-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Einwirken auf abgegrenzte Bereiche des Körpers eines Patienten.
-
Grundsätzlich sind vielerlei Vorrichtungen bekannt, um dem menschlichen Körper Wärme zuzuführen oder zu entziehen. Im häuslichen Bereich sind etwa eine Wärmflasche zum Erwärmen oder ein mit kaltem Wasser benetzter Waschlappen zum Kühlen von Verbrennungen allseits bekannt. Im medizinischen Bereich sind zusätzlich Vorrichtungen bekannt, die mehr oder weniger punktuell wirken. Der Wärmeeintrag oder -entzug wird dabei auf ein bestimmtes Gewebe konzentriert, das durch die thermische Einwirkung verödet werden soll. Beispielsweise kann flüssiger Stickstoff als Kältemittel auf einer Warze aufgetupft werden, wodurch diese vereist wird und verödet. Auch ist es bekannt, Leberflecken mittels eines Lasers zu entfernen.
-
Zusätzlich zu der Möglichkeit, wie in den genannten Beispielen auf die Oberfläche des Körpers einzuwirken, besteht auch die Möglichkeit, den Wärmeeintrag oder -entzug auf ein weiter innen im Körper liegendes Gewebe zu konzentrieren. Für einen derartigen Wärmeeintrag kann hochintensiver fokussierter Ultraschall (HIFU) verwendet werden und für einen Kälteeintrag ein Kryoablationskatheter. Bei den punktuell einwirkenden Vorrichtungen besteht dabei das Problem, dass Blutgefäße, die im Bereich des zu behandelnden Gewebes vorhanden sind oder zu diesem hin- oder wegführen, immer auch für einen Wärmeabtransport oder Wärmeeintrag sorgen. Dadurch wird die Wirkung der thermisch arbeitenden Vorrichtung vermindert. Weiterhin besteht die Gefahr, dass auch Gewebe, das durch die thermisch arbeitende Vorrichtung an und für sich nicht betroffen ist, durch einen Wärmeabtransport oder Wärmeentzug mittels des Blutes im Blutgefäß, das vom zu behandelnden Gewebe wegführt, beschädigt wird.
-
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, bei der die thermische Wirkung auf abgegrenzte Bereiche des Körpers eines Patienten verbessert ist.
-
Zur Lösung der Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass sie wenigstens ein Wärm- oder Kühlmittel aufweist, das in ein Blutgefäß des Patienten einbringbar oder an einem Blutgefäß des Patienten anbringbar ist, um das Blut in einem Teil des Blutgefäßes, das zu einem zu behandelnden Gewebe hinführt oder von diesem wegführt, zu erwärmen oder zu kühlen.
-
Das Wärm- oder Kühlmittel im oder am Blutgefäß erweitert die Möglichkeiten zum thermischen Einwirken beträchtlich. Zum einen kann das Wärm- oder Kühlmittel als einziges Mittel verwendet werden, um auf das zu behandelnde Gewebe einzuwirken. Das Wärm- oder Kühlmittel kann aber auch dazu verwendet werden, in Zusammenarbeit mit einer weiteren Vorrichtung die thermische Wirkung dieser weiteren Vorrichtung auf das zu behandelnde Gewebe zu verstärken oder die Wirkung der weiteren Vorrichtung auf das umliegende Gewebe abzumildern.
-
Beispielsweise kann auf ein zu behandelndes Gewebe durch Wärmeeintrag eingewirkt werden. Dann kann in oder an ein zu dem zu behandelnden Gewebe hinführenden Blutgefäß ein Wärmmittel eingebracht werden, das das Wärmmittel umgebende Blut erwärmt. Das derart erwärmte Blut fließt dann in das zu behandelnde Gewebe, wodurch thermisch auf dieses eingewirkt wird. Das Wärmmittel kann zusätzlich zu einer sowieso vorhandenen thermischen Ablationsvorrichtung vorgesehen werden, die ebenfalls Wärme in das zu behandelnde Gewebe einträgt. Das vom zu behandelnden Gewebe wegführende Blutgefäß führt die eingetragene Wärme allerdings wieder ab. Um eine Schädigung des nachfolgenden Gewebes durch die abgetragene Wärme zu vermeiden kann dementsprechend im oder am vom zu behandelnden Gewebe wegführenden Blutgefäß ein Kühlmittel vorgesehen sein, das dem Blut die Wärme wieder entzieht. Das Kühlmittel kann unabhängig vom Vorhandensein eines Wärmmittels in Zusammenarbeit mit einer Wärme eintragenden thermischen Ablationsvorrichtung eingesetzt werden.
-
Selbstverständlich ist auch ein von der thermischen Wirkung her gesehener entgegengesetzter Aufbau möglich, wobei im oder am zum ablatierenden Gewebe hinführenden Blutgefäß ein Kühlmittel eingebracht wird und/oder eine zusätzliche mit Wärmeentzug arbeitende thermische Ablationsvorrichtung eingesetzt wird, die direkt auf das zu behandelnde Gewebe einwirkt und/oder im oder am vom zu behandelnden Gewebe wegführenden Blutgefäß ein Wärmmittel vorgesehen wird. Führt mehr als ein Blutgefäß zum zu behandelnden Gewebe hin oder weg, können entsprechend mehr Wärm- oder Kühlmittel eingesetzt werden.
-
Vorzugsweise kann die Vorrichtung eine extrakorporale Ultraschallvorrichtung und eine Einrichtung zum Einbringen von Gasblasen in das Gefäßsystem eines Menschen aufweisen, wobei die Gasblasen als Wärmmittel verwendet werden, indem sie mit der extrakorporalen Ultraschallvorrichtung Wechselwirken.
-
Die Einrichtung kann als Spritze ausgebildet sein und die Gasblasen können aus Kohlendioxid bestehen. Die Ultraschallvorrichtung ist als HIFU ausgebildet, wodurch bereits ein Wärmeeintrag in das Innere des menschlichen Körpers ermöglicht wird. Allerdings erfolgt bei dieser Ausgestaltung der Wärmeeintrag nicht in das zu behandelnde Gewebe selbst, vielmehr wird das zum behandelnden Gewebe hinführende Blutgefäß erwärmt. Im Gegensatz zur herkömmlichen Verwendung erfolgt der Energieeintrag mit einer geringeren Energiedichte, so dass das Blutgefäß nicht ablatiert beziehungsweise verödet wird. Auch ohne die Wirkung der Gasblasen wird das im Blutgefäß befindliche Blut, das von dem HIFU erfasst wird, erwärmt. Durch das Einbringen der Gasblasen, die auch als sogenannte Microbubbles bekannt sind und normalerweise als Kontrastmittel für die Ultraschallbildgebung dienen, verstärken die Wirkung des HIFU auf das Blut noch. Die Wechselwirkung des HIFU mit den Gasblasen verbindet mehrere Vorteile.
-
Die Gasblasen können an jeder zugänglichen Stelle in das Gefäßsystem des Patienten eingebracht werden und verteilen sich über den Blutkreislauf auch im gesamten Körper. Nach Durchlaufen des Blutkreislaufes werden sie über die Lunge wieder ausgeschieden. Im Körper selbst befinden sie sich aber innerhalb des Gefäßsystems. Der HIFU wirkt dagegen auf einen räumlich abgegrenzten Bereich, wobei sich die Wirkung nicht auf das Blut eines Gefäßes beschränken lässt. Vielmehr ist bei einem Wärmeeintrag in das Blut eines Gefäßes auch mit einer Wirkung auf das Gefäßgewebe zu rechnen. Dementsprechend kann das Blut im Blutgefäß, das zum zu behandelnden Gewebe hinführt, nicht so stark erhitzt werden wie es wünschenswert wäre. Die Gasblasen im Blut werden durch den HIFU aber zu Vibrationen angeregt, wodurch das Blut stärker erwärmt werden kann als durch die Verwendung des HIFU alleine. Da die Gasblasen aber nur im Blut vorhanden sind, wird auch nur das Blut selbst stärker erhitzt und nicht die Gefäßwand im erwärmten Bereich. In das zu behandelnde Gewebe, beispielsweise einen Tumor, fließt dann stark erhitztes Blut ein, wodurch der Tumor durch den Hitzeeintrag verödet wird.
-
Durch die Kombination des HIFU mit den Gasblasen wird es möglich, das Blut im Blutgefäß, auf das der HIFU einwirkt, stärker zu erhitzen als das umgebende Gewebe, wodurch auch ein konzentrierter Wärmeeintrag in das zu behandelnde Gewebe stattfindet. Die Wärmewirkung des HIFU ist dabei selbstverständlich auf den Blutgefäßbereich direkt vor dem zu behandelnden Gewebe gerichtet und nicht etwa weit von diesem beabstandet. Dadurch kann der Wärmeeintrag besser auf das zu behandelnde Gewebe, insbesondere im Falle eines Tumors, begrenzt werden als durch die direkte thermische Ablation des zu behandelnden Gewebes mittels des HIFU.
-
In einer weiteren Ausbildung kann die Vorrichtung als Manschette zum Anbringen am Körper eines Patienten ausgebildet sein, wobei die Manschette eine Wärm- oder Kühleinrichtung aufweist, die zum Wärmen oder Kühlen eines Teils des von der Manschette bedeckten Teils des Körpers des Patienten ist. Zur thermischen Wechselwirkung mit einem Blutgefäß ist es nicht nötig, dass sich das Wärm- oder Kühlmittel im menschlichen Körper selbst befindet. Insbesondere bei Blutgefäßen, die direkt unter der Hautoberfläche verlaufen kann das Einbringen des Wärm- oder Kühlmittels in den menschlichen Körper vermieden werden. Im Gegensatz zu einer Wärmflasche, die großflächig und unspezifisch Wärme in den Körper einbringt, ist bei der Manschette vorgesehen, dass die Wärm- oder Kühleinrichtung lediglich einen Teil des von der Manschette bedeckten Teils des Körpers des Patienten wärmt oder kühlt. Im Körperinneren befindet sich dementsprechend im erwärmten oder gekühlten Bereich auch ein Blutgefäß, dessen Blut mittels der Wärm- oder Kühleinrichtung erwärmt oder gekühlt wird.
-
Zur Anpassung an unterschiedliche Körpergrößen und/oder -umfänge kann die Manschette aufblasbar sein und aus einem dehnbaren Material bestehen. Auch kann die Manschette zwei Enden aufweisen und an diesen mittels eines Klettverschlusses oder einer anderen Vorrichtung reversibel verschließbar sein. Die Manschette kann, angepasst an das jeweilige Körperteil, jeden beliebigen Teil des Körpers umschließen, beispielsweise ein Bein, einen Finger, den Bauch, den Brustkorb, den Hals oder auch einen Arm. Die Anpassbarkeit der Manschette bewirkt die Anbringbarkeit an unterschiedlichst geformten Patienten.
-
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Vorrichtung als Manschette zum Anordnen an einem Blutgefäß im Körper eines Patienten ausgebildet sein, wobei die Manschette eine Wärm- oder Kühleinrichtung aufweist, die zum Erwärmen oder Kühlen wenigstens eines Teils des Blutes in dem Blutgefäß, das von der Manschette umschlossen ist, ausgebildet ist. Nicht alle Blutgefäße sind durch außerhalb des Körpers anbringbare Manschetten so erreichbar, dass eine thermische Wechselwirkung zwischen dem Blut im Blutgefäß und einer Wärm- oder Kühlvorrichtung an oder in der Manschette stattfinden kann, ohne das dazwischen liegende Gewebe zu schädigen. In diesem Fall ist die Manschette näher an das Blutgefäß heranzuführen. Die Manschette kann zum Erwärmen einen aufheizbaren Widerstand und zum Kühlen einen Peltierkühler aufweisen. Die Manschette selbst kann nach außen thermisch isolierend ausgestaltet sein, um den Wärmeaustausch in Richtung des Blutgefäßes hin zu begrenzen.
-
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Vorrichtung als Katheter zum Einbringen in das Blutgefäß eines Patienten ausgebildet sein, wobei der Katheter eine Wärm- oder Kühleinrichtung aufweist, die zum Erwärmen oder Kühlen des Blutes, das den Katheter im Blutgefäß umgibt, ausgebildet ist. Der Katheter befindet sich vorteilhafterweise bereits im Blutgefäß und kommt dementsprechend in unmittelbaren Kontakt mit dem ihn umgebenden Blut. Dadurch kann ein direkter Wärmeaustausch zwischen dem Blut und dem Katheter stattfinden. Das Wärm- oder Kühlmittel kann dabei punktuell wirken, der Wärmeaustausch kann aber auch über einen größeren Bereich als einer punktförmige Wärme- oder Kältequelle ausgebildet sein. Insbesondere kann das gesamte distale Ende des Katheters wärmend oder kühlend auf das umgebende Blut einwirken. Auch bei einer großflächigeren Ausbildung des wärmeaustauschenden Bereichs des Katheters ist der Wärmeaustausch auf einen Teil des Blutes im Blutgefäß begrenzt.
-
Zur Beabstandung des Katheters von der Gefäßwand können am Katheter entsprechende, abstandhaltende Vorrichtungen angebracht sein. Beispielsweise können in Umfangsrichtung gleichverteilt, aufblasbare Ballone vorgesehen sein, die aufgeblasen werden, wenn sich der Katheter in der Endposition befindet und dadurch den Katheter von der Gefäßwand beabstanden.
-
Vorzugsweise kann der Katheter zum Erwärmen einen aufheizbaren Widerstand oder zum Kühlen einen Peltierkühler aufweisen. Der aufheizbare Widerstand kann dabei sowohl eine eher punktförmige Wärmequelle darstellen als auch großflächiger außen um den Katheter gewickelt sein, um den Wärmeaustausch mit dem umgebenden Blut auf einer größeren Fläche vornehmen zu können. Der Katheter kann auch gleichzeitig einen Peltierkühler und einen aufheizbaren Widerstand aufweisen, die je nach Einsatzort und -zweck des Katheters betrieben werden.
-
Alternativ oder zusätzlich kann der Katheter wenigstens ein Lumen aufweisen, in das ein Medium, insbesondere eine Flüssigkeit oder ein Gas, einbringbar ist, wobei das Medium zum Heizen oder Kühlen des Katheters verwendbar ist. Da ein Wärmeaustausch lediglich im Bereich des digitalen Endes des Katheters sinnvoll ist, ist das Lumen weitgehend thermisch zu isolieren, so dass der Wärmeaustausch tatsächlich nur im angestrebten Bereich stattfindet. Insbesondere kann der Katheter im Bereich des distalen Endes aus einem Material bestehen, das einen Wärmeaustausch möglichst vereinfacht. Das verwendete Material sollte einen hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweisen und dennoch flexibel sein. Gute Wärmeleitfähigkeiten haben Metalle und Nanoröhren aus Kohlenstoff.
-
Alternativ oder zusätzlich kann der Katheter eine Spule sowie ein Lumen mit einer Öffnung aufweisen, wobei über das Lumen eisenhaltige Partikel in das Blutgefäß einbringbar sind, die zum Erwärmen des den Katheter umgebenden Blutes verwendbar sind. Im Vergleich zu einem IVMRI-Katheter muss die Spule zur Erzeugung stärkerer, wechselnder Magnetfelder ausgebildet sein. Dadurch kann das die eisenhaltigen Partikel enthaltende Blut erwärmt werden.
-
Als eisenhaltige Partikel bieten sich insbesondere alle bekannten eisenhaltigen MR-Kontrastmittel an. Diese werden auch als SPIO (Superparamagnetic Iron Oxides) oder USPIO (Ultrasmall Superparamagnetiv Iron Oxide) bezeichnet.
-
Daneben betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum thermischen Einwirken auf ein Teil des Blutes in einem Blutgefäß eines Patienten. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass ein Wärm- oder Kühlmittel in das Blutgefäß des Patienten eingebracht oder an einem Blutgefäß des Patienten angeordnet wird, um das Blut in einem Teil des Blutgefäßes, das zu einem zu behandelnden Gewebe hinführt oder von diesem wegführt, zu erwärmen oder zu kühlen. Vorzugsweise wird zur Durchführung des Verfahrens eine der bereits beschriebenen Vorrichtungen verwendet.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 eine Ultraschallvorrichtung und ein Wärmmittel,
-
2 eine Ultraschallvorrichtung und ein Kühlmittel,
-
3 einen Katheter in einer ersten Ausführungsform,
-
4 einen Katheter in einer zweiten Ausführungsform,
-
5 einen Katheter in einer dritten Ausführungsform,
-
6 einen Katheter in einer vierten Ausführungsform,
-
7 eine Manschette in einer ersten Ausführungsform,
-
8 eine Manschette in einer zweiten Ausführungsform,
-
9 bis Querschnittsansichten einer Manschette. 11
-
1 zeigt einen Patienten 1 auf einer Patientenliege 2. Das zu behandelnde Gewebe 3 im oder am Körper des Patienten 1 kann sich grundsätzlich an beliebigen Stellen des Körpers befinden, die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren kommen allerdings lediglich zum Einsatz, wenn ein Blutgefäß entweder zum zu behandelnden Gewebe 3 hinführt und/oder wegführt oder wenigstens durch den umgebenden Bereich verläuft. Unter einem hinführenden Blutgefäß 4 wird also ein Blutgefäß verstanden, dessen Blut vollständig im zu behandelnden Gewebe 3 aufgenommen wird. Ist ein zum zu behandelnden Gewebe 3 hinführendes Blutgefäß 4 vorhanden, so existiert selbstverständlich auch ein wegführendes Blutgefäß 5.
-
Es ist bekannt, Gewebe im Inneren eines Patienten 1 mittels HIFU zu veröden. HIFU-fähige Ultraschallvorrichtungen 7 weisen einen Ultraschallkörper 8 auf, mit dem die Feldverteilung des Schalls so manipulierbar ist, dass sich ein maximaler Energieeintrag an einer vorgegebenen Stelle im Körperinneren ergibt. Auf diese Art und Weise wird das zu behandelnde Gewebe 3 direkt verödet.
-
Problematisch ist dieses Vorgehen allerdings, wenn ein zum zu behandelnden Gewebe 3 hinführendes Blutgefäß 4 und ein wegführendes Blutgefäß 5 existieren. Durch diese Gefäße wird einerseits das zu behandelnde Gewebe 3 gekühlt, andererseits wird die in das zu behandelnde Gewebe 3 eingetragene Wärmeenergie in das wegführende Blutgefäß 5 umgebende Gewebe abtransportiert. Daher wird der Ultraschallkopf 8 nicht zum Erwärmen des zu behandelnden Gewebes 3 verwendet, sondern zur Erwärmung des Bluts im hinführenden Blutgefäß 4. Die Erwärmung des Blutes im hinführenden Blutgefäß 4 ohne Schädigung des umliegenden Gewebes und der Gefäßwand wird dadurch erreicht, dass mittels einer Spritze 6 Gasblasen in das Gefäßsystem des Patienten 1 injiziert werden. In Abhängigkeit der Stelle, in der die Gasblasen in das Gefäßsystem eingebracht wurden, verteilen sich diese im Körper des Patienten. Eine Erwärmung des Blutes über die Glasblasen findet allerdings nur dort statt, wo Ultraschallwellen mit den Gasblasen in Wechselwirkung treten. Der Ort der Wechselwirkung kann dementsprechend über die Positionierung des Ultraschallkopfes 8 festgelegt werden. Die Ultraschallwellen, die mittels der Ultraschallvorrichtung 7 erzeugt werden, bewirken eine Vibration der Gasblasen und dadurch eine Erwärmung des die Gasblasen umgebenden Blutes. Gasblasen, die durch Ultraschallwellen in Vibrationen versetzt werden und ohne Schädigung des Patienten in dessen Gefäßsystem appliziert werden können sind hinreichend bekannt. Hierfür können beispielsweise sogenannte Microbubbles verwendet werden, die normalerweise als Ultraschallkontrastmittel dienen. Unterschiede zwischen den einzelnen Ausgestaltungen bestehen in der Hülle und dem Gaskern. Microbubbles mit einer Lipid-Galaktose-Hülle und einer Luftfüllung sind unter dem Handelsnamen „Levovist” bekannt. Es gibt aber auch Microbubbles mit einer Albuminhülle und einem Kern bestehend aus Octafluorpropan.
-
Der Ultraschallkopf 8 wird so ausgerichtet und eingestellt, dass eine Wechselwirkung mit den Gasblasen in dem Teil des hinführenden Blutgefäßes 4 stattfindet, das direkt an den zu behandelnden Bereich 3 angrenzt. So tritt das erwärmte Blut direkt in den zu behandelnden Bereich 3 ein, ohne vorher mit anderem Gewebe Wärme auszutauschen. Diese Anordnung ermöglicht es weiterhin, den Energieeintrag auf das die Gasblasen enthaltende und mit dem Ultraschallkopf 8 beschallte Blut zu konzentrieren, weshalb eine unnötige Erwärmung und dementsprechende Schädigung des umliegenden Gewebes vermieden werden kann.
-
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem HIFU, bei dem dieser das zu behandelnde Gewebe 3 direkt erwärmt. Zum Schutz des an das wegführende Gefäß 5 angrenzenden Gewebes wird in das wegführende Blutgefäß 5 ein Katheter 9 eingebracht. Dieser hat am distalen Ende einen Peltierkühler 10, mit dem das umgebende Blut gekühlt wird. Um ein Anliegen des Peltierkühlers 10 an der Gefäßwand des wegführenden Blutgefäßes 5 zu vermeiden, können am Katheter 9 Abstandshalter vorgesehen sein. Diese können beispielsweise als aufblasbare Ballone realisiert werden, wobei diese Ballone im ungefüllten Zustand innerhalb des Katheters 9 angeordnet sind. Die Ballone werden über Lumina befüllt und sind in Umfangsrichtung gleichmäßig am Katheter 9 verteilt. Die Ballone sind nahe am Peltierkühler 10 anzuordnen, dementsprechend wird der Katheter beziehungsweise der distale Bereich des Katheters 9 in der Mitte des wegführenden Gefäßes 5 gehalten. Die Ballone können auch in den nachfolgenden Ausgestaltungen des Katheters 9 als Abstandshalter eingesetzt werden.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist es auch möglich, den Katheter 9 als Wärmmittel einzusetzen. Hierzu wird der Katheter 9 im hinführenden Blutgefäß 4 so positioniert, dass das distale Ende in unmittelbarer Nähe des zu behandelnden Gewebes 3 ist. An der Spitze oder in unmittelbarer Nähe der Spitze des Katheters 9 befindet sich ein aufheizbarer Widerstand 11, mit dem das die Katheterspitze umgebende Blut erwärmbar ist. Die Wärmeabgabe erfolgt in einem großflächigen Bereich um die Katheterspitze herum, um eine gleichmäßige Erwärmung des umgebenden Blutes zu ermöglichen.
-
Zusätzlich zu dem Katheter 9 als Wärmmittel kann die Ultraschallvorrichtung 7 eingesetzt werden. Statt oder zusätzlich zur Ultraschallvorrichtung 7 kann im wegführenden Blutgefäß 5 ein weiterer Katheter 9 als Kühlmittel angeordnet werden. Es lassen sich somit auch verschiedene Arten, auf das zu behandelnde Gewebe 3 und das Blut in den Blutgefäßen 4 und 5 einzuwirken, miteinander verbinden.
-
Die 4–6 zeigen weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten des Katheters 9. 4 zeigt eine Ausgestaltung, bei der der Katheter je nach verwendetem Medium als Wärm- oder auch als Kühlmittel eingesetzt werden kann. Hierfür befindet sich im Katheter 9 ein Lumen 12, das mit einem Medium befüllt werden kann. Als Medium wird vorzugsweise eine außerhalb des Körpers erwärmte oder gekühlte Flüssigkeit verwendet. Idealerweise ist das Lumen in einen nicht isolierten Abschnitt 13 und einen thermisch isolierten Abschnitt 14 aufgeteilt, so dass ein Wärmeaustausch zwischen der Flüssigkeit im Lumen und dem Katheter lediglich im Bereich der Spitze des Katheters stattfindet. Über das Lumen 12 kann ein großflächiger Wärmeaustausch über die gesamte Spitze des Katheters erfolgen.
-
Statt einer Flüssigkeit kann auch ein Gas oder ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch oder eine Flüssigkeit mit Festkörperpartikeln verwendet werden. Aufgrund des geringen Volumens des Lumens 12 ist auch die durch die Flüssigkeit bevorratete Wärmekapazität relativ gering. Daher ist es vorteilhaft, wenn als Flüssigkeit ein chemisches Reagenz verwendet wird, das aufgrund der chemischen Reaktion zur Wärmeabgabe oder zum Wärmeentzug fähig ist. In diesem Fall kann über die Flüssigkeit eine größere Wärmekapazität in das Blut eingetragen oder aus dem Blut entnommen werden als es durch das einmalige Aufwärmen außerhalb des Körpers möglich ist.
-
Um das Problem der zu geringen Wärmekapazität des Mediums im Lumen 12 zu umgehen, können auch mehrere U-förmige Lumina 12 im Katheter 9 verwendet werden, wie 6 zeigt. Die Lumina werden ringförmig angeordnet und haben aufgrund der U-Form einen Bereich, in dem das Medium zur distalen Spitze des Katheters 9 hinläuft und einen Bereich, in dem das Medium von der Spitze wegläuft. Der hinlaufende Teil ist jeweils an der Außenseite angeordnet, während der weglaufende Teil im Katheterinneren vorzufinden ist. Die Fließrichtung des Mediums wird durch die Pfeile 24 angedeutet.
-
Auch bei dieser Ausgestaltung weisen die Lumina 12 einen nicht isolierten Abschnitt 13 und einen thermisch isolierten Abschnitt 14 auf, um den Wärmeaustausch auf den Bereich der Spitze des Katheters 9 zu beschränken.
-
6 zeigt einen weiteren Katheter 9 mit einem Lumen 12. Die thermische Isolierung des Lumens 12 ist dabei veränderlich, was durch die veränderliche Dicke der thermischen Isolation dargestellt wird. Das heißt, dass an der Spitze des Katheters das Lumen nicht isoliert ist, im darauffolgenden Bereich eine geringe Isolation aufweist, die in den folgenden Abschnitten immer stärker wird. Dadurch lässt sich ein Wärmeaustauschgradient herstellen, der sich in einem Temperaturgradienten niederschlägt. Der Katheter wird an der Spitze also am stärksten erwärmt, während die Erwärmung mit zunehmendem Abstand von der Spitze abnimmt. Ab einem vorgegebenen Abstand von der Spitze findet kein Wärmeaustausch zwischen dem Medium im Lumen 12 und dem Katheter 9 mehr statt.
-
Auf diese Art und Weise wird erreicht, dass das Blut, das näher am zu behandelnden Gewebe 3 am Katheter 9 vorbeifließt, stärker erwärmt wird als das Blut, das noch weiter vom zu behandelnden Gewebe 3 entfernt ist. Dies dient dem Schutz der Gefäßwand im Bereich der Spitze des Katheters 9.
-
In den in den 4–6 beschriebenen Ausgestaltungen kann der Katheter jeweils als Wärm- oder Kühlmittel verwendet werden. Die Wirkung ergibt sich alleine aus der Temperatur des Mediums im Lumen 12.
-
In einer alternativen Ausgestaltung hat der Katheter 16 eine Öffnung 15, über die ein Medium direkt in das Blut einbringbar ist. Dieses Medium enthält eisenhaltige Partikel. Eisenhaltige Partikel, die in das Gefäßsystem des Menschen gefahrlos eingebracht werden können, sind bereits als Kontrastmittel für die MR-Bildgebung bekannt. Um eine Erwärmung des die eisenhaltigen Partikel enthaltenden Blutes zu erreichen, befindet sich in der Spitze des Katheters 9 eine Spule 16. Diese erzeugt ein Magnetfeld, wodurch das Blut über die Eisenpartikel erwärmt wird. Zum Anlegen bestimmter vorgegebener Gradientenfelder können auch mehrere Spulen 16 vorgesehen sein, wobei das insgesamt erzeugte Gradientenfeld durch Bestromung der einzelnen Spulen 16 veränderbar ist. Mittels drei orthogonaler Spulen 16 sind beliebige Gradientenfelder erzeugbar.
-
Um das die Katheterspitze umgebende Blut in einem sinnvollen Temperaturbereich erwärmen zu können, das heißt wenigstens um mehrere Grad Celsius, müssen die Eisenpartikel im Medium 15 höher konzentriert sein als es bei einer Verwendung der Eisenpartikel als Kontrastmittel für die Magnetresonanzbildgebung der Fall wäre. Statt einer oder mehrerer Spulen 16 können auch die Spulen einer herkömmlichen Magnetresonanzeinrichtung verwendet werden. In diesem Fall dient der Katheter 9 lediglich dem Zuführen der eisenhaltigen Partikel, zum Erwärmen der Partikel ist der Patient 1 in einer Magnetresonanzeinrichtung anzuordnen. In diesem Fall kann die Erwärmung des Blutes gleichzeitig mit temperatursensierenden, bildgebenden Magnetresonanzverfahren überwacht werden.
-
Neben einem Einsatz eines Wärm- oder Kühlmittels im Blutgefäß selbst ist auch ein Erwärmen beziehungsweise Abkühlen des Blutes im Blutgefäß von außen möglich. Hier ergibt sich eine weitere Unterscheidung dahingehend, dass das Wärm- oder Kühlmittel innerhalb und auch außerhalb des Körpers angeordnet sein kann.
-
8 zeigt eine Ausgestaltung eines außerhalb des Körpers angebrachten Wärmmittels in Form einer Manschette 20. Diese ist um den Finger 17 des Patienten 1 geführt. Am Finger 17 befindet sich eine Warze 18, die mit einer Kühleinrichtung 19 vereist wird. Zum Schutz des umliegenden Gewebes im Finger 17 befinden sich in der Manschette 20 zwei aufheizbare Widerstände 11, mit denen sowohl das Blut im hinlaufenden Blutgefäß 24 wie auch im weglaufenden Blutgefäß 25 erwärmt wird. Die Erwärmung sowohl des hinlaufenden Blutgefäßes 24 wie auch des weglaufenden Blutgefäßes 25 ist in diesem Fall sinnvoll, da das hinlaufende Blutgefäß 24 nicht direkt zum zu behandelnden Bereich 3, der in diesem Fall in der Warze 19 besteht, führt, sondern lediglich daran vorbeiläuft. Statt zweier aufheizbarer Widerstände 11 kann die Manschette 20 auch lediglich einen aufheizbaren Widerstand 11 aufweisen, um lediglich das hinlaufende Blutgefäß 24 oder das weglaufende Blutgefäß 25 zu erwärmen. Die Anzahl der aufheizbaren Widerstände 11 hängt dabei vom Einsatzort der Manschette 20 ab. Grundsätzlich ist für jedes Blutgefäß ein eigener aufheizbarer Widerstand 11 vorzusehen. Da die Anzahl und die Anordnung der Blutgefäße von Mensch zu Mensch variiert ist es daher besonders nützlich, eine Vielzahl von aufheizbaren Widerständen 11 umfangsverteilt an der Manschette 20 anzuordnen, die einzeln ansteuerbar sind und somit gezielt erwärmt werden können. Dadurch wird es möglich, gezielt das Blut in einzelnen Blutgefäßen zu erwärmen ohne den gesamten Finger 17 großvolumig zu erwärmen.
-
9 zeigt eine Leber 21, in der sich ein Tumor 22 befindet. Zu diesem führt das Blutgefäß 4, um das eine Manschette 23 gelegt wurde. Im Querschnitt kann die Manschette 23 unterschiedlichste Formen aufweisen, um an verschiedene Gefäße angebracht werden zu können. Derartige Ausgestaltungen ergeben sich aus den 10–12.
-
10 zeigt eine Manschette mit einer Hufeisenform, während aus 11 eine Halbkreisform hervorgeht. Für eine voll umfängliche Bedeckung des Blutgefäßes 4 kann wie 12 zeigt auch die Verbindung zweier halbkreisförmiger Manschetten vorgenommen werden. Unabhängig von der Ausgestaltung der Manschette 23 im Einzelfall weist diese einen aufheizbaren Widerstand 11 und/oder eine Peltierkühler 10 auf, um das Blut im hinführenden Blutgefäß 4 erwärmen oder abkühlen zu können. Je nach dem ob der Tumor 22 durch Hitze verödet oder vereist werden soll kann das jeweilige thermische Einwirken mit der Manschette 23 grundsätzlich bewirkt oder unterstützt werden. Zusätzlich zur Manschette 23 können also zusätzliche Erwärmungs- oder Kühl- beziehungsweise Vereisungsvorrichtungen zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann zusätzlich zur Manschette 23 eine HIFU-fähige Ultraschallvorrichtung 7 eingesetzt werden, wobei die Manschette 23 am hinführenden Gefäß 4 das Blut im Inneren des Gefäßes 4 erwärmt. Analog zu den bereits bezüglich des Katheters 9 besprochenen Ausgestaltungen kann auch in diesem Fall am wegführenden Gefäß 5 eine Manschette 23 mit einem Peltierkühler 10 angeordnet werden.
