición de tratamiento, (ejemplo: frente-lado, espalda-lado, lado-izquierdo, lado-derecho).

Irrandiancia: Potencia de luz por unidad de área; en fototerapia UVB de Banda Estrecha, usualmente se tiene la unidad de millivatios por centímetro cuadrado (mW/cm^2). La Irradiancia es a veces llamada Flujo (flujo por unidad de área), o tal vez “intensidad” (una luz mas brillante tiene más irradiancia, por ejemplo como lo hacen los equipos Solarc Serie-1000 con más lámparas).

Dosis: Energía de luz por unidad de área, en fototerapia UVB de Banda Estrecha, usualmente se tiene la unidad del millijulios por centímetro cuadrado (mJ/cm^2). La dosis máxima está limitada por la tendencia del paciente a quemarse.

Las tres variables de arriba están gobernadas por la siguiente ecuación:

TIEMPO(s)= DOSIS(mJ/cm2) / IRRADIANCIA(mW/cm2)

De modo que para entregar una cierta Dosis, un equipo con mayor Irradiancia tendrá un Tiempo de tratamiento más corto.

Porentia Entregada: Es el valor relativo dividido por Solarc para representar la cantidad total de potencia de luz UVB de Banda Estrecha entregada al cuerpo del paciente en cualquier posición simple de tratamiento. Es la suma integrada del valor de irradiancia en un punto de medida multiplicada por el elemento del área irradiada (cálculo). O puesto de otra manera, ya que la Irradiancia varía alrededor del cuerpo del paciente, es cada valor de Irradiancia medido multiplicado por el área que el valor de la Irradiancia cubre, y luego todo sumado. El objetivo del diseñador del equipo es maximizar la Porencia Entregada, el cual puede lograr usando más lámparas y/o mejorando la eficiencia de entrega de la luz producida por el equipo a las superficies curvas de la piel del paciente.

Tiempo de Sesión: Es la suma de todos los Tiempos de Tratamiento en una sesión de fototerapia de un paciente. Por ejemplo, si el paciente da 1 minuto a su lado-de-frente, lado-de-espalda, lado-izquierdo, lado-derecho; el  Tiempo de Sesión es 4 minutos. El Tiempo de Sesión representa la cantidad total de tiempo con las “luces-encendidas” que el paciente pasa obteniendo su tratamiento de luz UV, y es el valor que estamos interesados en minimizar. El Tiempo de Sesión es inversamente proporcional a la Potencia Entregada (un equipo con mayor Potencia Entregada resultará en un Tiempo de Sesión más corto). Los equipos que envuelven todo el cuerpo del paciente, tales como el Solarc Serie-E, pueden tener un Tiempo de Sesión inferior porque se necesitan menos posiciones del paciente para proveer cobertura total alrededor del cuerpo del paciente.

Propósito:

El propósito de este estudio es comparar el desempeño de dos tipos de equipos de fototerapia UVB de Banda Estrecha de 6-pies para cuerpo completo:

A)  Un “Panel Plano” tradicional (un equipo con lámparas arregladas de lado-a-lado en una línea) Y

B)  Un sistema “Multidireccional” (múltiples equipos interconectados que están arreglados en un ángulo diferente el uno al otro).

En particular, para cada tipo de equipo, este estudio intenta:

1.   Medir el patrón de Irradiancia de luz UVB de Banda Estrecha entregada a una forma idealizada de cuerpo de un paciente.
¿Qué tan mejores son los equipos multidireccionales distribuyendo homogéneamente la luz alrededor del cuerpo del paciente?

2.   Usando los resultados 1., estimar la Potencia Entregada al cuerpo de forma idealizada del paciente, la cual es inversamente proporcional al Tiempo de Sesión. Queremos maximizar la Potencia Entregada, de modo que el Tiempo de Sesión sea minimizado. ¿Cuánta energía de luz pueden entregar los equipos multidireccionales cuando se posicionan alrededor del cuerpo del paciente?

3.   Cuantificar la efectividad de costo de los dos tipos de equipos, dividiendo el costo del equipo entre la Potencia Entregada. ¿Son los equipos multidireccionales más o menos costo-efectivos que los paneles-planos? ¿Puede un equipo multidireccional usar menos lámparas que un panel-plano, y aún así tener el mismo Tiempo de Tratamiento?

Equipos probados:

Los dos tipos de equipos probados fueron:

1. Multidireccional: El Solarc Serie-E en cinco(5) configuraciones de ensamblajes: 1M (equipo Maestro por sí sólo, 2-lámparas) 1M+1A  (2-equipos, 4-lámparas) 1M+2A  (3-equipos, 6-lámparas) 1M+3A  (4-equipos, 8-lámparas) 1M+4A  (5-equipos, 10-lámparas)

2. Panel Plano:   El Solarc Serie-1000 ; modelo 1790UVB-NB (10-lámparas). Miles de equipos Serie 1000 han sido exitosamente usados desde su introducción en 1992.

Estos equipos son candidatos excelentes para comparaciones porque los equipos tienen la misma distancia mínima de tratamiento de 20 a 30 centímetros; Y las mismas lámparas, portalámparas, balastros, y métodos generales de construcción. El material de aluminio anodizado del reflector es también el mismo, pero el Serie-E obtiene probablemente algunas ventajas gracias a las caras anguladas de sus reflectores para cada lámpara, versus los reflectores del Serie-1000 con secciones parabólicas en las lámparas de los extremos exteriores.

El mismo juego de 10 lámparas (Philips TL100W/01-FS72 código:0G) fueron usadas para todas las pruebas.

Método:

Las formas de cuerpo del paciente varían considerablemente, desde una delgada hasta una obesa, por lo que un simple cilindro vertical fue elegido como la forma idealizada del cuerpo del paciente. Dos cilindros fueron considerados; uno con un diámetro de 12 pulgadas (unas 38 pulgadas de cintura), y otra con un diámetro de 24 pulgadas (unas 75 pulgadas 190 de cintura).

Para medir la irradiancia en la superficie del cilindro teórico, se hizo una plantilla para sostener el sensor medidor de luz UVB de Banda Estrecha al extremo de un brazo de longitud-variable que pudiera girarse unos 100° a cada lado de la línea central del equipo, y posicionados por el transportador en la base, como se muestra aquí.

Para hacer las medidas de la Irradiancia, la ventana del sensor medidor de luz fue colocada a 10 pulgadas de la cara de las lámparas; punto medio del rango de distancia mínima de tratamiento de 8 a 12 pulgadas (20 a 30 cm). En el caso del Serie-E, todos los equipos en el ensamblaje fueron posicionados para mantener la distancia de 10 pulgadas, formando una curva para rodear el cilindro teórico definido por la trayectoria del sensor medidor de luz. Los equipos fueron operados hasta que la irradiancia alcanzó un estado estable (unos 30 minutos), y las medidas de irradiancia tomadas cada 5°, usando el transportador bajo el brazo para fijar el ángulo. El voltaje y la frecuencia fueron exactamente las mismas para todas las pruebas, mantenidos por una fuente de potencia electrónica de alta-capacidad. La temperatura ambiente para todas las pruebas fue prácticamente la misma. 

multidirectional phototherapy performance test jig1 Comparación de rendimiento de Solarc
multidirectional phototherapy performance test1 Comparación de rendimiento de Solarc

Para estimar la Potencia Entregada, la gráfica de irradiancia producida fue radialmente integrada (el valor de la irradiancia UVB de Banda Estrecha en cada 5° fueron sumados – lo cual es también el área bajo la curva) y multiplicado por la longitud del arco que el segmento de 5° hace en ese diámetro del paciente. Entonces, para una comparación más fácil, los valore de Potencia Entregada fueron “normalizados”, multiplicando cada uno de ellos por el número constante que hace que el 1790UVB-NB tenga un valor de 1.0. Los valores normalizados son comparables sólo a aquellos del mismo diámetro de cuerpo del paciente idealizado. Donde era necesario y razonable, algunas curvas de irradiancia tuvieron que ser extrapoladas en sus finales para hacer las integraciones más completas.

Resultados:

Las medidas de irradiancia radiales se muestran en las dos gráficas siguientes, una para el cilindro de 12 pulgadas y una para el cilindro de 24 pulgadas. Los resultados de las integraciones de las curvas en las gráficas (para estimar la Potencia Entregada de cada equipo), están en la Tabla1 después de la gráfica.

multidirectional phototherapy performance test 12 sp Comparación de rendimiento de Solarc
multidirectional phototherapy performance test 24 sp Comparación de rendimiento de Solarc
Tabla 1 – Resultados de Energía Relativa total  (Integraciones de Curvas de Irradiancia)
Tipos de EquiposConfiguración de
Ensamblaje
Cantidad de LámparasPotencia Entregada a un paciente idealizado de12-pulgadas de diámetro
[normalizado a 59.6]
Potencia Entregada a un Paciente idealizado de24-pulgadas de diámetro
[normalizado a 95.7]
Panel Plano
Solarc 1790UVB-NB
Equipo Simple1059.6 [1.0]95.7 [1.0]
Multidireccional
(1) Solarc Serie-E E720
1M221.2 [0.36]29.9 [0.31]
Multidireccional
(2) Solarc Serie-E E720
1M+1A442.0 [0.70]57.8 [0.60]
Multidireccional
(3) Solarc Serie-E E720
1M+2A666.1 [1.11]90.6 [0.95]
Multidireccional
(4) Solarc Serie-E E720
1M+3A8datos incompletos*124.1 [1.30]
Multidireccional
(5) Solarc Serie-E E720
1M+4A10datos incompletos*160.3 [1.67]
* Las integraciones de cilindros de 12-pulgadas para configuraciones de ensamblajes 1M+3A y 1M+4A no fueron hechas porque el jig medidor de luz no permitió un giro completo hacia los ángulos mayores, causando que las curvas de irradiancia sean incompletas y no extrapoladas con mucha confiabilidad. Sin embargo, usando una simple proyección lineal, podemos esperar que las Energías Relativas Normalizadas a 12″ sean alrededor de 1.5 para el 1M+3A, y alrededor de 1.9 para el 1M+4A.

Conclusiones y Discusiones:

Para responder a la pregunta 1 planteada en el Propósito, la gráfica muestra que un equipo multidireccional muestra tener incluso mayor uniformidad de distribución de luz-UV, más apreciable comparando la gran sección plana en la curva de irradiancia del Serie-E 1M+4A a ese fuerte pico del 1790UVB-NB. Incluso la configuración de ensamblaje de 2-equipos del E-Series 1M+1A muestra el beneficio de angular los equipos, como evidenciado en la relativa llanura de sus curvas. Una curva más plana representa una distribución de luz más uniforme, lo cual reduce las probabilidades de sobreexposición localizada y/o la necesidad de que el paciente se reposicione frecuentemente para promediar la dosis.

Para responder la pregunta 2 planteada en el Propósito, La Tabla 1 muestra que un equipo multidireccional puede incluso entregar más luz UV total al cuerpo del paciente, y casi sin importar el diámetro del cuerpo del paciente. Se observa que la configuración de 3-equipos Serie-E (1M+2A) con sólo 6 lámparas entrega alrededor de la misma cantidad total de luz UVB de Banda Estrecha que un panel plano 1790UVB-NB de 10-lámparas, de modo que se esperaría que los dos equipos tendrían cerca del mismo tiempo total de tratamiento. La Tabla 1 también sugiere que un ajuste de 10-lámparas en un Serie-E puede entregar de 60 a 90% more luz UVB de Banda Estrecha que un panel plano de 10-lámparas.

Para responder a la pregunta 3 planteada en el Propósito, se ha mostrado que una configuración de 3-equipos Serie-E de 6-lámparas que cuesta cerca de $2800 es casi igual en desempeño que un Serie-1000 modelo Solarc Serie-1000 1790UVB-NB de 10-lámparas que cuesta $2900. Lamentablemente, no probamos modelos inferiores al Serie-1000 con menos lámparas, pero ciertamente con las expectativas de que una configuración de dos equipos Serie-E 1M+1A de 4-lámparas que cuesta unos $2100 supera en desempeño al modelo 1740UVB-NB de Solarc Serie-1000 que cuesta unos $2000 (el cual probablemente descontinuaremos), y posiblemente incluso el Solarc Serie-1000 modelo 1760UVB-NB de $2300. Las otras características del Serie-E, tales como expansibilidad y portabilidad, son intangibles con valor conocido sólo por el comprador.

La habilidad del equipo Maestro del Serie-E de $1100, de ser usado por sí sólo es también obviamente una gran opción para aquellos con un presupuesto limitado, o aquellos inseguros sobre si la fototerapia UVB de Banda Estrecha será efectiva para ellos.

Finalmente, la habilidad del Serie-E para expandirse y proporcionar desempeño mucho más allá de un panel-plano de 10-lámparas, da a todos los usuarios la opción de eventualmente construir un sistema de muy alto desempeño. Por ejemplo, en un simple circuito de 120-voltios 15-amp, la configuración Serie-E 1M+4A de 10-lámparas puede entregar de 60 a 90 % más luz UVB de Banda Estrecha que el panel-plano de 10-lámparas 1790UVB-NB.

Por estas razones, creemos que el Serie-E es un producto superior, pero también creemos que el Serie-1000 probablemente siempre tendrá un rol; es difícil de discutirlo con más de 20 años de éxito, y los equipos Serie-1000 tienen un bajo costo-por-lámpara.

Otras Observaciones:

1. Para el Serie-E, y debido a la superposición de la luz entregada desde los equipos, vemos que los valores de irradiancia máximos (los picos) aumentan con cada equipo agregado, hasta 3 o más equipos donde la irradiancia máxima se estabiliza. El Manual del Usuario del Serie-E: por lo tanto proporciona tablas guías de exposiciones diferentes y tiempos de tratamientos diferentes para 1-equipo, 2-equipos y 3-o-más equipos.

2. los valores de Potencia Entregada de las pruebas a 12-pulgadas y 24-pulgadas pueden ser comparadas una a la otra, porque las integraciones fueron multiplicadas por un factor (la longitud del arco del segmento de 5°) que representa el área expuesta a la luz. Las pruebas del diámetro de 24-pulgadas muestran mayores valores de Potencia Entregada que las pruebas del diámetro de 12-pulgadas, el cual creemos que se debe a que el objetivo es simplemente mas grande. Un objetivo de diámetro más pequeño mejora el desempeño relativo del Serie-E multidireccional (como evidenciado en los valores normalizados más grandes de las pruebas de 12-pulgadas), porque puede ser mejor envuelto alrededor de las superficies a ser tratadas.

3. Los valores de Potencia Entregada del Serie-E aumentan casi linealmente con la cantidad de equipos, lo cual es como esperado y evidencia de un experimento exitoso.

4. Debido a que el cilindro actual no fue montado en los equipos para las pruebas, sospechamos que hay una pequeña cantidad de luz en reflejo-cruzado que está aumentando un poco las curvas de irradiancia, en particular las de las pruebas del diámetro de 12-pulgadas, y especialmente para el 1M+4A como sus dos equipos de los extremos externos apuntan casi directamente el uno al otro. Si se hubiera montado un cilindro en los equipos para simular un cuerpo humano, este hubiera bloqueado algunos de estos reflejos-cruzados de luz.

Bruce Elliott


P. Ing.