DE102005060834A1

DE102005060834A1 - Magnetfeldapplikator

Info

Publication number: DE102005060834A1
Application number: DE102005060834A
Authority: DE
Inventors: Dietrich H.W. Prof. Dr.med. Grönemeyer; Martin Dr. Busch; Frank Rüdiger; Julia Busch
Original assignee: Groenemeyer Holding & Co GmbH; Gronemeyer Holding & Co KG GmbH
Current assignee: Groenemeyer Holding & Co GmbH; Gronemeyer Holding & Co KG GmbH
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-06-28
Also published as: WO2007071315A1; US20090203954A1; EP1981592A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Magnetfeldapplikator zur Erwärmung von magnetischen oder magnetisierbaren Substanzen oder Partikeln in menschlichem oder tierischem Gewebe mit zumindest zwei Magnetspulen (1) zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes, wobei die Anordnung der Magnetspulen (1) so auf das zu behandelnde Körperteil (2) abgestimmt ist, dass die Magnetspulen (1) auf beiden Seiten des Körperteils (2) liegen und das erzeugte Magnetfeld auf das zu behandelnde Körperteil (2) konzentriert ist. Auf diese Weise wird das Volumen, innerhalb dessen das Magnetfeld erzeugt werden muss, im Vergleich zu Ganzkörperapplikatoren deutlich verringert, was mit einer geringen Leistung des Magnetfeldapplikators zur Erzeugung der gewünschten Magnetfeldstärke verbunden ist. Darüber hinaus lässt sich das magnetische Wechselfeld auf bestimmte Bereiche des zu behandelnden Körperteils (2) fokussieren.

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetfeldappliaktor zur Erwärmung von magnetischen oder magnetisierbaren Substanzen oder Partikeln in menschlichem oder tierischem Gewebe mit mindestens zwei Magnetspulen zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes.
Die Behandlung von Krebs kann auf verschiedene Weise erfolgen, wobei insbesondere die Entfernung eines Tumors auf chirurgischem Wege, die Chemotherapie und die Bestrahlungstherapie zu erwähnen sind. All diese Behandlungsmethoden haben jedoch verschiedene Nachteile. So ist etwa die operative Entfernung eines Tumors bei Krebs in fortgeschrittenem Stadium nach Bildung von Metastasen oder je nach Lage des Tumors nur schwer möglich. Die Chemotherapie andererseits, die häufig mit den sonstigen genannten Verfahren gemeinsam zum Einsatz kommt, wirkt systemisch auf den ganzen Körper und ist daher mit erheblichen Nebenwirkungen verbunden.
Ein weiteres, neueres Verfahren zur Krebstherapie stellt die sogenannte Hyperthermie oder Thermoablation dar, bei der Tumorgewebe auf Temperaturen oberhalb 41°C aufgeheizt wird. Von Hyperthermie spricht man im Temperaturbereich zwischen 41° und 46°C, in dem es zu einem vom Körper unterstützten kontrollierten Abbau des Tumorgewebes kommt. Bei höheren Temperaturen ab etwa 47°C findet eine akute Zerstörung der Zellen durch die hohe Temperatur statt. Ein solcher Prozess wird als Thermoablation bezeichnet.

Bei der Hyperthermie oder Thermoablation ist es beispielsweise aus der DE 199 37 493 C2 bekannt, magnetische oder magnetisierbare Substanzen im Gewebe durch Anlegen eines magnetischen Wechselfeldes zu erwärmen. Hierzu werden zunächst magnetisierbare Substanzen in den Bereich des Tumors eingebracht, wobei es sich z. B. um magnetische Flüssigkeiten handeln kann. Bei anderen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden beispielsweise gemäß der US 5 197 940 Thermoseeds in den Tumorbereich eingebracht, die aus ferromagnetischem Material bestehen. Dieses Einbringen der Thermoseeds erfolgt jedoch in verhältnismäßig aufwendiger Weise chirurgisch.

Die WO 97/43005 A1 schlägt vor, magnetisierbare Mikrokapseln durch den Blutstrom in den Tumorbereich gelangen zu lassen. Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren beschreibt die EP 1 001 811 B1 , derzufolge Eisennanopartikel mit zwei Hüllen versehen werden, wobei die innere Hülle positiv geladene funktionelle Gruppen aufweist, die eine leichte Aufnahme der Nanopartikel in das Innere der Tumorzellen ermöglichen, während die äußere Hülle die positiven Ladungen kompensiert, so dass die Partikel insgesamt nach außen hin neutral oder negativ erscheinen. Letzteres ist wichtig, um eine gute Verteilung der Partikel im Gewebe zu erreichen. Auf diese Weise reichern sich paramagnetische Partikel stark im Tumorgewebe an, so dass durch Anlagen eines magnetischen Wechselfeldes spezifisch das Tumorgewebe erhitzt wird, während benachbartes gesundes Gewebe weitgehend unberührt bleibt.

Eine Hyperthermie-Behandlung lässt sich darüber hinaus auch mit einer Chemotherapie insofern kombinieren, als einige Chemotherapeutika erst bei erhöhter Temperatur ihre volle Wirksamkeit entfalten. Wenn die erhöhte Temperatur lediglich im Tumorgewebe erzeugt wird, gelangt man somit auch zu einer wirkungsvolleren und mit weniger Nebenwirkungen behafteten Chemotherapie.

Bei den bislang bekannten Behandlungen wird ein Ganzkörpermagnetfeldapplikator eingesetzt. Hierbei hat sich als nachteilig herausgestellt, dass eine sehr hohe Leistung benötigt wird, um das Magnetfeld der entsprechenden Frequenz und Amplitude aufzubauen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich daher die Aufgabe, einen Magnetfeldapplikator zur Verfügung zu stellen, mit dessen Hilfe die Behandlung von Tumorgewebe ebenso effektiv durchgeführt werden kann wie gemäß dem Stand der Technik, andererseits jedoch die Leistung, die zur Erzeugung des Magnetfeldes benötigt wird, deutlich reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Magnetfeldapplikator zur Erwärmung von magnetischen oder magnetisierbaren Substanzen oder Partikeln in menschlichem oder tierischem Gewebe mit mindestens zwei Magnetspulen zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes, wobei die Anordnung der Magnetspulen so auf das zu behandelnde Körperteil abgestimmt ist, dass die Magnetspulen auf beiden Seiten des Körperteils liegen und das erzeugte Magnetfeld auf das zu behandelnde Körperteil konzentriert ist.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass die Leistung erheblich reduziert werden kann, wenn man das Volumen, in dem die magnetisierbaren Substanzen, beispielsweise Magnetitpartikel, durch das magnetische Wechselfeld erwärmt werden, verkleinert. Dies ist für viele Bereiche der Tumortherapie im menschlichen Körper möglich, insbesondere bei der Behandlung der Extremitäten und der weiblichen Brust. Entsprechend betrifft die Erfindung insbesondere einen Magnetfeldapplikator, bei dem die Anordnung der Magnetspulen auf die Behandlung einer weiblichen Brust abgestimmt ist, so dass sich das erzeugte Magnetfeld auf diese fokussiert. Ein solcher Magnetfeldapplikator hat in der Medizin eine besondere Bedeutung, da Brustkrebs sehr weit verbreitet ist. Grundsätzlich lässt sich die Erfindung, gegebenenfalls bei etwas anderem Aufbau, jedoch auch zur Behandlung von anderen Körperteilen einsetzen.

Die Magnetspulen können parallel zueinander angeordnet sein, wobei zwischen die Magnetspulen das zu behandelnde Körperteil eingebracht wird. Bei parallel zueinander angeordneten Magnetspulen verlaufen die Magnetfeldlinien parallel zueinander, so dass das an einem bestimmten Ort herrschende Magnetfeld relativ einfach einstellbar ist.

Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, die Magnetspulen in einem gewissen Winkel anzuordnen, so dass die Oberflächen der Magnetspulen parallel zu den Oberflächen des zu behandelnden Körperteils verlaufen. Als Oberflächen der Magnetspulen werden in diesem Zusammenhang die Seiten verstanden, aus denen die Magnetfeldlinien in Richtung des zu behandelnden Körperteils hervortreten. Die Anordnung der Magnetspulen in einem Winkel hat den Vorteil, dass der Magnetfeldapplikator auf diese Weise besser an das zu behandelnde Körperteil angepasst sein kann, insbesondere, wenn es sich um eine weibliche Brust handelt.

Um eine weitere Optimierung des Magnetfeldapplikators zu erreichen, können die Magnetspulen relativ zueinander verschiebbar ausgebildet sein. Auf diese Weise kann beispielsweise die Brust in den Magnetfeldapplikator eingebracht werden, um anschließend die Magnetspulen aufeinander zu zu bewegen, und die Brust so zu fixieren. Ein solcher Magnetfeldapplikator mit verschiebbaren Magnetspulen macht einerseits das Einführen des zu behandelnden Körperteils in den Magnetfeldapplikator einfacher und bewirkt andererseits eine verbesserte Anpassbarkeit auf die entsprechenden Körperteile unterschiedlicher Patienten.

Eine weitere Verbesserung der Einstellbarkeit des Magnetfeldapplikators lässt sich dadurch erreichen, dass die Magnetspulen drehbar gelagert sind. Auf diese Weise lässt sich das Magnetfeld auf bestimmte Positionen fokussieren. Die Behandlung eines Tumors wird somit deutlich spezifischer, da das Magnetfeld gegebenenfalls genau auf den Ort des Tumors fokussiert werden kann, was eine effektivere Behandlung und darüber hinaus eine Schonung des gesunden, den Tumor umgebenden Gewebes bewirkt. Besonders vorteilhaft ist es, die Magnetspulen sowohl verschiebbar als auch drehbar auszubilden. Daneben nimmt die drehbare Ausbildung der Magnetspulen auch Rücksicht auf die speziellen anatomischen Bedürfnisse des einzelnen Patienten.

Vorteilhafterweise umfasst der Magnetfeldapplikator mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens sechs Magnetspulen, so dass sich jeweils mindestens zwei bzw. drei Magnetspulen auf einer Seite des zu behandelnden Körperteils befinden. Idealerweise lässt sich jede einzelne Magnetspule separat drehen und/oder verschieben, um auf diese Weise das Magnetfeld je nach Lage des Tumors auf die Mitte oder einen der Randbereiche des zu behandelnden Körperteils fokussieren zu können.

Die Frequenz des erzeugten magnetischen Wechselfeldes liegt typischerweise in einem Bereich von 10 bis 500 kHz. Besonders bevorzugt zur Anregung von in den Tumor eingebrachten Magnetitpartikeln ist ein magnetisches Wechselfeld von 50 bis 150 kHz, ganz besonders bevorzugt 80 bis 120 kHz, d. h. ein Bereich um ca. 100 kHz.

Selbstverständlich muss das Magnetfeld nicht von reinen Magnetspulen aufgebaut sein, sondern die Magnetspulen können Polkerne, Polschuhe und einen Eisenrückschluss in Form eines Jochs aufweisen, wie es grundsätzlich bei Elektromagneten aus dem Stand der Technik üblich ist. Insbesondere können die Polkerne, das Magnetjoch und/oder die Polschuhe aus Ferriten bestehen, wobei es sich um zusammengesetzte Ferritbausteine handeln kann. Zwischen den einzelnen Ferritplatten können sich dabei Spalten befinden, die der Kühlung dienen.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
1: Einen erfindungsgemäßen Magnetfeldapplikator gemäß einer ersten Ausführungsform;
2: einen erfindungsgemäßen Magnetfeldapplikator gemäß einer zweiten Ausführungform;
3: einen erfindungsgemäßen Magnetfeldapplikator gemäß einer dritten Ausführungform;
4: den Magnetfeldapplikator aus 3 in einer anderen Einstellung.
In 1 ist ein Magnetfeldapplikator dargestellt, bei dem die Magnetspulen 1 parallel zueinander angeordnet sind. Das zu behandelnde Körperteil 2, hier eine weibliche Brust, wird zwischen die Oberflächen der Magnetspulen 1 bzw. daran anschließende Bestandteile des Elektromagneten gebracht, wobei in diesem Fall die Magnetfeldlinien 3 parallel zueinander verlaufen und gleichmäßig das zu behandelnde Körperteil 2 erfassen.
In 2 ist eine ähnliche Ausführungsform des Magnetfeldapplikators dargestellt, die sich jedoch dadurch von der in 1 gezeigten unterscheidet, dass hier die Magnetspulen 1 in einem Winkel zueinander angeordnet sind, so dass der Befeldungsspalt zwischen den Magnetspulen 1 besser auf das zu behandelnde Körperteil 2 abgestimmt ist. In diesem Fall verlaufen die Magnetfeldlinien 3 allerdings nicht gleichmäßig parallel, weshalb das Magnetfeld, dass auf unterschiedliche Bereiche des zu behandelnden Körperteils 2 wirkt, unterschiedlich stark ist.
3 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetfeldapplikators, bei dem die Magnetspulen 1 drehbar ausgebildet sind. Dies hat den besonderen Vorteil, dass das Magnetfeld genau auf den zu behandelnden Tumor abgestimmt werden kann. Beispielsweise kann mit zuvor aufgenommenen Bilddatensätzen aus bekannten bildgebenden Verfahren wie CT und MR die genaue Lage des Tumors bestimmt werden, um anschließend ein optimal auf diesen Tumor abgestimmtes Magnetfeld zu erzeugen. Je nach Einstellung der Magnetspulen 1 variiert somit auch der Verlauf der Magnetfeldlinien 3 durch das zu behandelnde Körperteil 2.
In 4 schließlich wird eine andere Einstellung der Magnetspule 1 im Magnetfeldapplikator aus 3 dargestellt, wobei hier die Magnetspulen 1 so eingestellt wurden, dass das Magnetfeld auf die Mitte des zu behandelnden Körperteils 2 fokussiert wird. Durch entsprechendes Drehen und Verschieben der Magnetspulen 1 lässt sich selbstverständlich das Magnetfeld auch weiter nach links oder rechts bewegen. Zusätzlich sei angemerkt, dass die Magnetspulen 1 neben der hier dargestellten Drehbarkeit um eine Achse senkrecht zur Papierebene auch eine Drehbarkeit um andere Achsen, etwa parallel zur Papierebene aufweisen können, um so das Magnetfeld dreidimensional innerhalb des zu behandelnden Gewebes fokussieren zu können.

Claims

Magnetfeldapplikator zur Erwärmung von magnetischen oder magnetisierbaren Substanzen oder Partikeln in menschlichem oder tierischem Gewebe mit mindestens zwei Magnetspulen (1) zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Magnetspulen (1) so auf das zu behandelnde Körperteil (2) abgestimmt ist, dass die Magnetspulen (1) auf beiden Seiten des Körperteils (2) liegen und das erzeugte Magnetfeld auf das zu behandelnde Körperteil (2) konzentriert ist.
Magnetfeldapplikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu behandelnde Körperteil (2) eine weibliche Brust ist.
Magnetfeldapplikator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspulen (1) parallel zueinander angeordnet sind.
Magnetfeldapplikator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspulen (1) einen Winkel zueinander ausbilden, so dass die Oberflächen der Magnetspulen (1) parallel zu den Oberflächen des zu behandelnden Körperteils (2) verlaufen.
Magnetfeldapplikator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspulen (1) relativ zueinander verschiebbar sind.
Magnetfeldapplikator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspulen (1) drehbar gelagert sind.
Magnetfeldapplikator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld durch Verschieben und/oder Drehen der Magnetspulen (1) auf bestimmte Teile des zu behandelnden Körperteils (2) fokussierbar ist.
Magnetfeldapplikator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldapplikator mindestens vier Magnetspulen (1) umfasst.
Magnetfeldapplikator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldapplikator mindestens sechs Magnetspulen (1) umfasst.
Magnetfeldapplikator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des magnetischen Wechselfeldes 10 bis 500 kHz beträgt.
Magnetfeldapplikator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des magnetischen Wechselfeldes 50 bis 150 kHz, bevorzugt 80 bis 120 kHz beträgt.
Magnetfeldapplikator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspulen (1) Polkerne aus Ferriten aufweisen.