-
Hintergrund
-
Die Erfindung betrifft einen Ballon-Applikator für die Strahlentherapie. Ballon-Applikatoren werden bei der Strahlentherapie verwendet, wenn eine Strahlungsquelle in einen Gewebebereich des Patienten eingeführt wird, um beispielsweise ein Tumorbett nach Entfernung des Tumors von innen mit Röntgenstrahlung zu behandeln.
-
Der Ballon-Applikator umfasst üblicherweise einen Ballon, der aus einem flexiblen Material hergestellt und mit einem Medium befüllbar ist, so dass der Ballon-Applikator in ungefülltem Zustand durch eine kleine Öffnung in das Tumorbett eingeführt und der Ballon anschließend befüllt werden kann. Dadurch kann das forminstabile Tumorbett für die Bestrahlung in eine definierte Form gebracht werden, und es kann ein definierter Abstand zwischen der im Ballon positionierten Strahlungsquelle und dem umgebenden Gewebe eingehalten werden.
-
Ein derartiger Ballon-Applikator ist beispielsweise aus der
US 5,621,780 bekannt. Dieser Ballon-Applikator umfasst einen Schaft, an dessen distalem Ende ein aufblasbarer Ballon angeordnet ist. Der zunächst ungefüllte Ballon kann vom proximalen Ende des Schafts aus nach dem Einführen in das Tumorbett aufgeblasen werden, und die Strahlenquelle kann anschließend in den Schaft eingeführt werden.
-
Allerdings ist mit herkömmlichen Strahlungsquellen, wie beispielsweise Röntgenquellen, und herkömmlichen Ballon-Applikatoren nicht immer eine vollständig isotrope Feldverteilung realisierbar. Infolge dieser unterschiedlichen Dosisabgabe kann es zu einer lokalen Fehlbestrahlung des umliegenden Gewebes kommen.
-
Es wäre daher wünschenswert, einen Ballon-Applikator bereitzustellen, mit dem eine gleichmäßige Bestrahlung des Gewebes ermöglicht werden kann. Weiterhin wäre es vorteilhaft, wenn dieser Ballon-Applikator auch in enge Biopsiekanäle eingeführt werden kann.
-
Überblick über die Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen herkömmlichen Ballon-Applikator für die Strahlentherapie dahingehend zu verbessern, dass einerseits das umliegende Gewebe gleichmäßig bestrahlt werden kann, während andererseits der Ballon-Applikator beim Einführen einen möglichst kleinen Querschnitt aufweist.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Ballon-Applikator gemäß Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung zur Strahlentherapie gemäß Anspruch 11 gelöst.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Ballon-Applikator für die Strahlentherapie einen Ballon, in dem eine Strahlungsquelle platziert werden kann und einen Applikatorschaft, der an dem Ballon angeordnet ist und durch den die Strahlungsquelle in den Ballon eingeführt werden kann. Der Applikatorschaft weist einen Schaftbereich mit erweiterbarem Volumen auf. Dieser Schaftbereich ermöglicht es, das Gewebe, das im Übergang zwischen Ballon und Applikatorschaft am Applikatorschaft anliegt, zu verdrängen.
-
In Gewebebereichen, die in der Nähe des Übergangs zwischen Ballon und Applikatorschaft liegen, ist es schwierig, ein isotropes Strahlenfeld zu applizieren, da durch Absorption des Applikatorschaftes und des Übergangsbereichs von Ballon zu Applikatorschaft eine Anisotropie auftritt. Der erfindungsgemäße Schaftbereich sorgt dafür, dass während der Bestrahlung kein Gewebe in dieser anisotropen Zone vorhanden ist. Es kann somit sichergestellt werden, dass sich das zu bestrahlende Gewebe nur dort befindet, wo ein isotropes Strahlungsfeld mit vorbestimmter Intensität bereitgestellt wird.
-
Um sicherzustellen, dass das Gewebe wirksam aus dem Übergangsbereich von Ballon zu Applikatorschaft verdrängt wird, kann vorgesehen sein, dass der Schaftbereich an den Ballon angrenzt.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann der Schaftbereich durch Einfüllen eines Mediums in seinem Volumen erweiterbar sein. Dadurch kann der Schaftbereich zum Einführen des Ballon-Applikators in einen Patienten, beispielsweise durch einen engen Biopsiekanal, einen geringen Querschnitt aufweisen, und dann vor dem Beginn der Strahlentherapie durch Einfüllen des Mediums in seinem Volumen erweitert werden.
-
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Medium flüssig ist und über eine am Applikatorschaft angeordnete Mediumzufuhr, wie beispielsweise über ein Schlauchsystem, in den Schaftbereich einfüllbar ist. Dadurch kann besonders einfach, beispielsweise mit einer Spritze, Füllmedium eingefüllt und ausgeleitet werden, um das Volumen des Schaftbereichs auf die jeweils gewünschte Größe einzustellen.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann das Volumen des Ballons durch Einfüllen eines Mediums geändert werden, wobei der Applikatorschaft eine Mediumzufuhr für den Ballon aufweist. Dabei kann der Applikatorschaft zwei getrennte Mediumzufuhren aufweisen, um wahlweise den Ballon oder den Schaftbereich zu befüllen, oder es kann eine gemeinsame Mediumzufuhr vorgesehen sein, mit der sowohl der Ballon, als auch der Schaftbereich gleichzeitig befüllt werden können.
-
Es kann vorgesehen sein, dass das erweiterbare Volumen des Schaftbereichs in gefülltem Zustand die Form eines Kreiskegels, eines Zylinders, einer Kugel oder eines Rings aufweist. Durch die entsprechende Gestaltung des Schaftbereichs kann sichergestellt werden, dass das Gewebe in einem gewünschten Bereich verdrängt wird, um einerseits sicherzustellen, dass das zu bestrahlende Gewebe vollständig in eine isotrope Zone des Strahlungsfelds verschoben wird, und um andererseits zu verhindern, dass unnötig Gewebe gedehnt und möglicherweise verletzt wird, welches von der Strahlentherapie mit der verwendeten Strahlungsquelle gar nicht betroffen ist.
-
Der Ballon kann einstückig mit dem Applikatorschaft verbunden sein. Durch eine einstückige Ausführung kann die Dichtigkeit des Ballons für das Füllmedium im Übergangsbereich zwischen Ballon und Applikatorschaft auf besonders einfache Art und Weise sichergestellt werden.
-
Alternativ kann der Ballon an einem distalen Ende des Applikatorschafts angebracht sein. Dadurch können Ballon und Applikatorschaft jeweils einzeln in Hinblick auf Form und Materialeigenschaften optimiert werden, und falls eine lösbare Verbindung zwischen Ballon und Applikatorschaft vorgesehen ist, können für unterschiedliche Anwendungszwecke jeweils unterschiedliche Größen und Formen von Ballon und Applikatorschaft miteinander kombiniert werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann der Applikatorschaft doppelwandig ausgebildet sein, wobei wenigstens ein Bereich der Außenwand des Applikatorschafts den Schaftbereich mit erweiterbarem Volumen bildet. Dadurch kann der Schaftbereich mit erweiterbarem Volumen in den Applikatorschaft integriert werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann der Ballon wenigstens einen Filter umfassen, welcher für die von der Strahlungsquelle abgegebene Strahlung teildurchlässig ist. Dadurch kann das am zu behandelnden Gewebe anliegende Strahlungsfeld an gewünschte Anforderungen angepasst werden. Auch bei der Verwendung eines Filters ist es vorteilhaft, dass durch den erfindungsgemäßen erweiterbaren Schaftbereich das Gewebe aus dem Bereich anisotroper Strahlung verdrängt werden kann.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Strahlentherapievorrichtung bereitgestellt, umfassend eine Röntgenstrahlquelle und einen Ballon-Applikator wir voranstehend beschrieben.
-
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
-
Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Ballon-Applikators;
-
2 eine schematische Darstellung eines Ballon-Applikators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in ungefülltem Zustand von Ballon und Schaftbereich; und
-
3 eine schematische Darstellung des Ballon-Applikators von 2 in gefülltem Zustand von Ballon und Schaftbereich.
-
1 zeigt einen herkömmlichen Ballon-Applikator 1 mit einem Ballon 2, der an einem distalen Ende eines Applikatorschafts 3 angeordnet ist. Der Applikatorschaft 3 umfasst eine Außenwand 4 und einen Kanal 5, durch den eine Strahlungsquelle (nicht gezeigt) in den Ballon 2 eingeführt werden kann. Die minimale Abmessung des Kanals 5 ist hierbei durch den Außendurchmesser der verwendeten Strahlungsquelle bestimmt, und die maximale Abmessung der Außenwand 4 ist durch die Größe des Biopsiekanals oder der Wundöffnung bestimmt, durch welche der Ballon-Applikator 1 eingeführt wird.
-
Der Ballon 2 ist aus einem elastischen Material hergestellt, so dass er beim Einführen durch einen Biopsiekanal komprimiert werden kann. Vor Beginn der Strahlentherapie kann über einen Zufuhrschlauch 6 ein Füllmedium in den Ballon 2 eingeleitet werden, um das (noch komprimierte) Volumen des Ballons 2 in die in 1 gezeigte Form zu vergrößern und um die Form des Ballons 2 zu stabilisieren.
-
Wenn die Strahlungsquelle in den Ballon-Applikator 1 eingeführt und in einer Position 7 im Ballon 2 angeordnet ist, verursacht der Applikatorschaft 3 eine anisotrope Verteilung des am zu behandelnden Gewebe applizierten Strahlungsfelds: Strahlung, die beispielsweise senkrecht zur Längsrichtung des Applikatorschafts 3 abgegeben wird, legt eine kurze Strecke A im Material des Applikatorschafts 3 zurück und eine längere Strecke B im Füllmedium des Ballons 2, bevor sie das den Ballon 2 umgebende Gewebe erreicht. Im Gegensatz dazu legt Strahlung, die unter einem kleinen Winkel relativ zur Längsachse des Applikatorschafts 3 abgegeben wird, eine deutlich längere Strecke A‘ im Material des Applikatorschafts 3 zurück und eine kürzere Strecke B‘ im Füllmedium des Ballons 2, bevor sie Gewebe erreicht, das in der Nähe des Applikatorschafts 3 den Ballon 2 umgibt. Durch die im Allgemeinen unterschiedlichen Absorptionseigenschaften des Materials des Applikatorschafts 3 und des Füllmediums des Ballons 2 ist somit das Strahlungsfeld im Gewebe, das den Ballon 2 umgibt, anisotrop und Gewebe, welches sich in der Nähe des Applikatorschafts 3 befindet, wird mit einer anderen Intensität bestrahlt als Gewebe, welches am Ballon 2 in einem Bereich anliegt, der nicht in der Nähe des Applikatorschafts 3 liegt.
-
Dieser Nachteil herkömmlicher Ballon-Applikatoren 1 wird durch einen Ballon-Applikator 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 2 und 3 gezeigt, behoben. Der erfindungsgemäße Ballon-Applikator 10 umfasst einen Ballon 12, der an einem distalen Ende eines Applikatorschafts 13 angeordnet ist. Der Applikatorschaft 13 umfasst eine Außenwand 14 und einen Kanal 15 zum Einführen einer nicht gezeigten Strahlungsquelle in den Ballon 12.
-
Beim Einführen in ein Tumorbett ist, wie in 2 dargestellt, der Ballon 12 zunächst ungefüllt und hat daher den gleichen oder einen nur geringfügig größeren Durchmesser als der Applikatorschaft 13. Angrenzend an den Ballon 12 ist ein Schaftbereich 19 mit erweiterbarem Volumen vorgesehen, der in ungefülltem Zustand ebenfalls den gleichen oder, wie gezeigt, einen nur geringfügig größeren Durchmesser als der Applikatorschaft 13 hat. Dadurch kann der Ballon-Applikator 10 in seinem ungefüllten Zustand auch einen engen Biopsiekanal problemlos passieren und in ein Tumorbett eingeführt werden.
-
Über eine Mediumzufuhr 16 kann anschließend Füllmedium in den Ballon 12 eingeführt werden, wie voranstehend in Zusammenhang mit 1 beschrieben. Dadurch wird der Ballon 12 in die in 3 gezeigte gefüllte Form gebracht. Die Mediumzufuhr 16 kann innerhalb der Außenwand 14 des Applikatorschafts 13, beispielsweise als Schlauch oder Kanal innerhalb einer doppelwandigen Außenwand 14, angeordnet sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Mediumzufuhr 16 als separate Leitung entlang der Außenwand 14 des Applikatorschafts 13 geführt ist.
-
Wenn eine Strahlungsquelle in den Ballon-Applikator 10 eingeführt ist und sich beispielsweise an Position 17 innerhalb des Ballons 12 befindet, dann kann über eine weitere Mediumzufuhr 18 Füllmedium in einen Schaftbereich 19 mit erweiterbarem Volumen eingeleitet werden. Die Mediumzufuhr 18 kann hierbei als Schlauch oder Kanal innerhalb einer doppelwandigen Außenwand 14 des Applikatorschafts 13 ausgeführt sein, oder kann als separate Leitung außerhalb des Applikatorschafts 13 geführt werden. Weiterhin ist es denkbar, dass die Mediumzufuhr 16 für den Ballon 12 und die Mediumzufuhr 18 für den Schaftbereich 19 integriert ausgebildet sind, um den Ballon 12 und den Schaftbereich 19 gleichzeitig mit Füllmedium zu befüllen.
-
Wenn der Schaftbereich 19 mit erweiterbarem Volumen mit Füllmedium gefüllt ist, wird das den Ballon 12 umgebende Gewebe 20 aus den anisotropen Regionen des Strahlungsfelds (siehe 1) verdrängt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Gewebe 20 mit einer isotropen Strahlungsverteilung bestrahlt wird, wenn der Ballon-Applikator 10 unter die Hautoberfläche 21 eines Patienten eingeführt ist und wenn der Ballon 12 und der Schaftbereich 19 mit Füllmedium gefüllt sind.
-
Somit ermöglicht es der in 2 und 3 gezeigte Ballon-Applikator 10, dass das den Ballon 12 umgebende Gewebe 20 mit einer vorbestimmten Strahlungsintensität behandelt wird, da das Gewebe 20 aus dem anisotropen Bereich des Strahlungsfelds einfach physisch ferngehalten werden kann. Gleichzeitig ermöglichen der Ballon 12 und der Schaftbereich 19 in ungefülltem Zustand eine minimalinvasive Platzierung des Ballon-Applikators 10 im Gewebe 20.
-
Bei dem Ballon-Applikator 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Filter im Ballon 12 angebracht sind, um das am Gewebe anliegende Strahlungsfeld an vorgegebene Spektral- und Intensitätsverteilungen anzupassen. Hierbei wird durch den gefüllten Schaftbereich 19 sichergestellt, dass Gewebe nur in dem Bereich um den Ballon 12 herum anliegt, in dem das durch Filter entsprechend eingestellte Strahlungsfeld appliziert wird. In dem Bereich in der Nähe des Applikatorschafts 13 ist bei der Behandlung das Gewebe durch den Schaftbereich 19 verdrängt, da dort möglicherweise kein Filter vorhanden ist oder das Strahlungsfeld durch das Material des Applikatorschafts verzerrt werden könnte.
-
Gemäß weiterer Ausführungsformen kann der Schaftbereich 19 integral mit der Außenwand 14 des Applikatorschafts 13 ausgeführt sein, so dass der Schaftbereich 19 beispielsweise als dehn- und verformbare äußere Wandschicht einer doppelwandigen Außenwand 14 ausgebildet sein kann. Je nach gewünschtem Einsatzzweck kann der Schaftbereich 19 in gefülltem Zustand unterschiedliche Formen aufweisen, wie beispielsweise die in 3 gezeigte Kreiskegelform, Zylinder-, Kugel- oder Ringform. Alternativ ist es auch denkbar, dass der Schaftbereich 19 eine nicht rotationssymmetrische Form aufweist, mittels derer er in einem nicht rotationssymmetrischen Wundkanal oder Biopsiekanal positioniert und fixiert werden kann.
-
Der Ballon 12 und der Applikatorschaft 13 können integral ausgeführt sein, wobei beispielsweise der Ballon 12 aus einer dehn- und verformbaren äußeren Wandschicht eines doppelwandigen Applikatorschafts 13 gebildet sein kann.
-
Bei der Anwendung zur Bestrahlung von Tumorbetten mit großen Wundöffnungen können der Schaftbereich 19 und/oder der Ballon 12 aus im Wesentlichen formstabilen Material hergestellt sein, wie beispielsweise PET oder Urethan. Auch ein im Wesentlichen formstabiler Ballon 12 und/oder Schaftbereich 19 kann beim Einführen unter die Hautoberfläche 21 des Patienten noch ein wenig komprimiert oder verformt werden. Diese Verformung kann durch Füllen des Ballons 12 und des Schaftbereichs 19 mit Füllmedium wieder rückgängig gemacht werden, um für die Strahlentherapie eine vorbestimmte Form und Lage des Ballon-Applikators 10 im Patienten zu gewährleisten.
-
Um zu ermöglichen, dass der Ballon-Applikator 10 auch durch enge Biopsiekanäle in den Patienten eingeführt werden kann, können der Ballon 12 und/oder der Schaftbereich 19 aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Silikon, hergestellt sein. Dadurch können der Ballon 12 und/der Schaftbereich 19 in ungefülltem Zustand problemlos komprimiert werden, so dass der Ballon-Applikator 10 in ungefülltem Zustand einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen dem Durchmesser des Applikatorschafts 13 entspricht.
-
Durch die Füllung des Ballons 12 und des Schaftbereichs 19 mit Füllmedium kann eine hohe Formstabilität des Ballon-Applikators 10 während der Bestrahlung erreicht werden. Dadurch kann die Strahlungsquelle mit hoher Genauigkeit relativ zum zu bestrahlenden Gewebe positioniert werden.
-
Das Füllmedium kann im Hinblick auf vorteilhafte Absorptionseigenschaften für die verwendete Strahlung, wie beispielsweise niederenergetische Röntgenstrahlung, ausgewählt werden. Der Ballon 12 und der Applikatorschaft 13 mit dem Schaftbereich 19 sind dabei so ausgelegt, dass sie zumindest für die vorbestimmte Behandlungszeit dicht für das verwendete Füllmedium sind. Das Füllmedium kann gasförmig oder flüssig sein. Wegen der Strahlenabsorptionseigenschaften und wegen der geringeren Komprimierbarkeit und damit der höheren Formstabilität kann vorzugsweise flüssiges Füllmedium verwendet werden.
-
Weiterhin kann das Füllmedium und/oder die Materialien des Ballons 12 und/oder des Applikatorschafts 13 so ausgewählt werden, dass der eingeführte und gefüllte Ballon-Applikator 10 in Ultraschall- und/oder in Computertomographie(CT)-Aufnahmen sichtbar ist. Dadurch kann die Position des Ballon-Applikators 10 während einer Behandlung überwacht und notfalls korrigiert werden. Für eine verbesserte Sichtbarkeit des gefüllten Ballon-Applikators 10 in CT-Aufnahmen kann das Füllmedium ein Kontrastmittel umfassen.
-
Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine Strahlentherapie mittels eines in den Patienten eingeführten Ballon-Applikators 10 mit darin befindlicher Strahlungsquelle, wobei durch den Schaftbereich 19 mit erweiterbarem Volumen sichergestellt werden kann, dass sich das zu bestrahlende Gewebe nur dort befindet, wo ein weitgehend isotropes Strahlungsfeld appliziert wird. Durch unterschiedliche Formen des Schaftbereichs 19 kann je nach verwendeter Strahlungsquelle und je nach Einsatzzweck sichergestellt werden, dass nur dort Gewebe verdrängt wird, wo aufgrund der Geometrie von Ballon 12 und Applikatorschaft 13 und aufgrund der Eigenschaften der verwendeten Strahlungsquelle ein anisotropes Strahlungsfeld anliegt.
-
Das Befüllen und Entleeren des Schaftbereichs 19 kann durch die Mediumzufuhr 18 einfach, beispielsweise mit einer Spritze, erfolgen, nachdem der Ballon-Applikator 10 unter die Hautoberfläche 21 des Patienten eingeführt worden ist. In ungefülltem Zustand sind dabei der Schaftbereich 19 und der Ballon 12 komprimierbar, so dass sie der Ballon-Applikator 10 auch durch einen engen Biopsiekanal eingeführt werden kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
