Sistemas de fototerapia multidireccionales versus de pantalla plana
Comparación de rendimiento:
Sistemas de fototerapia multidireccionales versus de pantalla plana
Panel Solarc E-Series Expandible versus Solarc 1000-Series
Introducción:
Como se discutió en el artículo Understanding Narrowband UVB Phototherapy, UVB-Narrowband se ha convertido en el tratamiento de fototerapia de elección para la psoriasis, el vitiligo y la dermatitis atópica (eccema). Esto se debe a que, a diferencia de las bombillas UVB-Banda Ancha tradicionales, las bombillas UVB-Banda Estrecha (PHILIPS TL-01) concentran un porcentaje muy alto de su energía en las longitudes de onda más efectivas médicamente en el rango UVB (aprox. 307 a 313 nm), por lo que el paciente puede tomar UVB más terapéutico antes de alcanzar el umbral de ardor de la piel (eritema). Desafortunadamente, esto significa que las dosis de UVB-Banda estrecha son más grandes, lo que solo se puede lograr teniendo tiempos de tratamiento más largos o usando un dispositivo que tenga más bombillas y / o sea más eficiente para entregar la luz al cuerpo del paciente. Por lo tanto, los dispositivos UVB de banda estrecha modernos se benefician enormemente de los esfuerzos para mejorar la eficiencia del dispositivo.
Definiciones:
Tiempo de tratamiento: La cantidad de tiempo en segundos que se le da al paciente por posición de tratamiento (por ejemplo, lado frontal, lado posterior, lado izquierdo, lado derecho).
Irradiancia: Potencia de luz por unidad de área; en fototerapia UVB-Banda estrecha, generalmente con las unidades de milivatios por centímetro cuadrado (mW/cm^2). La irradiancia a veces también se llama flujo (flujo por unidad de área), o tal vez «intensidad» (una lámpara más brillante tiene más irradiancia, por ejemplo, como lo hacen los dispositivos Solarc serie 1000 con más bombillas).
Dosis: Energía lumínica por unidad de área, en fototerapia UVB-Banda estrecha, generalmente teniendo las unidades de milijulios por centímetro cuadrado (mJ/cm^2). La dosis máxima está limitada por la tendencia del paciente a quemarse.
Las tres variables anteriores se rigen por la ecuación:
TIEMPO(s)= DOSIS(mJ/cm2) / IRRADIANCIA(mW/cm2)
Por lo tanto, para administrar una cierta dosis, un dispositivo con mayor irradiancia tendrá un tiempo de tratamiento más corto.
Potencia suministrada: Es el valor relativo ideado por Solarc para representar la cantidad total de energía de luz UVB-Banda estrecha entregada al cuerpo del paciente en cualquier configuración de posición de tratamiento única. Es la suma integrada del valor de irradiancia en un punto de medición multiplicado por el elemento de área irradiado (cálculo). O dicho de otra manera, debido a que la irradiancia varía alrededor del cuerpo del paciente, es cada valor de irradiancia medido multiplicado por el área que cubre el valor de irradiancia, y luego todo sumado. El objetivo del diseñador del dispositivo es maximizar la potencia entregada, lo que se puede lograr mediante el uso de más bombillas y / o mejorando la eficiencia de la entrega de la luz producida por el dispositivo 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 del paciente. Por ejemplo, si el paciente da 1 minuto cada uno a su lado frontal, trasero, lado izquierdo, lado derecho; el tiempo de sesión es de 4 minutos. El tiempo de sesión representa la cantidad total de tiempo de «encendido» que el paciente pasa recibiendo su tratamiento con luz UV, y es el valor que más nos interesa minimizar. El tiempo de sesión es inversamente proporcional a la potencia entregada (un dispositivo con mayor potencia entregada dará como resultado un tiempo de sesión más corto). Los dispositivos que envuelven el cuerpo del paciente, como la serie Solarc E, pueden tener un tiempo de sesión más bajo porque se necesitan menos posiciones del paciente para proporcionar una cobertura completa alrededor del cuerpo del paciente.
Propósito:
El propósito de este estudio es comparar el rendimiento de dos tipos diferentes de dispositivos de fototerapia UVB de banda estrecha de cuerpo completo de 6 pies:
A) Un «Flat-Panel» tradicional (un solo dispositivo con bombillas dispuestas una al lado de la otra en una línea) y…
B) Un sistema «multidireccional» (múltiples dispositivos interconectados que están dispuestos en un ángulo diferente entre sí).
En particular, para cada tipo de dispositivo, este estudio intenta:
1. Mida el patrón de irradiancia de la luz UVB de banda estrecha entregada a una forma idealizada del cuerpo del paciente. ¿Cuánto mejor son los dispositivos multidireccionales para distribuir uniformemente la luz alrededor del cuerpo del paciente?
2. Utilizando los resultados de 1., estimar la potencia entregada en la forma idealizada del cuerpo del paciente, que es inversamente proporcional al tiempo de sesión. Queremos maximizar la potencia entregada para que el tiempo de sesión se minimice. ¿Cuánta más energía lumínica pueden suministrar los dispositivos multidireccionales al colocarse alrededor del cuerpo del paciente?
3. Cuantificar la rentabilidad de los dos tipos de dispositivos. Complete esto dividiendo el costo del dispositivo por la potencia entregada. ¿Son los dispositivos multidireccionales más o menos rentables que los paneles planos? ¿Puede un dispositivo multidireccional usar menos bombillas que un dispositivo de pantalla plana, pero tener el mismo tiempo de sesión?
Dispositivos probados:
Los dos tipos de dispositivos probados fueron:
1. Multidireccional: La serie Solarc E en cinco (5) configuraciones de ensamblaje: 1M (dispositivo maestro por sí mismo, 2 bombillas) 1M + 1A (4 bombillas) 1M + 2A (6 bombillas) 1M + 3A (8 bombillas) 1M + 4A (10 bombillas)
2. Panel plano: La serie Solarc 1000 ; modelo 1790UVB-NB (10 bombillas). Miles de dispositivos de la serie 1000 se han utilizado con éxito desde su primera introducción en 1992. Estos dispositivos son excelentes candidatos para la comparación porque los dispositivos tienen la misma distancia mínima de tratamiento de 8 a 12 pulgadas; y las mismas bombillas, portalámparas, balastos y métodos generales de construcción. El material del reflector de aluminio anodizado también es el mismo, pero la serie E probablemente tenga alguna ventaja de las facetas del reflector en ángulo para cada bombilla, en comparación con el reflector plano de la serie 1000 con secciones parabólicas en las bombillas más externas. Se utilizó el mismo conjunto de 10 bombillas (PHILIPS TL100W/01-FS72 datecode:0G) para todas las pruebas.
Método:
Las formas del cuerpo del paciente varían considerablemente, de delgadas a obesas, por lo que se seleccionó un cilindro vertical simple como la forma idealizada del cuerpo del paciente. Se consideraron dos cilindros; uno con un diámetro de 12 pulgadas (aproximadamente una cintura de 38 pulgadas), y otro con un diámetro de 24 pulgadas (aproximadamente una cintura de 75 pulgadas). Para medir la irradiancia en la superficie del cilindro teórico, se hizo una plantilla para sostener el sensor del medidor de luz UVB-Banda estrecha en el extremo de un brazo de longitud variable que podía girarse unos 100 ° a cada lado de la línea central del dispositivo, y colocarse junto al transportador en la base, como se muestra aquí.
Para realizar las mediciones de irradiancia, la ventana del sensor del medidor de luz se ubicó a 10 pulgadas de la cara frontal de las bombillas; punto medio del rango de distancia mínima de tratamiento de 8 a 12 pulgadas. En el caso de la Serie E, todos los dispositivos en el ensamblaje se posicionaron para mantener la distancia de 10 pulgadas, formando una curva para rodear el cilindro teórico definido por la trayectoria del sensor del medidor de luz. Los dispositivos se operaron hasta que la irradiancia alcanzó el estado estacionario (aproximadamente 30 minutos), y las mediciones de irradiancia se tomaron cada 5 °, utilizando el transportador debajo del brazo para establecer el ángulo. El voltaje y la frecuencia fueron exactamente los mismos para todas las pruebas, mantenidos por una fuente de alimentación electrónica de alta capacidad. La temperatura ambiente para todas las pruebas fue prácticamente la misma.
Para estimar la potencia entregada, los gráficos de irradiancia producidos se integraron radialmente (el valor de irradiancia UVB-Banda estrecha en cada ángulo de 5 ° sumado, que también es el área debajo de la curva) y se multiplicó por la longitud del arco, que el segmento de 5 ° crea en ese diámetro del paciente. Luego, para facilitar la comparación, los valores de Potencia Entregada se «normalizaron» multiplicando cada uno de ellos por el único número constante que hace que el 1790UVB-NB tenga un valor de 1.0. Los valores normalizados son comparables sólo a los del mismo diámetro corporal idealizado del paciente. Cuando fue necesario y razonable, algunas curvas de irradiancia tuvieron que extrapolarse en sus extremos para hacer las integraciones más completas.
Resultados:
Las mediciones de irradiancia radial se muestran en los siguientes dos gráficos, uno para el cilindro de 12 pulgadas y otro para el cilindro de 24 pulgadas. Los resultados de las integraciones de las curvas en los gráficos (para estimar la potencia entregada de cada dispositivo) se encuentran en la Tabla 1 después de los gráficos.
| Tabla 1 – Resultados totales de energía relativa (integraciones de curvas de irradiancia) |
| Tipo de dispositivo | Configuración del conjunto | Número de bombillas | Potencia suministrada a un diámetro de 12 pulgadas. Paciente idealizado [normalized to 59.6] | Potencia suministrada a un diámetro de 24 pulgadas. Paciente idealizado [normalized to 95.7] |
| Panel plano Solarc 1790UVB-NB | Dispositivo único | 10 | 59.6 [1 .0] | 95.7 [1 .0] |
| Multidireccional (1) Solarc E-Series E720 | 1M | 2 | 21.2 [0 .36] | 29.9 [0 .31] |
| Multidireccional (2) Solarc E-Series E720 | 1M+1A | 4 | 42.0 [0 .70] | 57.8 [0 .60] |
| Multidireccional (3) Solarc E-Series E720 | 1M+2A | 6 | 66.1 [1 .11] | 90.6 [0 .95] |
| Multidireccional (4) Solarc E-Series E720 | 1M+3A | 8 | datos incompletos* | 124.1 [1 .30] |
| Solarc Serie E E720 multidireccional (5) | 1M+4A | 10 | datos incompletos* | 160.3 [1 .67] |
* Las integraciones de cilindros de 12 pulgadas para configuraciones de ensamblaje 1M + 3A y 1M + 4A no se hicieron porque la plantilla del medidor de luz no permitía la rotación completa a los ángulos más altos, lo que hacía que las curvas de irradiancia fueran incompletas y no extrapoladas con mucha confianza. Sin embargo, utilizando una proyección lineal simple, esperamos que las Energías Relativas Totales Normalizadas de 12″ sean de aproximadamente 1.5 para 1M + 3A, y aproximadamente 1.9 para 1M + 4A.
Conclusiones y discusión:
Para responder a la pregunta 1 planteada en el Propósito, los gráficos muestran que un dispositivo multidireccional tiene una distribución de luz UV más uniforme, mejor vista comparando la gran sección plana en la curva de irradiancia E-Series 1M + 4A con la del pico fuerte del 1790UVB-NB. Incluso la configuración de ensamblaje 1M + 1A de 2 dispositivos de la serie E muestra beneficios al inclinar los dispositivos, como lo demuestra la planitud relativa de su curva. Una curva más plana representa una distribución de la luz más uniforme, lo que reduce las posibilidades de sobreexposición localizada y / o la necesidad de que el paciente se reposicione con frecuencia para promediar la dosis.
Para responder a la pregunta 2 planteada en el Propósito, la Tabla 1 muestra que un dispositivo multidireccional puede entregar más luz UV total al cuerpo del paciente, y casi independientemente del diámetro del cuerpo del paciente. Se observa que la configuración de la serie E de 3 dispositivos (1M + 2A) con solo 6 bombillas ofrece aproximadamente la misma cantidad total de luz UVB de banda estrecha que una pantalla plana 1790UVB-NB de 10 bombillas, por lo que se esperaría que los dos dispositivos tuvieran aproximadamente el mismo tiempo total de tratamiento. La Tabla 1 también sugiere que una configuración de la serie E de 10 bombillas puede entregar de 60 a 90 % más luz UVB de banda estrecha que una pantalla plana de 10 bombillas.
Para responder a la pregunta 3 planteada en el Propósito, se ha demostrado que una configuración de 6 bombillas de la serie E de 3 dispositivos que cuesta alrededor de $ 3200 es aproximadamente igual en rendimiento a una solarc 1000 serie de $ 100 modelo 1790UVB-NB. Lamentablemente, no probamos modelos menores de la serie 1000 con menos bombillas, pero ciertamente esperamos que la configuración de 4 bombillas de la serie E de 2 dispositivos 1M + 1A cueste alrededor de $ 2200 para superar al modelo de 4 bombillas Solarc 1000 de la serie Solarc 1000 de $ 1740UVB-NB (que probablemente suspenderemos), y posiblemente incluso el modelo de 6 bombillas Solarc 1000 de $ 2300 1760UVB-NB. Las otras características de la Serie E, como la capacidad de expansión y la portabilidad, son intangibles con un valor conocido solo por el comprador.
La capacidad del dispositivo E-Series Master de $ 1200 para ser utilizado por sí mismo también es obviamente una gran opción para aquellos con un presupuesto limitado, o aquellos que no están seguros de si la fototerapia UVB-Banda Estrecha será efectiva para ellos.
Finalmente, la capacidad de la serie E para expandirse y proporcionar un rendimiento mucho más allá del de una pantalla plana de 10 bombillas brinda a todos los usuarios la opción de construir eventualmente un sistema de muy alto rendimiento. Por ejemplo, en un solo circuito de 120 voltios y 15 amperios, la configuración 1M+4A de la serie E de 10 bombillas puede suministrar entre un 60 y un 90 % más de luz UVB de banda estrecha que la pantalla plana 1790UVB-NB de 10 bombillas.
Por estas razones, creemos que la Serie E es un producto superior, pero también creemos que la Serie 1000 probablemente siempre tendrá un papel; es difícil discutir con más de 20 años de éxito, y los dispositivos de la serie 1000 tienen un menor costo por bombilla.
Otras observaciones:
1. Para la Serie E, y debido a la superposición de la luz entregada desde los dispositivos, vemos que los valores máximos de irradiancia (los picos) aumentan para cada dispositivo agregado, hasta 3 o más dispositivos donde la irradiancia máxima se estabiliza. Por lo tanto, el Manual del usuario de la serie E proporciona diferentes tablas de pautas de exposición y tiempos de tratamiento para 1 dispositivo, 2 dispositivos y 3 o más dispositivos.
2. Los valores de potencia entregada de las pruebas de diámetro de 12 pulgadas y 24 pulgadas se pueden comparar entre sí porque las integraciones se multiplicaron por un factor (la longitud del arco del segmento de 5 °) que representa el área expuesta a la luz. Las pruebas de diámetro de 24 pulgadas muestran valores de potencia entregada mayores que las pruebas de diámetro de 12 pulgadas, que creemos que se deben a que el objetivo es simplemente más grande. Un objetivo de diámetro más pequeño mejora el rendimiento relativo de la serie E multidireccional (como lo demuestran los mayores valores normalizados de la prueba de 12 pulgadas), ya que puede envolver mejor las superficies que se están tratando.
3. Los valores de potencia entregada de la serie E aumentan casi linealmente con el número de dispositivos, que es como se esperaba y evidencia de un experimento exitoso.
4. Debido a que no se montó un cilindro real en los dispositivos para las pruebas, sospechamos que hay una pequeña cantidad de luz reflejada en cruz que está impulsando algunas curvas de irradiancia, en particular las de las pruebas de diámetro de 12 pulgadas, y especialmente para 1M + 4A, ya que sus dos dispositivos más externos apuntan casi directamente entre sí. Si se montara un cilindro real en los dispositivos para imitar un cuerpo humano, bloquearía parte de esta luz reflejada cruzadamente.
Bruce Elliott
P. Ing.