Systèmes de photothérapie multidirectionnels ou à écran plat

Comparaison des performances :

Systèmes de photothérapie multidirectionnels ou à écran plat

Panneau extensible Solarc série E par rapport au panneau Solarc série 1000

Introduction:

Comme discuté dans l'article Comprendre la photothérapie UVB à bande étroite, UVB-Narrowband est devenu le traitement de photothérapie de choix pour le psoriasis, le vitiligo et la dermatite atopique (eczéma). En effet, contrairement aux ampoules UVB à large bande traditionnelles, les ampoules UVB à bande étroite (PHILIPS TL‑01) concentrent un pourcentage très élevé de leur énergie aux longueurs d'onde les plus médicalement efficaces dans la gamme UVB (environ 307 à 313 nm), de sorte que le le patient peut prendre davantage d’UVB thérapeutiques avant d’atteindre le seuil de brûlure cutanée (érythème). Malheureusement, cela signifie que les doses d'UVB à bande étroite sont plus importantes, ce qui ne peut être obtenu qu'en ayant des durées de traitement plus longues ou en utilisant un appareil doté de plus d'ampoules et/ou plus efficace pour transmettre la lumière au corps du patient. Les appareils UVB à bande étroite modernes bénéficient donc grandement des efforts visant à améliorer l’efficacité des appareils.

Définitions:

Temps de traitement: La durée en secondes accordée au patient par position de traitement (telle que face avant, face arrière, côté gauche, côté droit).

Irradiation: Puissance lumineuse par unité de surface ; en photothérapie UVB à bande étroite, généralement avec les unités de milliwatts par centimètre carré (mW/cm^2). L'irradiance est parfois également appelée flux (débit par unité de surface), ou peut-être « intensité » (un luminaire plus lumineux a plus d'irradiation, par exemple comme le font les appareils Solarc série 1000 avec plus d'ampoules).

doser: Énergie lumineuse par unité de surface, en photothérapie UVB-bande étroite, ayant généralement les unités de millijoules par centimètre carré (mJ/cm^2). La dose maximale est limitée par la tendance du patient à se brûler.

Les trois variables ci-dessus sont régies par l'équation :

TEMPS(s)= DOSE(mJ/cm2) / IRRADIANCE(mW/cm2)

Ainsi, pour délivrer une certaine dose, un appareil avec une plus grande irradiance aura un temps de traitement plus court.

Puissance délivrée: Il s'agit d'une valeur relative conçue par Solarc pour représenter la quantité totale de puissance lumineuse UVB à bande étroite délivrée au corps du patient dans n'importe quelle configuration de position de traitement. Il s'agit de la somme intégrée de la valeur de l'irradiance en un point de mesure multipliée par l'élément de surface irradié (calcul). Autrement dit, étant donné que l'irradiance varie autour du corps du patient, il s'agit de chaque valeur d'irradiation mesurée multipliée par la zone couverte par la valeur d'irradiation, puis le tout additionné. L'objectif du concepteur de l'appareil est de maximiser la puissance délivrée, ce qui peut être obtenu en utilisant davantage d'ampoules et/ou en améliorant l'efficacité de la transmission de la lumière produite par l'appareil aux surfaces incurvées de la peau du patient.

Durée de la session: C'est la somme de toutes les durées de traitement au cours d'une séance de photothérapie d'un patient. Par exemple, si le patient donne 1 minute chacun à son recto, son verso, son côté gauche et son côté droit ; la durée de la session est de 4 minutes. La durée de la séance représente le temps total d'allumage des lumières que le patient passe à recevoir son traitement aux rayons UV, et c'est la valeur que nous souhaitons le plus minimiser. La durée de session est inversement proportionnelle à la puissance délivrée (un appareil avec une puissance délivrée plus élevée entraînera une durée de session plus courte). Les appareils qui enveloppent le corps du patient, tels que le Solarc E‑Series, peuvent avoir une durée de session inférieure car moins de positions du patient sont nécessaires pour fournir une couverture complète autour du corps du patient.

Objectif :

Le but de cette étude est de comparer les performances de deux types différents d'appareils de photothérapie UVB à bande étroite pour tout le corps de 6 pieds :
A) Un « Flat-Panel » traditionnel (un seul appareil avec des ampoules disposées côte à côte en ligne) et…
B) Un système « multidirectionnel » (plusieurs appareils interconnectés disposés selon un angle différent les uns par rapport aux autres).
En particulier, pour chaque type de dispositif, cette étude tente de :
1. Mesurez le modèle d’irradiance de la lumière UVB à bande étroite délivrée à la forme idéalisée du corps du patient. Dans quelle mesure les appareils multidirectionnels sont-ils plus efficaces pour répartir uniformément la lumière autour du corps du patient ?
2. À l'aide des résultats de 1., estimez la puissance délivrée sur la forme idéale du corps du patient, qui est inversement proportionnelle à la durée de la séance. Nous voulons maximiser la puissance délivrée afin que la durée de la session soit minimisée. Quelle quantité d'énergie lumineuse supplémentaire les appareils multidirectionnels peuvent-ils fournir en étant positionnés autour du corps du patient ?
3. Quantifiez la rentabilité des deux types d'appareils. Complétez ceci en divisant le coût de l'appareil par la puissance délivrée. Les appareils multidirectionnels sont-ils plus ou moins rentables que les écrans plats ? Un appareil multidirectionnel peut-il utiliser moins d'ampoules qu'un appareil à écran plat, tout en ayant la même durée de session ?

Appareils testés :

Les deux types d'appareils testés étaient :
1. Multidirectionnel: La série Solarc E en cinq (5) configurations d'assemblage: 1M (Appareil Maître seul, 2 ampoules) 1M + 1A (4 ampoules) 1M + 2A (6 ampoules) 1M + 3A (8 ampoules) 1M + 4A (10 ampoules)
2. Écran plat:  La série Solarc 1000 ; modèle 1790UVB‑NB (10 ampoules). Des milliers d'appareils de la série 1000 ont été utilisés avec succès depuis leur introduction en 1992. Ces appareils sont d'excellents candidats à la comparaison car ils ont la même distance de traitement minimale de 8 à 12 pouces ; et les mêmes ampoules, douilles, ballasts et méthodes générales de construction. Le matériau du réflecteur en aluminium anodisé est également le même, mais la série E présente probablement certains avantages grâce aux facettes du réflecteur inclinées pour chaque ampoule, par rapport au réflecteur plat de la série 1000 avec des sections paraboliques au niveau des ampoules les plus extérieures. Le même jeu de 10 ampoules (code de date PHILIPS TL100W/01‑FS72 : 0G) a été utilisé pour tous les tests.

Préparation:

Les formes du corps des patients varient considérablement, de mince à obèse, c'est pourquoi un simple cylindre vertical a été choisi comme forme idéalisée du corps du patient. Deux cylindres ont été considérés ; un d'un diamètre de 12 pouces (environ une taille de 38 pouces) et un autre d'un diamètre de 24 pouces (environ une taille de 75 pouces). Pour mesurer l'irradiance à la surface du cylindre théorique, un gabarit a été réalisé pour maintenir le capteur du photomètre UVB à bande étroite à l'extrémité d'un bras de longueur variable qui pouvait pivoter d'environ 100° de chaque côté de l'axe central de l'appareil, et positionné par le rapporteur sur la base, comme illustré ici.

Pour effectuer les mesures d'irradiance, la fenêtre du capteur du photomètre était située à 10 pouces de la face avant des ampoules ; point médian de la plage de distance minimale de traitement de 8 à 12 pouces. Dans le cas de la série E, tous les dispositifs de l'assemblage ont été positionnés pour maintenir la distance de 10 pouces, formant une courbe pour entourer le cylindre théorique défini par la trajectoire du capteur du photomètre. Les appareils ont été utilisés jusqu'à ce que l'irradiance atteigne un état stable (environ 30 minutes) et des mesures d'irradiation ont été prises tous les 5°, en utilisant le rapporteur sous le bras pour régler l'angle. La tension et la fréquence étaient exactement les mêmes pour tous les tests, maintenues par une alimentation électronique de grande capacité. La température ambiante pour tous les tests était pratiquement la même.

jig1 de test de performance de photothérapie multidirectionnelle Comparaison des performances Solarc
test de performance de photothérapie multidirectionnelle1 Comparaison des performances Solarc

Pour estimer la puissance délivrée, les graphiques d'irradiance produits ont été intégrés radialement (la valeur d'irradiance UVB-bande étroite à chaque angle de 5° additionnée - qui est également la zone sous la courbe) et multipliés par la longueur de l'arc, que le segment de 5° crée à ce diamètre de patient. Ensuite, pour faciliter la comparaison, les valeurs de puissance délivrée ont été « normalisées » en multipliant chacune d'elles par le nombre constant qui donne au 1790UVB-NB une valeur de 1.0. Les valeurs normalisées sont comparables uniquement à celles du même diamètre corporel idéalisé du patient. Lorsque cela était nécessaire et raisonnable, certaines courbes d'irradiance ont dû être extrapolées à leurs extrémités pour rendre les intégrations plus complètes.

Résultats:

Les mesures d'irradiance radiale sont présentées dans les deux graphiques suivants, un pour le cylindre de 12 pouces et un pour le cylindre de 24 pouces. Les résultats des intégrations des courbes dans les graphiques (pour estimer la Puissance Délivrée de chaque appareil) sont dans le Tableau 1 après les graphiques.

test de performance de photothérapie multidirectionnelle 121 Comparaison des performances Solarc
test de performance de photothérapie multidirectionnelle 241 Comparaison des performances Solarc
Tableau 1 – Résultats d’énergie relative totale (intégrations de courbes d’irradiance)
Type de périphériqueConfiguration de l'assemblageNombre d'ampoulesPuissance fournie jusqu'à un diamètre de 12 pouces. Patient idéalisé [normalisé à 59.6]Puissance fournie jusqu'à un diamètre de 24 pouces. Patient idéalisé [normalisé à 95.7]
Panneau plat Solarc 1790UVB‑NBAppareil unique1059.6 [1.0]95.7 [1.0]
Multidirectionnel (1) Solarc E‑Series E7201M221.2 [0.36]29.9 [0.31]
Multidirectionnel (2) Solarc E‑Series E7201M+1A442.0 [0.70]57.8 [0.60]
Multidirectionnel (3) Solarc E‑Series E7201M+2A666.1 [1.11]90.6 [0.95]
Multidirectionnel (4) Solarc E‑Series E7201M+3A8données incomplètes*124.1 [1.30]
Multidirectionnel (5) Solarc E‑Series E7201M+4A10données incomplètes*160.3 [1.67]

* Les intégrations de cylindres de 12 pouces pour les configurations d'assemblage 1M+3A et 1M+4A n'ont pas été réalisées car le gabarit du photomètre ne permettait pas une rotation complète vers les angles les plus élevés, ce qui rendait les courbes d'irradiance incomplètes et non extrapolées avec beaucoup de confiance. Cependant, en utilisant une simple projection linéaire, nous nous attendons à ce que les énergies relatives totales normalisées de 12″ soient d'environ 1.5 pour 1M+3A et d'environ 1.9 pour 1M+4A.

Conclusions et discussion

Pour répondre à la question 1 posée dans l'objectif, les graphiques montrent qu'un dispositif multidirectionnel a en effet une distribution de lumière UV plus uniforme, mieux visible en comparant la grande section plate de la courbe d'irradiance de la série E 1M+4A à celle du fort pic de le 1790UVB-NB. Même la configuration d'assemblage 2M+1A à 1 appareils de la série E présente des avantages en matière d'inclinaison des appareils, comme en témoigne la relative planéité de sa courbe. Une courbe plus plate représente une distribution de lumière plus uniforme, ce qui réduit les risques de surexposition localisée et/ou la nécessité pour le patient de se repositionner fréquemment pour faire la moyenne de la dose.

Pour répondre à la question 2 posée dans l'objectif, le tableau 1 montre qu'un dispositif multidirectionnel peut en effet fournir davantage de lumière UV totale au corps du patient, et ce, presque quel que soit le diamètre du corps du patient. On observe que la configuration à 3 appareils de la série E (1M+2A) avec seulement 6 ampoules fournit à peu près la même quantité totale de lumière UVB à bande étroite qu'un écran plat 10UVB-NB à 1790 ampoules, de sorte que les deux appareils seraient attendus avoir à peu près la même durée totale de traitement. Le tableau 1 suggère également qu'une configuration de la série E à 10 ampoules peut fournir 60 à 90 % de plus Lumière UVB à bande étroite qu'un écran plat à 10 ampoules.

Pour répondre à la question 3 posée dans l'objectif, il a été démontré qu'une configuration à 3 appareils de la série E et à 6 ampoules coûtant environ 3200 2900 $ est à peu près égale en performances à un modèle Solarc 1000 à 10 ampoules de 1790 1000 $, modèle 2UVB-NB. Malheureusement, nous n'avons pas testé les modèles de la série 1 avec moins d'ampoules, mais nous nous attendons certainement à ce que la configuration à 1 appareils de la série E 4M+2200A à 2000 ampoules, coûtant environ 1000 4 $, surpasse le modèle à 1740 ampoules Solarc 2300 de la série 1000, à 6 1760 $. XNUMXUVB-NB (que nous allons probablement abandonner), et peut-être même le modèle XNUMXUVB-NB à XNUMX ampoules Solarc série XNUMX à XNUMX XNUMX $. Les autres caractéristiques de la série E, telles que l'évolutivité et la portabilité, sont des éléments incorporels dont la valeur est connue uniquement de l'acheteur.

La capacité de l'appareil E‑Series Master à 1200 XNUMX $ à être utilisé seul est également évidemment une excellente option pour ceux qui disposent d'un budget limité ou pour ceux qui ne savent pas si la photothérapie UVB à bande étroite sera efficace pour eux.

Enfin, la capacité de la série E à s'étendre et à fournir des performances bien au-delà de celles d'un écran plat à 10 ampoules donne à tous les utilisateurs la possibilité de construire éventuellement un système de très hautes performances. Par exemple, sur un seul circuit de 120 volts et 15 ampères, la configuration à 10 ampoules de la série E 1M+4A peut fournir 60 à 90 % de plus Lumière UVB à bande étroite que l'écran plat 10UVB‑NB à 1790 ampoules.

Pour ces raisons, nous pensons que la série E est un produit supérieur, mais nous pensons également que la série 1000 aura probablement toujours un rôle à jouer ; il est difficile de contester plus de 20 ans de succès, et les appareils de la série 1000 ont un coût par ampoule inférieur.

Autres observations:

1. Pour la série E, et en raison du chevauchement de la lumière délivrée par les appareils, nous constatons que les valeurs d'irradiance maximale (les pics) augmentent pour chaque appareil ajouté, jusqu'à 3 appareils ou plus où l'irradiation maximale se stabilise. Le manuel d'utilisation de la série E fournit donc différents tableaux de directives d'exposition et durées de traitement pour 1 appareil, 2 appareils et 3 appareils ou plus.

2. Les valeurs de puissance délivrée des tests de diamètre de 12 pouces et de 24 pouces peuvent être comparées les unes aux autres car les intégrations ont été multipliées par un facteur (la longueur de l'arc du segment de 5°) qui représente la zone exposée à la lumière. Les tests de diamètre de 24 pouces montrent des valeurs de puissance délivrée plus élevées que les tests de diamètre de 12 pouces, ce que nous pensons être dû au fait que la cible est simplement plus grande. Une cible de plus petit diamètre améliore les performances relatives de la série E multidirectionnelle (comme en témoignent les valeurs normalisées plus élevées du test de 12 pouces), car elle peut mieux envelopper les surfaces à traiter.

3. Les valeurs de puissance délivrée de la série E augmentent de manière presque linéaire avec le nombre d'appareils, ce qui est comme prévu et témoigne d'une expérience réussie.

4. Comme aucun cylindre réel n'a été monté dans les appareils pour les tests, nous soupçonnons qu'il y a une petite quantité de lumière réfléchie croisée qui renforce certaines courbes d'irradiance, en particulier celles des tests de 12 pouces de diamètre, et en particulier pour 1M+4A car ses deux appareils les plus extérieurs pointent presque directement l'un vers l'autre. Si un véritable cylindre était monté dans les appareils pour imiter un corps humain, il bloquerait une partie de cette lumière réfléchie.

Bruce Elliot

ing.