DE10204818A1

DE10204818A1 - Gerät und Verfahren zur Beladung von Implantationshohlnadeln mit Strahlungsquellen aus Strahlungsquellenketten zur interstitiellen Brachytherapie von Gewebe

Info

Publication number: DE10204818A1
Application number: DE10204818A
Authority: DE
Inventors: Edgar Loeffler; Guenther Mondry; Florian Bornschein; Andreas Mueller
Original assignee: Eurotope Entwicklungsgesellschaft fur Isotopentechnologien mbH
Current assignee: Eckert and Ziegler Bebig GmbH
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: US20040111004A1; FR2835437A1; US7118523B2; DE10204818C2; FR2835437B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gerät und ein Verfahren zur Beladung vin Implantationshohlnadeln mit Strahlungsquellen aus Strahlungsquellenketten und eine Strahlungsquellenkette zur interstitiellen Brachytherapie von Gewebe. DOLLAR A Die Aufgabe der Erfindung, ein Gerät und ein Verfahren zur Konfektionierung und Zuführung von Strahlungsquellen aus Strahlungsquellenketten und eine Stahlungsquellenkette zur interstitiellen Brachytherapie von Gewebe zu entwicklen, mit denen eine einfache und sichere Handhabung bei der Zuführung von für eine Implantation vorherbestimmten, genau dosierten Menge von zusammenhängenden Strahlungsquellen (Seeds) ohne Restabfälle und gegebenenfalls von Abstandshaltern in Hohlnadeln, die sich innerhalb oder außerhalb eines zu behandelnden Gewebes befinden, gewährleistet werden, ohne dabei einen manuellen Eingriff vornehmen zu müssen, wobei durch den konstruktiven Aufbau eine sichere Führung und ein reibungsarmer Durchgang der zusammenhängenden Seeds durch Hohlnadeln, eine Minimierung der Störanfälligkeit und eine optimale Reinigung bzw. Sterilisation und ein zuverlässiger Strahlenschutz gegeben sein sollen, wird u. a. durch ein Gerät gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens ein gelagertes, antreibbares, zylinderförmiges Magazin (10) zum Aufwickeln der Strahlungsquellenkette (1), mindestens ein Antriebssystem für den Transport der Strahlungsquellenkette (1) von dem Magazin (10) in ein Führungssystem (12) zur Zuführung der Strahlungsquellenkette ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät sowie ein Verfahren zur Konfektionierung und zur Zuführung von Strahlungsquellen aus Strahlungsquellenketten und eine Strahlungsquellenkette gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 22 und 29.
Das Gerät soll die Konfektionierung und Zuführung der Strahlungsquellen vereinfachen und sicherer ausführen lassen.

Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen für die permanente, interstitielle Brachytherapie von Gewebe mittels Strahlungsquellen bekannt.

In der US 5,242,373 stellt Scott ein Instrument zur Implantation von radioaktiven Seeds in den Körper vor, das aus mehreren Komponenten besteht: einer statischen, dünnen Stützstange oder Stützkolben und einer weiteren dünnen Stange (Mandrin), welche durch zwei Klemmblöcke in einem konstanten Abstand gehaltenen wird. Der Mandrin ist mittels durchgehender Bohrungen in den Klemmblöcken in longitudinaler Richtung beweglich. Ein Block fungiert als Stopper, der andere als bewegliche Schienenführung für den Mandrin. Des weiteren wird ein längliches Magazin benutzt, das ebenfalls mit einem durchgehenden Bohrungskanal, in dem sich mehrere Seeds in einem bestimmten Abstand befinden, ausgestattet ist. Der Seedabstand wird durch Zwischenstücke aus bioresorbierbarem Material generiert. Das Gesamtsystem wird komplettiert durch Implantationshohlnadeln, die in das zu behandelnde Gewebe eingestochen werden.

Die Anwendung vollzieht sich schrittweise: Nach dem Einstechen der Hohlnadel in die gewünschte Geweberegion wird mittels eines Adapters das mit radioaktiven Seeds befüllte Magazin derart an die Hohlnadel angeschlossen, dass beide Durchgangskanäle übereinander passend ausgerichtet sind. In das proximale Ende des Magazins wird anschließend die Mandrinspitze eingeführt und mit dem beweglichen Führungsblock entlang der Hauptstange bis an den Stopper geschoben. Hieraus resultiert eine Zuführung des gesamten Magazininhaltes bis in die Spitze der Hohlnadel. Die zu Beginn jeder Magazinzuführung erfolgende Einstellung des Abstandes zwischen dem Stopper und dem beweglichem Führungsblock, also der Schublänge, ist somit ein kritischer Parameter für eine korrekte Seedzuführung in die Nadelspitze.

Anschließend wird das nunmehr leere Magazin entlang des Mandrins langsam bis zum Stopper zurückgezogen. Durch die Kopplung zwischen Magazin und Nadel wird auch die Hohlnadel aus dem Körper zurückgezogen und die Seeds und Abstandshalter verbleiben im Körper des Patienten.

In der US 5,860,909 wurde dieser Ansatz weiterentwickelt. Im Unterschied zur US 5,242,273 besteht dieses System aus einer Konfiguration von gegeneinander verschiebbaren Elementen innerhalb nur einer Bewegungsachse.

Der Applikator umfasst eine Hohlnadel, die in der üblichen Weise in die Prostata eingestochen wird. Durch einen Federverschluss wird die Nadel mit einem Spannfutter verbunden, welches sich verschiebbar auf einem Grundkörper des Applikators befindet. Der Grundkörper verbleibt, bezogen auf die Ausrichtung zum Patienten und für die Dauer der Implantation, stationär. Ein Seedmagazin, welches hier keine Abstandshalter, sondern ausschließlich radioaktive Strahler enthält, wird in einer vorbestimmten Ausrichtung senkrecht zur Bewegungsachse in das Spannfutter gesteckt. Die Seeds werden im Magazin durch eine Federklemme gehalten, die dafür sorgen soll, dass sich jeweils ein Seed in einem durch zwei gegenüberliegende Bohrungen gebildeten Durchgangskanal befindet. Mit Hilfe eines Mandrins, der durch den nach dem Zusammenschluss gebildeten Applikationskanal fährt, wird ein Seed durch den Hohlraum des Applikators bis zur Spitze der eingerasteten Nadel befördert.

Für die relative Bewegung des Spannfutters zum Grundkörper stehen vorgegebene Raster verschiedener Abstände zur Verfügung, um die Nadel relativ zum Applikatorkörper bei konstanter Position des Mandrins zurückzuziehen und somit ein Seed im Inneren der Prostata abzulegen. Die Nadelspitze befindet sich anschließend im vorher festgelegten Abstand zu dem ausgeworfenen Seed. Die Zuführung der gewünschten Anzahl von Strahlern in die Nadelspitze wird durch das wiederholte Zurückziehen und Vorschieben des Mandrins realisiert, wobei jeweils ein Seed durch die Federkraft im Magazin in den Einschubkanal gelangen soll.

Ein Nachteil dieser Systeme besteht in der mangelnden Zuverlässigkeit. So kann es zu einem Verklemmen der Strahler im Magazin kommen oder einem Verbiegen des Mandrins, so dass der Eingriff unter- bzw. abgebrochen oder ein neues Magazin oder Applikator verwendet werden muss. Außerdem können mehreren Seeds an dieselbe Stelle implantiert werden.

Ein weiterer Nachteil besteht in der Notwendigkeit mehrere Magazine verwenden zu müssen, da ein solches Magazin nur maximal 15 Seeds aufnehmen kann, jedoch bis zu 100 Seeds - in Abhängigkeit der Prostatagröße - für eine Operation benötigt werden.

Eine faseroptische Überwachung des Seedauswurfes ist in WO 97/22379 beschrieben. Das dortige Implantationssystem besteht aus einer integrierten Hohlnadel mit einer durchgehenden Bohrung, die eine Seedzuführung ermöglicht. Eine ebenfalls in das System integrierte dünne Stange besitzt eine Länge derart, dass im System magazinierte Seeds aus dem System durch die Nadel hindurch im Gewebe implantiert werden können. Ein kombiniertes optisches Modul bietet eine visuelle Unterstützung für den behandelnden Arzt, indem Ausführung und Ergebnis des Seedabwurfes kontrolliert werden können.

Die Bedienung erfolgt manuell mit einem Zughebel, der an einem Griff befestigt ist und die Implantation der Seeds steuert.

Die Strahler sollten ihren Implantationsort nach der Operation nicht verändern, jedoch ist eine solche Seedbewegung im Körper bekannt. Auch wenn der Verlust von einzelnen Seeds nicht unbedingt einen großen Qualitätsverlust bezüglich der verabreichten therapeutischen Dosis auf das Organ nach sich zieht, ist man trotz allem bestrebt, Vorfälle solcher Art zu unterbinden, da einzelne Seeds über die Urethra ausgeschieden werden können.

Im Gegensatz zu der Verwendung von einzelnen, losen Seeds existiert eine weitere Methode, in der die Implantate in einer fest verbundenen Konfiguration mittels der Verwendung eines bioresorbierbaren Materials (z. B. chirurgisches Nahtgut), in welches die Quellen eingebracht sind, ins Gewebe eingesetzt werden. Dadurch soll dem obigen Risiko der Seedwanderung im Körper entgegengewirkt werden.

Diese Art von Seedketten oder -schnüren werden beispielsweise aus den Strahlern selber, eventuell zusätzlichen Abstandshaltern sowie einem resorbierbaren Material, in das die Implantate eingeschlossen sind und zusammengehalten werden, gebildet.

Bereits in dem Artikel von Palos et al. (Int. J. Rad. Oncol. Biol. Phys. 1980, Vol. 6, pp. 381-385) beschreibt der Autor detailliert das Einbringen von Seeds in resorbierbares Nahtmaterial zur permanenten Implantation in erkranktes Gewebe.

In einem weiteren Artikel von Scott (Surgery, Gynecology & Obstetrics, 1976, Vol. 142, pp. 667-670) werden verschiedene Implantationsmethoden für die Anwendung von Iod-125 Seeds in resorbierbarem Vicryl-Nahtgut vorgestellt, welche jedoch alle mit einem relativ hohen manuellen Aufwand verbunden sind.

In dem EP 0 292 630 präsentiert Horowitz mehrere Zuführsysteme für die Bestrahlungstherapie diverser Anwendungen, unter anderem auch für die interstitielle Brachytherapie von Prostatakarzinomen. In einer hervorgehobenen Ausführung werden die radioaktiven Seeds in einem bioresorbierbaren Material der bereits erwähnten Art in einer vorbestimmten Anordnung (z. B. axial) eingebracht. Die Trägersubstanz sollte vorzugsweise ein bis vierzehn Tage ihre Stabilität behalten und innerhalb von 70 bis 120 Tagen nach der Implantation im Gewebe absorbiert sein.

Die Quellenform kann beispielsweise als Nadel bzw. als Zylinder mit einer - bezogen auf den Durchmesser - wesentlich größeren Länge mit einer flach zulaufenden Spitze ausgeführt werden. Hierbei sind wiederum verschiedene Mechanismen bezüglich der Zusammensetzung und Konfektionierungsmethode aufgeführt. Die Bereiche zwischen den Seeds können mit entsprechenden Vertiefungen, welche als "Sollbruchstelle" fungieren, versehen sein. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Segmente aus vom Trägermaterial umhüllten Seeds derart zu bilden, dass mittels zueinander passenden bodenseitigen Vertiefungen und kopfseitigen Erhöhungen (mit einem etwas geringeren Durchmesser) die gewünschte Strahlerform durch Zusammenstecken entsteht. In einer anderen Ausführung werden Seeds und Abstandshalter aus bioresorbierbarem Material in einen Hohlschlauch aus obigem Trägermaterial eingeführt, dessen Spitze wiederum punktförmig ausgearbeitet ist.

Eine wesentliche Eigenschaft des Trägermaterials besteht in der Härte des resultierenden Strahlers, derart, dass er kontrolliert und in einer geradlinigen Bewegung, ohne durch Deformationen diesen Vorgang zu behindern oder zu erschweren, in das Tumorgewebe eingeführt werden kann.

Langton legt in EP 0 668 088 einen Apparat und eine Methode zur Herstellung bzw. Behandlung einer Trägeranordnung für radioaktive Seeds offen. Der Seedträger besteht wiederum aus bioresorbierbarem Material, beispielsweise aus geflochtenem Vicryl mehrerer Fasern.

Der Apparat besteht aus einem stabförmigen Behältnis, welches eine durchgehende, Fläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich darin Vertiefungen konstanten Abstandes - für die Seeds einerseits sowie (dazwischenliegend) für das Nahtmaterial andererseits - befinden, so dass die gesamte Strahlerkette eingepasst werden kann.

Eine Schutzhülle, geeignet, um die von den Seeds emittierte ionisierende Strahlung zu absorbieren, kann über die Anordnung geschoben werden.

Eine wesentliche Intention dieser Anordnung besteht darin, das vorgefertigte Trägermaterial mit den umschlossenen Seeds in der obigen Vertiefungsform zu fixieren, so dass der Abstand zwischen den Seeds konstant bleibt. Anschließend wird die gesamte Anordnung einem spezifischen thermischen Prozess unterzogen. Als Konsequenz gewinnt die umhüllte Strahlerkette eine spezifische Steife, die von Prozessparametern (Temperatur, Druck, Zeit, etc.) abhängt. Durch die vorgegebenen Abstände der Seedvertiefungen behalten die Strahler während und nach dem thermischen Prozeß ihren Abstand. Die gewonnene Festigkeit dient der verbesserten Handhabung beim Umgang der Seedkette, insbesondere während des Einführens in eine Hohlnadel.

Im zunehmenden klinischem Einsatz zeigte sich jedoch bald ein gravierender Nachteil dieser Ausführung: Dieser besteht darin, dass es hierbei zu Verstopfungen der Seedkette innerhalb der Implantationshohlnadel kommen kann, insbesondere dann, wenn Flüssigkeiten (z. B. Blut) in das Nadelinnere eindringen und mit den Strands in Berührung kommen. Eine exakte Platzierung innerhalb der Prostata wird dadurch erschwert. Es kommt außerdem zu Verzögerungen während des Eingriffes und die Menge an unbrauchbar gewordenen Strands wirkt sich negativ auf die Kosten der Operation aus.

Es besteht deshalb der Bedarf für eine Anordnung aus zusammenhängenden radioaktiven Seeds, die dahingehend optimiert wird, eine sichere Führung und einen reibungsarmen Durchgang durch Hohlnadeln zu gewährleisten.

Ein weiterer Nachteil der Ausführung nach EP 0 668 088 besteht in der Handhabung bezüglich Vorbereitung und Umgang mit den Strahlerketten nach der Auslieferung an die Anwender: Der oben beschriebene Container enthält maximal 10 Seeds. Um eine Implantation vorzubereiten, besteht die Notwendigkeit, gemäß des Operations- und Dosisplans, die benötigte Anzahl an Seeds zu konfektionieren. Dazu müssen - nachdem die äußere Hülle des Containers entfernt ist - manuell die Verbindungen zwischen den Seeds durchtrennt werden, um die nach dem Dosisplan gewünschte Anzahl von der Seedkette abzuschneiden und zu entnehmen. Hierbei kommt es zu einer Strahlenbelastung des Personals, welches diese Implantationsvorbereitungen durchführt.

Schließlich wird in der PCT Anmeldung WO 00/64538 von Reed ein weiterer radioaktiver Strahler für die Brachytheraple vorgestellt. Das verwendete Trägermaterial soll bioresorbierbar, im Wesentlichen steif und in der Form eines länglichen homogenen Stranges ausgeführt sein. Es werden des weiteren diverse Methoden zum Einbringen und Fixieren der Seeds beschrieben.

In EP 1 070 519 beschreibt Kindlein ein modulares Gerät sowie eine Methode, die Einzelseeds und Abstandshalter aus separaten kreisförmigen Magazinen prozessorgesteuert in Hohlnadeln einführt, welche bereits in der vorbestimmten Implantationsstelle im Gewebe stecken.

In einer Ausführung des Gerätes sind folgende Bestandteile enthalten:

- ein elektronisches Steuerungsmodul, welches die Konfektionierungsanforderung der einzelnen Implantationsbestandteile innerhalb des Hauptgerätes gemäß des patientenspezifischen Dosisplanes gespeichert hat und die mechanischen Abläufe überwacht
- ein diesbezüglich gekennzeichneter Lademechanismus, der zunächst einen mit mehreren Kanälen ausgestatteten Zwischenspeicher befüllt, derart, dass ein elektronisch gesteuertes und angetriebenes Vorschubmodul, beispielsweise ein Draht, die in den Magazinen befindlichen Implantationsbestandteile aus den Magazinpositionen heraus in besagte Kanäle zuführt.

Die Magazinierung der Seeds und bioresorbierbaren Abstandshalter erfolgt auf dem Rand von kreisförmigen Haltern, die in einem Gehäuse drehbar gelagert sind. Die Magazinierung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Seed bzw. Abstandshalter auf dem durch die Drehung beschriebenen Kreisbogen so in ein durch zwei sich gegenüberliegenden Bohrungen im Gehäuse gebildeten Durchgangskanal bewegt wird, dass der Vorschubdraht diese aus dem Magazin in den dahinter liegenden, als Zwischenspeicher fungierenden Kanal befördert.

Die Übertragung der in den Zwischenspeicherkanälen befindlichen Seed- bzw. Abstandshalteranordnungen wird in der Weise ausgeführt, dass nach einer Ankopplung der Hohlnadel, welche sich an einem durch die Therapieplanung vorgegebenen Koordinatensystem befindet, beispielsweise durch ein Lochraster realisiert, an die distale Lage des Kanals, ein durch einen elektromechanischen Antrieb bewegter und prozessorgesteuerter Schubdraht von der proximalen Seite aus die Implantationsanordnung, bestehend aus Seeds und Abstandshaltern in die Spitze der Hohlnadel einschiebt. Eine systemintegrierte Vorrichtung, die, gekoppelt an die Nadel, diese nach erfolgter Seedeinführung zurückzieht, wobei der Schubdraht seine maximale Vorschubposition während des Rückzugsvorganges beibehält, bewirkt, dass die Implantationsanordnung aus Seeds und Abstandshaltern im Gewebe verbleibt.

Ein Nachteil dieses Systems besteht in der Verschleppung einer eventuellen Kontamination von Körperflüssigkeiten, z. B. Blut, durch den Vorschubdraht, der durch seine Führung mit einer relativ großen Fläche im Inneren des Systems, unter anderem der Magazine von Seeds und Abstandshaltern, in Berührung kommt.

Die bekannten automatisierten Systeme haben einen relativ komplexen Aufbau, verbunden mit einem verstärkten Einsatz von elektronischen Bauteilen, an die besondere Anforderungen im klinischen Einsatz zu richten sind. Des weiteren erhöht sich die Störanfälligkeit der betreffenden Geräte, wobei eine besondere Problematik sich aus der Reinigungs- bzw. Sterilisationsnotwendigkeit ergibt, deren Ausführung und Anwendung auf solche empfindlichen Teile stark eingeschränkt ist.

Alle Systeme sind außerdem für die Zuführung von Seedketten nicht geeignet, obwohl diese einen Verwendungsanteil von ca. 50% innerhalb der interstitiellen Brachytherapie der Prostata auf dem europäischen Markt haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät und ein Verfahren zur Konfektionierung und Zuführung von Strahlungsquellen aus Strahlungsquellenketten und eine Strahlungsquellenkette zur interstitiellen Brachytherapie von Gewebe zu entwickeln, mit denen die Nachteile der bekannten Vorrichtungen, Verfahren und Strahlungsquellenketten vermieden werden und mit denen eine einfache und sichere Handhabung bei der Zuführung von einer für eine Implantation vorherbestimmten, genau dosierten Menge von zusammenhängenden Strahlungsquellen (Seeds) in Hohlnadeln, die sich innerhalb oder außerhalb eines zu behandelnden Gewebes befinden, gewährleistet werden, wobei durch den konstruktiven Aufbau eine sichere Führung und ein reibungsarmer Durchgang der zusammenhängenden Seeds durch Hohlnadeln, eine Minimierung der Störanfälligkeit und eine optimale Reinigung bzw. Sterilisation und ein zuverlässiger Strahlenschutz gegeben sein sollen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Gerätes gemäß Anspruch 1 und durch die Merkmale des Verfahrens zur Konfektionierung und Zuführung von Strahlungsquellenketten nach Anspruch 22 sowie durch die Merkmale der Strahlungsquellenkette nach Anspruch 29 gelöst.

Das Gerät zur Beladung von Implantationshohlnadeln mit Strahlungsquellen in Strahlungsquellenketten zur interstitiellen Brachytherapie von Gewebe ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein gelagertes, antreibbares, zylinderförmiges Magazin zum Aufwickeln der Strahlungsquellenkette, mindestens ein Antriebssystem für den Transport der Strahlungsquellenkette aus dem Magazin in ein Führungssystem vorgesehen ist. Dabei wird die Strahlungsquellenkette soweit in dem Führungssystem vorgeschoben, dass sie unter einer Trennvorrichtung so zu liegen kommt, dass eine Teilkette, die eine definierte Anzahl von Seeds enthält, abgetrennt werden kann. Weiterhin enthält das Gerät die schon angesprochene Vorrichtung zum Durchtrennen der Strahlungsquellenkette, sowie eine Kontrolleinrichtung zur Überprüfung der korrekten Positionierung der Strahlungsquellenkette vor dem Durchtrennen, damit die Ummantelung der Strahlungsquellen beim Trennvorgang nicht beschädigt wird. Die abgetrennte Teilkette wird dann durch denselben oder weitere Antriebe bis in die Spitze einer angeschlossenen Hohlnadel vorgeschoben. Alle wesentlichen Bestandteile des Gerätes sind von einem strahlungsabsorbierenden Gehäuse umschlossen.

Das Verfahren zum Konfektionieren einer Strahlungsquellenteilkette und zum Einbringen dieser Teilkette in Hohlnadeln bzw. direkt in ein Gewebe ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Zuführung und zur Durchtrennung von Strahlungsquellenketten aus einem Magazin an die Hohlnadel angekoppelt wird, wobei die Strahlungsquellenkette entsprechend der gewünschten Anzahl von Seeds aus dem Magazin herausgefördert, der Durchtrennvorrichtung zugeführt, dort abgetrennt und die abgetrennte Teilkette bis in die Hohlnadel oder sogar über die Hohlnadel bis in den Patienten eingebracht wird.

Die Strahlungsquellenkette, bestehend aus Strahlungsquellen und bioresorbierbaren Abstandshaltern im Wechsel, zusammengehalten von einer ebenfalls bioresorbierbaren Umhüllung, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter eine besondere Form haben und dass die Umhüllung der Kette an den Positionen von Strahlungsquellen und Abstandshaltern jeweils verschieden eingefärbt oder markiert ist, so dass die Position der Abstandshalter innerhalb der Kette eindeutig optisch zu identifizieren ist.

Die Geometrie der Abstandshalter ist dabei im wesentlichen zylindrisch. Der Durchmesser der Abstandshalter darf den Durchmesser der verwendeten Seeds nicht überschreiten und die Länge der Abstandshalter ist so zu wählen, dass der Abstand benachbarter Seeds in der Kette dem therapeutischen Standard entspricht. In Besonderheit weisen die hier verwendeten Abstandshalter eine Taillierung auf. Die Länge einer solchen Strahlungsquellenkette ist so groß, dass sie die Gesamtmenge an Seeds enthält, die für die Behandlung eines Patienten notwendig ist. Diese Strahlungsquellenkette wird in einem Magazin mit strahlenabschirmender Umwandung eingebracht. Dieses Magazin dient als Lagerbehälter. Es kann an das Gerät angekoppelt werden. Ein Antriebsmechanismus bewegt das Magazin und weitere Führungselemente derart, dass die Kette aus dem Magazin herausbewegt und in das Führungssystem des Geräts eingeführt wird.

Die Strahlungsquellenkette wird konfektioniert, das heißt, es werden Teilketten, welche die jeweils therapeutisch geforderte Menge an Seeds enthalten, abgetrennt und in die jeweilige Implantationshohlnadel eingeführt. Dabei kann die Nadel bereits in den Patienten eingeführt sein oder sie wird operationsvorbereitend befüllt.

Der gesamte Ablauf ist mit wenigen Eingriffen des Anwenders möglich, so dass ein bestmöglicher Strahlenschutz gewährleistet ist. Das Gerät ist so ausgelegt, dass eine zuverlässige Reinigung und Sterilisation möglich ist.

Die Anwendung des Gerätes und des Verfahrens nach der Erfindung gewährleisten, dass eine Anzahl von Seeds zur Verfügung steht, die ausreicht, um eine Implantation zum Beispiel in die Prostata durchzuführen.

Sollte am Ende der Behandlung noch ein Strahlenkettenrest übrig bleiben, so kann dieser in das Magazin zurückbewegt werden und dann mit dem Magazin entsorgt werden.

Das Magazin selbst besteht in einer bevorzugten Ausführung aus einer zylinderförmigen Speicherrolle oder Spule, auf der die Strahlungsquellenkette gelagert wird, indem sie um die Rolle gewickelt ist. Das gesamte Zuführsystem und das Magazin sind von einem Gehäuse umgeben, welches ausreichenden Schutz vor der von der Strahlenkette emittierten ionisierenden Strahlung bietet.

Vorzugsweise verfügt die Spule über eine Nut mit einer auf den Außendurchmesser der Strahlungsquellenkette optimierten Tiefe, in welche die Strahlungsquellenkette eingesetzt wird, derart, dass die Nut eine Spiralform auf der Rolle beschreibt, so dass ein konstanter Biegeradius der Kette beim Auf- und Abwickeln gewährleistet bleibt.

Gleichzeitig ist der Spulenkörper Bestandteil eines Antriebs, dadurch gekennzeichnet, dass dieser die Strahlungsquellenkette oder Teile von ihr aus der Speicherposition (aufgewickelt auf der Spule) mittels eines Führungssystems bis in die Spitze einer an das Gerät angekoppelten Hohlnadel transportiert. Hierzu steht mindestens ein weiterer zusätzlicher Antrieb zur Verfügung, der die Bewegung der Strahlungsquellenkette innerhalb der Führung erzeugt.

Ein weiterer Bestandteil des Gerätes ist eine Vorrichtung zum kontrollierten Durchtrennen der Strahlungsquellenkette, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich an einer vordefinierten Stelle diese Trennung erfolgt und dabei ausgeschlossen wird, dass die Seedummantelung beschädigt wird. Hiermit wird die für die Befüllung der Hohlnadel erforderliche Anzahl an verbundenen Seeds und Abstandshaltern in einer Teilkette bereitgestellt.

In einer möglichen Ausführung besteht die Trennvorrichtung beispielsweise aus einer bewegten Metallscheibe, welche die bioresorbierbaren Abstandshalter in der Mitte durchtrennt, indem sie eine (exzentrische) Kreisbewegung ausführt. Dabei ist die Scheibe am Rand ausreichend scharf und die auf den Schneidgegenstand ausgeübte Kraft hinreichend groß, um das Material der Abstandshalter durchzuschneiden, jedoch nicht ausreichend, um die Metallummantelung der Seeds zu beschädigen.

In einer anderen Ausführung wird die Scheibe durch einen messerartigen Gegenstand ersetzt, der eine vertikale Schneidbewegung ausführt.

Eine weitere Ausführung stellt eine thermische Durchtrennvorrichtung dar, hier wird z. B. mit einem Heizdraht in einer vertikalen Bewegung die Kette an der Position eines Spacers durchtrennt. Dies hat den Vorteil, dass die Beschädigung einer Seedummantelung ausgeschlossen ist.

Die Kontrolle eines definierten Schnittpunktes kann durch verschiedene Verfahren gewährleistet werden:
Ein Verfahren besteht in der mechanischen Steuerung des Antriebes für die Strahlungsquellenkette, derart, dass der Vorschub der Strahlungsquellenkette in einer Abfolge diskreter Schritte erfolgt. Durch die Wahl einer geeigneten Schrittzahl - die Schrittweite ist durch die Gesamtlänge eines Seeds und eines Spacers bereits gegeben - und einer räumlichen Anordnung des Schneidesystems, derart, dass die Strahlungsquellenkette ausschließlich mit ihren Abstandshaltern innerhalb des Schnittbereiches zum Stehen kommt, kann erreicht werden, dass die Strahlungsquellenkette immer an einer vordefinierten Stelle durchtrennt wird. Diese Methode hat den Vorteil, dass sie keine aufwendigen elektronischen Kontrollen des Schneidesystems erfordert und bietet sich an, wenn eine optische Unterscheidung zwischen Seed und Abstandshalter erschwert ist.

Lassen sich die Positionen von Seeds und Spacern in der Kette von außen optisch unterscheiden, etwa durch die oben angeführte verschiedene Einfärbung oder Markierung der Umhüllung, ist es möglich durch einfache Sichtkontrolle oder durch den Einsatz von opto-elektronischen Sensoren die korrekte Positionierung der Strahlungsquellenkette zu überprüfen.

Weiter lassen sich auch Strahlungsdetektoren oder sonstige Sensoren, welche die Lage der Seeds messen können, für eine solche Kontrollvorrichtung einsetzen.

Diese sensor- bzw. detektorgesteuerten Ausführungen lassen sich zusätzlich mit einem Mechanismus versehen, der den Trennvorgang nur zulässt, wenn die Kette korrekt positioniert ist.

Mit einem solchen Sensor- bzw. Detektorsystem ist es zudem möglich die Zahl der Kettenelemente der abzutrennenden Teilkette zu zählen, so dass man eine vom Vortrieb unabhängige Kontrolle über die Länge der jeweiligen Teilkette, d. h. Anzahl der enthaltenden Seeds, erhält.

Weitere integrative Bestandteile des Zuführsystems bilden die Führungs- oder Transportkanäle, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine sichere und stabile Führung während der Bewegung der Strahlungsquellenkette oder konfektionierter Teile gewährleisten. Den Abschluss auf der der Hohlnadel zugewandten Seite der Führung bildet ein Adapterstück, darauf ausgelegt, an eine Implantationshohlnadel sicher anzukoppeln und einen freien Übergang vom Führungsstück in das Lumen der Hohlnadel sicherzustellen.

Der Ausgang der Koppelstelle (und somit des gesamten Gerätes) ist so gesichert, dass nur bei einer angeschlossenen Hohlnadel, das Innere der Führungswege geöffnet wird und die konfektionierten Implantationsbestandteile in den Nadelkanal übergehen können. Ein solcher Sicherungsverschluss ist beispielsweise durch mindestens zwei gegeneinander verschiebbare Lochblenden, oder mittels federbetriebener Kugelverschlüsse realisierbar.

Ein weiterer Bestandteil des Zuführ- und Konfektioniersystems ist ein zusätzlicher Antrieb für einen Vorschubdraht, der die konfektionierte Strahlungsquellenkette - nachdem sie von dem Antriebssystem der Strahlungsquellenkette in einen Zwischenbereich transportiert wurde - weiter in die Nadelspitze vorschiebt und dort verbleibt, sodass bei einem Rückzug der Nadel die konfektionierte Teilkette im Gewebe verbleibt. Die Einführung dieses separaten Antriebselementes, z. B. eines Führungsdrahtes, in das Führungssystem erfolgt über einen definierten, isolierten Zugang, so dass dadurch eine räumliche Trennung zwischen der unkonfektionierten Strahlungsquellenkette und dem Führungsdraht erfolgt, die dazu beiträgt, einer Kontaminationsverschleppung, hervorgerufen durch Körperflüssigkeiten, z. B. Blut, entgegenzuwirken.

Durch einen Steuerungsmechanismus ist sichergestellt, dass der Draht nur hinter einem Strahlungsquellenkettenstück in die Zuführung zur Nadel gelangt und nicht in das Verbindungsstück eindringen kann, wenn dieses durch die Strahlungsquellenkette blockiert ist, oder seinerseits den Vorschub der Strahlungsquellenkette behindert, so dass eine Beschädigung der Strahlungsquellenkettenumhüllung oder ihrer Bestandteile ausgeschlossen ist.

In einer anderen Ausführung - insbesondere im Zusammenhang mit der beschriebenen Methode einer Befüllung von Hohlnadeln bevor diese in das Gewebe eingestochen werden - wird auf die Verwendung eines Vorschubdrahtes verzichtet.

Des weiteren ermöglicht das Zuführsystem dem Anwender eine Vorwahl über die Anzahl der Seeds in der zu konfektionierenden Teilkette zu treffen, mit der jeweils die angekoppelte Implantationshohlnadel beladen wird. Die Umsetzung wird mittels der Steuerung des Strahlungsquellenkettenantriebs und des Schneidesystems realisiert.

In einer möglichen Ausführung erfolgt die Bereitstellung gemäß der Vorwahl über eine definierte Umdrehung aller Antriebsräder bei der Abwickelung des Strahlungsquellenkettenmagazins bis zum Schneidesystem, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgewählten Seedmenge eine diskrete Anzahl ganzzahliger Vielfacher einer von der mechanischen Ausführung abhängigen Umdrehung entspricht. Nach dem Schneiden ist die Vorschublänge des Vorschubdrahtes auf die sich ergebende Länge des abgeschnittenen Strahlungsquellenkettenteilstückes abgestimmt, derart, dass der geometrische Endpunkt des Fahrweges der Drahtspitze am der Hohlnadel abgewandten Seite des jeweiligen Strahlungsquellenkettenteilstückes, bezogen auf seine Endstellung innerhalb der Hohlnadel, liegt. Somit besteht eine Relation zwischen der vom Anwender vorgewählten Seedanzahl und dem Vorschubweg, die als Information vom Apparat verarbeitet wird.

Das neuartige Zuführ- und Konfektioniersystem ist so modular aufgebaut, dass Bauteile, die besonders von der besagten Bio- Kontamination gefährdet sind, leicht entfernt oder gereinigt und sterilisiert werden können.

Das gesamte Gerät ist ferner so konzipiert, dass es eine Umschließung besitzt, die für eine strahlenschutzgemäße Abschirmung der durch die radioaktiven Seeds entstehenden, ionisierenden Strahlung sorgt. Insbesondere das Magazin, in dem die Strahlungsquellenkette lagert, ist so geschützt, dass es ein Einsetzen bzw. Auswechseln mit einer für eine gesamte Operation vorgesehenen Seedanzahl erlaubt und dabei die von ihm ausgehende Dosisbelastung für den Anwender im Vergleich die nach jetzigen Stand der Technik in der interstitiellen Brachytherapie üblichen Dosisbelastungen signifikant unterschreitet.

Zweckmäßige weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Behandlung von Prostatakarzinom näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine räumliche Übersichtszeichnung einer verwendeten Strahlungsquellenkette,
Fig. 2a eine Seitenansicht der Strahlungsquellenkette nach Fig. 1,
Fig. 2b eine Ausschnittsvergrößerung der Kette aus Fig. 2a, die einen Abstandshalter zeigt,
Fig. 3 eine Ausführung der Seed- und Abstandshalterenden,
Fig. 4 eine stark vereinfachte, schematische Übersicht einer Ausführung des Zuführsystems,
Fig. 5a die räumliche Darstellung der Spule mit aufgewickelter Strahlungsquellenkette,
Fig. 5b die Darstellung der Spule mit aufgewickelter Strahlungsquellenkette nach Fig. 5a in einer Seitenansicht,
Fig. 6 die schematische Darstellung des Antriebssystems zur Zuführung der Strahlungsquellenkette zum Schneidesystem,
Fig. 7 die schematische Darstellung des Schneidesystem,
Fig. 8 die schematische Darstellung des Magazins der Drahtführung,
Fig. 9 die schematische Darstellung der Anschlussstelle, in die der Führungsdraht in den Kanal der Strahlungsquellenkette eintritt und
Fig. 10 die schematische Darstellung des Endstückes des Führungssystems mit seiner Koppelstelle für die Implantationshohlnadel.
Der Prostatatumor ist mittlerweile zur häufigsten Krebserscheinung in der männlichen Bevölkerung und gleichzeitig Ursache für den zweithäufigsten Anteil an Todesfällen aufgrund von Krebserkrankungen geworden.
Neben Wärme- bzw. Kälteanwendungen und Hormonbehandlungen bietet sich vor allem die Strahlentherapie - entweder allein oder in Kombination mit anderen Verfahren - an. Ionisierende Strahlen verursachen Schäden im Erbgut der Zellen. Krebszellen haben ein weniger gut funktionierendes Reparatursystem als normale Zellen; deshalb können die verursachten Schäden schlechter behoben werden und die Krebszellen sterben ab.
Bei der temporären Brachytherapie mit der sog. Afterloading Technik werden Strahlenquellen in Abhängigkeit der zu verabreichenden Dosis nur für eine bestimmte Zeit in das Tumorgewebe eingeführt. Dies geschieht mit entsprechend plazierten Kanälen, z. B. Kathetern die Bewegung der Quellen kann manuell oder automatisiert erfolgen.
Hierbei implantiert man kleine, gekapselte Strahlenquellen, die Radioisotope mit relativ kurzer Halbwertszeit und niederenergetischer Strahlungscharakteristik enthalten (z. B. Iod-125 oder Pd-103), in die Nähe oder direkt in das erkrankte Gewebe, wo diese dauerhaft verbleiben und dabei eine therapeutische Strahlendosis an ihre Umgebung abgeben und somit die Krebszellen zerstören. Die auftretende Dosisleistung ist im Vergleich zur temporären Therapie daher deutlich reduziert.
Ein entscheidender Vorteil der permanenten Implantation gegenüber der fraktionierten Therapieform bei temporären Implantaten ist der einmalige Eingriff am Patienten. Zudem ist aufgrund der Nuklidcharakteristik bei permanenten Implantaten der Wirkungsradius begrenzt und das umliegende gesunde Gewebe wird nicht belastet. Man ist dabei bestrebt, eine homogene Verteilung der Dosis auf das erkrankte Gewebe anzuwenden und Problemzonen, wie den Harnleiter, die Samenbläschen oder das Rektum vor zu hoher Belastung zu schützen.
Dies macht eine exakte Plazierung der Seeds in der Prostata notwendig.
Mit Hilfe von einzelnen Schichtbildern des Organs und einer Kennzeichnung des Zielgebietes durch den Arzt wird durch den Einsatz einer speziellen Software ein Plan für die Positionierung der Strahler in Abhängigkeit vom verwendeten Nuklid und Aktivität entwickelt.
Aus der Bilderfassung resultiert die Ausrichtung eines rasterartigen Koordinatensystems, welches für alle Ultraschallbilder der Prostata als Referenz dient. Dieses virtuelle Raster wird mittels einer Loch-Rasterplatte realisiert, die bezüglich der longitudinalen Ultraschallachse und deren Bewegungsrichtung ausgerichtet ist. Die Lochplatte fungiert nun während der Operation zur Orientierung für das Einstechen der Hohlnadeln.
Die Brachytherapie der Prostata erfolgt auf unterschiedliche Weisen, die sich im wesentlichen durch den Zeitpunkt der Dosisplanung und der Befüllung der Implantationsnadeln unterscheiden.
Bei der pre-operativen Dosisplanung werden die Nadeln operationsvorbereitend nach den Vorgaben des Dosisplans beladen. Dabei werden die Nadeln jeweils an das Gerät angekoppelt, die Strahlungsquellenkette entsprechend der geforderten Anzahl von Seeds für die jeweilige Nadel aus dem Magazin herausgefördert, die Teilkette wird abgetrennt und dann bis in die Spitze der Hohlnadel vorgeschoben.
Diese Nadeln werden dann im Operationssaal vom Arzt in den Patienten von Hand eingestochen und die darin befindlichen Seed-Teilketten in der Prostata mit Hilfe eines Mandrins abgelegt.
Bei der intra-operativen Dosisplanung werden zunächst die Nadeln in die Prostata unter transrektaler Ultraschall. bildkontrolle eingestochen und erst dann die Dosisplanung durchgeführt. Hier werden also nicht nur Teilketten mit der therapeutischen geforderten Anzahl von Seeds konfektioniert und in Nadeln eingebracht, sondern die Ablage der Teilketten wird direkt mit dem Gerät ausgeführt. Dies bedarf einer modifizierten Ausführung des Gerätes.
Zunächst ist der Vorgang identisch mit dem Ablauf bei der Methode der pre-operativen Planung, abgesehen davon, dass das ganze Prozedere im Operationssaal stattfindet und die anzukoppelnde Nadel sich bereits im Patienten befindet. Das Gerät wird hier über eine geeignete Halterung mit dem Zielsystemträger verbunden, damit keine ungewollten Kräfte auf die Nadel übertragen werden und der Patient nicht verletzt werden kann. Nachdem die konfektionierte Teilkette ebenfalls bis in die Spitze vorgeschoben ist und dabei von dem mandrinähnlichen Vorschubsystem dieser Gerätevariante fixiert ist, wird der Arzt die distale Ablageposition der Teilkette durch entsprechende Positionierung der Eindringtiefe der Nadel gemäß seiner Planung einstellen. Die Ablage erfolgt nun, indem ein Mechanismus des Geräts die Nadel zurückzieht, während die Teilkette von dem oben angesprochenen Vorschub in Position gehalten wird, sich also nicht mit der Nadel zurückziehen kann, sondern vielmehr in der Prostata abgelegt wird.
In Fig. 1 wird eine Ausführung einer verwendeten Strahlungsquellenkette 1 in räumlicher Darstellung gezeigt. Man erkennt die abwechselnd angeordneten Seeds 2 und Abstandshalter (Spacer) 3.
Fig. 2a zeigt die Strahlungsquellenkette 1 nach Fig. 1 in einer Seitenansicht und Fig. 2b die entsprechend gekennzeichnete Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 2a als Querschnitt.
In dieser Konfiguration der Strahlungsquellenkette 1 befinden sich zwischen zwei Seeds 2 bioresorbierbare Abstandshalter 3, welche von einer Umhüllung 4, die ebenfalls bioresorbierbar ist, umgeben sind. Zur verbesserten Erkennbarkeit durch Sensoren und einem günstigeren Verhalten während des Abbaus im Körper des Patienten nach der Implantation sind die Spacer 3 tailliert ausgeführt.
Auf der Umhüllung der Strahlenquellenkette 1 sind Markierungen 5 angedeutet, welche die Position der Spacer 3 innerhalb der Kette 1 sicher identifizierbar machen sollen.
In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung wird das von der Firma Bebig Isotopen- und Medizintechnik GmbH produzierte und vertriebene "IsoSeed™" eingesetzt, und es werden Spacer 3 mit Hohlraum verwendet, siehe auch Fig. 3. Dieser Hohlraum soll die Sichtbarkeit der Spacer 3 in Ultraschallaufnahmen verbessern.
Grundsätzlich gilt, dass der Außendurchmesser der Spacer 3 kleiner oder gleich dem Außendurchmesser der Seeds 2 ist.
Fig. 3 illustriert eine Ausführungsmöglichkeit der Stirnenden 7 der Abstandshalter 3, hier mit Hohlraum, die unmittelbar in Kontakt zu den Stirnenden der Seeds 6 stehen und eine Stabilisierung der Bestandteile der Strahlungsquellenkette 1 realisieren. Unter Berücksichtigung der während der Lagerung auf der Spule 10 und der während der Bewegung im Führungssystem (Fig. 4) auftretenden Biege-, Stauchungs- und Zugkräfte sowie der Tatsache, dass trotz dieser Kräfte eine Konstanz bezüglich der gesamten Strahlungsquellenkettenlänge eine wichtige Vorraussetzung für eine sichere Funktion der Apparatur und der Implantationsprozedur ist, bietet eine zu den konkaven Seedenden 6 konträre konvexe Form der Abstandshalterenden 7 eine diesbezüglich optimierte Ausführung, die einerseits eine Drehung - ähnlich einem Kugelgelenk - zulässt und gleichzeitig über eine hinreichend große Kontaktfläche zur Druckübertragung verfügt.
Eine schematische Übersichtszeichnung einer möglichen Ausführung des Zuführ- und Konfektioniersystems 9 für die Strahlungsquellenkette 1 ist in Fig. 4 dargestellt.
Dabei ist nicht dargestellt, dass das Gerät von einem Gehäuse umgeben ist, welches die Strahlung nach außen abschirmt.
Als Magazin für die Strahlungsquellenkette 1 fungiert eine Spule 10 mit einer Antriebsachse 13, auf der sich die aufgerollte Strahlungsquellenkette 1 befindet. In direktem Anschluss ist der Beginn des Führungssystems positioniert, in das die Strahlungsquellenkette 1 unmittelbar nach dem Verlassen des Spulenkörpers 10 eingeführt wird. Das Führungssystem besteht aus einem Rohr 12 mit einem geeigneten Durchmesser. Zur Stabilisierung der Bewegung der Strahlungsquellenkette 1 im Führungssystem befindet sich in einem geeigneten Abstand ein zweiter Antrieb 14, bestehend aus zwei ineinanderlaufenden Rädern 30, die den von der Spule 10 abgewickelten Teil der Strahlungsquellenkette 1 aufnehmen und in Richtung eines Schneidesystems 8 transportieren.
Die Steuerung bzw. die Kopplung aller Antriebe 13, 14, die eine zusammenhängende Strahlungsquellenkette 1 bewegen, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein synchroner Transport gewährleistet ist, der verhindert, dass Spannungen oder Stauchungen innerhalb der Strahlungsquellenkette 1 auftreten und diese beschädigen.
Durch ein weiteres Führungsrohr 12 erfolgt die Zuführung in das Schneidesystem 8, in der die vom Anwender vorgegebene Anzahl von Seeds 2 und Abstandshaltern 3 konfektioniert wird. Hieran schließt sich ein erneutes Führungsrohr 12 an, in dem die Strahlungsquellenkette 1 bis zu einem als Y-Weiche ausgeführten Anschlussstück 16 geführt wird.
Dieses als Zuführungsstück fungierende Anschlussstück 16 welches vorzugsweise ebenfalls ein aus Metall gefertigtes Rohrstück ist, dient ausschließlich als Wegstück für einen aus einem spulenförmigen Magazin 11 abgerollten Führungs- bzw. Vorschubdraht 20, der hierüber in das Hauptzuführungsrohr 12 gelangt, um die konfektionierten Implantationsbestandteile in Richtung der Implantationshohlnadel 19 vorzuschieben. Zu diesem Zweck besitzt die Spule 11 des Führungsdrahtes 20 einen eigenen Antrieb 15.
Den Abschluss des Endstückes des Führungsrohres 12 bildet ein Kopplungsmechanismus in Form eines Adapterstückes 17, an welches sich geeignete Implantationshohlnadeln 19 anschließen lassen, derart, dass die Strahlungsquellenkette 1 ungehindert in das Nadellumen eingeführt werden kann.
Fig. 5a zeigt die Spule 10 der Strahlungsquellenkette 1 in einer räumlichen Darstellung. In der vorliegenden Ausführung ist die Strahlungsquellenkette 1 fast vollständig auf dem Spulenkörper 10 aufgerollt. Die Strahlungsquellenkette 1 ist in einer in die Spulenkörperoberfläche eingebrachten Nut 22 eingebracht, die auf den Durchmesser der Strahlungsquellenkette 1 optimal angepasst ist und eine Stabilisierung bezüglich quer zur Richtung der Strahlungsquellenkette 1 wirkenden Kräfte bietet. Des weiteren ist die Wicklung der Strahlungsquellenkette 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein konstanter Krümmungsradius gewährleistet ist, derart, dass die einzelnen Wicklungen spiralförmig um den Spulenkörper 10 führen und in einem definierten Abstand zueinander liegen.
In der Seitenansicht Fig. 5b ist der Übergang der Strahlungsquellenkette 1 in das Führungsrohrsystem 12 dargestellt. Aufgrund der örtlich festen Position der Rohröffnung ist die Spule 10 so gelagert, dass der Spulenkörper 10 während seiner Drehbewegung eine Translation in Richtung seiner Drehachse ausführt und somit die abgerollte Strahlungsquellenkette 1 immer senkrecht bezüglich der Spulenachse in den Rohreingang eingeführt wird.
In Fig. 6 ist das zusammenhängende Antriebssystem der Spule 10 und der Sekundärantriebe in einer möglichen Ausführung dargestellt, welche die Strahlungsquellenkette 1 dem Schneidesystem 8 zuführen. Die Spule 10 ist mit einem Antriebsrad ausgestattet, das mittels einer Riemenverbindung 23 in Verbindung mit dem Sekundärantrieb 14 steht. Dieser besteht aus ineinandergreifenden Zahnrädern 30, welche über eine Welle 31 mit den eigentlichen Antriebsrädern 14 in Verbindung stehen, welche die Rotationsbewegung in eine Translation der Strahlungsquellenkette 1 umwandeln. Hierfür ist das Führungsrohr 12 unterbrochen und ermöglicht somit den direkten Kontakt mit der Strahlungsquellenkette 1. Der Anpressdruck auf die Strahlungsquellenkette 1 ist im Zusammenhang mit einem geeigneten Profil so eingestellt, dass einerseits ein Schlupf verhindert, andererseits eine Beschädigung der Strahlerbestandteile ausgeschlossen wird. Die Bewegung der Strahlungsquellenkette 1 kann sowohl in Richtung des Schneidesystems 8, als auch in umgekehrter Richtung zur Spule 10 erfolgen.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt des Durchtrenn- bzw. Schneidesystems 8 mit dem zur Spule 10 und zur Hohlnadel 19 führenden Führungsrohr 12, in dem sich die Strahlungsquellenkette 1 befindet. Eine gemäß der Anwendervorgabe definierte Anzahl von Seeds 2 mit dazwischenliegenden Abstandshaltern 3 liegt auf der zur Hohlnadel 19 führenden Seite der Apparatur. Die Strahlungsquellenkette 1 wird für das Durchtrennen unterhalb eines Schneidrades 28 positioniert, derart, dass sichergestellt ist, dass der Abstandshalter 3 in der Mitte durchtrennt wird. Für die Schneidbewegung führt das Schneidrad 28 eine (ggf. exzentrische) Rundbewegung aus, deren Antrieb hinreichend stark ist, um das Material der Abstandshalter 3 in einer einzigen Bewegung zu durchtrennen, wobei ein Auflagestück 27 unterhalb des Abstandshalters 3 verhindert, dass die Strahlungsquellenkette 1 durch die senkrecht zum Führungsrohr 12 wirkende Kraft aus diesem hinausgedrückt wird. Vor dem Schneiden wird die korrekte Lage der Strahlungsquellenkette 1 bzw. des zu durchtrennenden Abstandshalters 3 mittels eines Sensors 29 kontrolliert. Am Ende des Schnittvorganges befindet sich das Schneidrad 28 wieder in seiner Ausgangsposition, so dass eine Vorschubbewegung des abgeschnittenen Teils der Strahlungsquellenkette 1 (Teilkette) ermöglicht wird.
Fig. 8 zeigt das Drahtführungsmagazin 11, das hier als Spule realisiert ist. Der Draht 20 besteht aus einer Nickel-Titan Legierung und ist wie die Strahlungsquellenkette 1 mit einem konstanten Radius auf der Spule 11 aufgewickelt. Die zugehörige Antriebssteuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorschub des Drahtes 20 in den Hauptkanal 12, in dem sich die Strahlungsquellenkette 1 befindet, nur ermöglicht wird, wenn die Eintrittsstelle nicht blockiert ist.
Fig. 9 zeigt die Anschlussstelle 16, hier als Y-Weiche ausgeführt, wobei der konfektionierte Teil der Strahlungsquellenkette 1 (Teilkette) bereits in Richtung der Hohlnadel 19 hinter die Eintrittsöffnung transportiert wurde, so dass der aus der Austrittsöffnung angetriebene Führungsdraht 20 hinter den abgetrennten Teil der Strahlungsquellenkette 1 (Teilkette) gelenkt werden kann und dessen weiteren Vorschub bewirkt. Die Drahtspitze 24 des Führungsdrahtes 20 ist hier, als Beispiel einer möglichen Ausführung, als Halbkugel ausgeführt und so ausgearbeitet, dass diese ein dem Führungsrohrlumen und dem Strahlungsquellenkettendurchmesser angepassten Querschnitt hat, so dass einerseits eine optimale Fläche für die auf die Strahlungsquellenkette 1 übertragene Schubkraft entsteht, gleichzeitig jedoch die Beschädigungsgefahr der Strahlungsquellenkette 1, z. B. durch scharfe Kanten, verhindert wird.
In einer anderen, nicht dargestellten Ausführung besitzt die Drahtspitze 24 einen flachen kreisförmigen Abschluss mit abgerundeten Kanten.
Die Vorschublänge des Führungsdrahtes 20 ist auf die Länge der konfektionierten Strahlungsquellenkette 1 (Teilkette) in Abhängigkeit der vorgewählten Seedanzahl abgestimmt, derart, dass sichergestellt ist, dass jede konfektionierte Strahlungsquellenkette 1 bis in die Spitze der Hohlnadel 19 geschoben wird. Der mit der Spule 10 verbundene Teil der Strahlungsquellenkette 1 wird in Richtung der Spule 10 hinter das Schneidesystem 8 zurückgezogen, um anschließend die Schneideprozedur erneut zu durchlaufen.
Fig. 10 zeigt die Kopplungsstelle des Gerätes mit der Hohlnadel 19 zum Konfektionieren und Zuführen mit dem Verschlusssystem im ungeöffneten (ungekoppelten) sowie im geöffneten (gekoppelten) Zustand.
Den Abschluss des Führungsrohres 12 bildet das Adapterstück 17, hinreichend groß, um das Anschlussende der Hohlnadel 19 aufzunehmen. Eine mit einem Federmechanismus ausgestattete zweiteilige Lochblende 25 verschließt den Durchgangskanal, indem die exzentrisch sitzende kreisförmige Bohrung der äußeren Blende 25 gegenüber der Bohrung der innen liegenden Blende 25 verschoben ist. Damit wird verhindert, dass unbeabsichtigt Implantationsbestandteile aus dem Gerät treten können. Zur Öffnung des Verschlusses (Adapter) 17 muss eine Hohlnadel 19 mit einem Gegenstück 26, z. B. einem weiblichen Luer-Lock Adapter, mittels einer Drehbewegung in die äußere Öffnung des Führungsrohres 12 angeschlossen werden, derart, dass sich die Bohrung der äußeren Lochblende 25 exakt über die Bohrung der inneren Blende 25 schiebt und damit ein Durchgangskanal für die Strahlungsquellenkette 1 freigegeben wird.
In einer nicht dargestellten Ausführung kann der Sicherungsverschluss des Adapterstückes 17 auch durch zwei Kugeln realisiert werden, die mittels Federkraft gegeneinander gedrückt werden. Beim Durchgang eines Nadelendstückes mit einem gegenüber dem Nadelaußendurchmesser vergrößertem Abschlussring werden die beiden Kugeln senkrecht zur Nadelbewegungsrichtung über den Ring gedrückt, so dass sie in ihrer Endposition auf der Seite hinter dem Abschlussring in einer vertieften Position liegen und somit die gesamte Nadel fixieren.
Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Beschreibung der Erfindung hauptsächlich auf die Behandlung von Prostatakarzinomen bezieht. Dies soll jedoch keine patentschutzrelevante Einschränkung bezüglich weiterer medizinischer Anwendungen darstellen. Vielmehr sind eine Vielzahl von Brachytherapien denkbar, in denen radioaktive Strahlungsquellenketten in lebendes Gewebe zum Zwecke der Abgabe einer Energiedosis implantiert werden. Bezugszeichenliste 1 Strahlungsquellenkette
2 Strahlungsquelle (Seed)
3 Abstandshalter
4 Umhüllung
5 Markierung der Spacerposition
6 Seedende
7 Abstandshalterende
8 Durchtrennvorrichtung
9 Gerät zur Konfektionierung und Zuführung
10 Spulenkörper (Magazin)
11 Drahtmagazin
12 Führungsrohr
13 Antriebsachse
14 Antrieb für Strahlungsquellenkette
15 Antrieb für Drahtmagazin
16 Anschluss (Y-Weiche)
17 Adapterstück
18 Weiterer Antrieb für 1
19 Implantationshohlnadel
20 Führungsdraht
21 Drahtführungsrohr
22 Nut
23 Antriebsriemen
24 Drahtspitze
25 Blende
26 Gegenstück
27 Auflagestück
28 Schneidrad
29 Sensor
30 Rad
31 Welle

Claims

1. Gerät zur Beladung von Implantationshohlnadeln mit Strahlungsquellen aus Strahlungsquellenketten zur interstitiellen Brachytheraple von Gewebe, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein gelagertes, antreibbares, zylinderförmiges Magazin (10) zum Aufwickeln der Strahlungsquellenkette (1),
mindestens ein Antriebssystem für den Transport der Strahlungsquellenkette (1) von dem Magazin (10) in ein Führungssystem (12) zur Zuführung der Strahlungsquellenkette (1) bis in die Spitze einer an das Führungssystem (12) angekoppelten Hohlnadel (19),
und dass eine Vorrichtung (8) zum Durchtrennen der Strahlungsquellenkette (1) an einer definierten Stelle sowie
eine Kontrolleinrichtung zur Verhinderung einer Beschädigung der Ummantelung der Strahlungsquellen (Seeds) vorgesehen sind, wobei alle wesentlichen Bestandteile des Gerätes von einem strahlungsabsorbierenden Gehäuse umschlossen sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem für den Transport der Strahlungsquellenkette (1) aus mindestens einer Rolle besteht, welche die Strahlungsquellenkette (1) berührt und durch Reibung schlupffrei von dem Magazin (10) in das Führungssystem (12) befördert.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem für den Transport der Strahlungsquellenkette (1) aus mindestens einem Zahnrad besteht, welches die Strahlungsquellenkette (1) berührt und durch Eingreifen der Zähne in die Hülle der Strahlungsquellenkette (1) diese schlupffrei aus dem Magazin (10) in das Führungssystem (12) befördert.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (8) zum Durchtrennen der Strahlungsquellenkette (1) eine voreingestellte Länge als einen Teil der abgewickelten Strahlungsquellenkette (1) (Teilkette) an einer definierten Stelle durchtrennt, wobei die Länge der Teilkette immer ein Vielfaches des Abstandes von Seed zu Seed beträgt.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung aus einem Fenster besteht, durch das der Anwender die Lage der Seeds und Abstandshalter erkennen und damit kontrollieren kann.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung opto-elektronische Sensoren zur Feststellung der Position der Seeds und/oder der Abstandshalter in der Strahlungsquellenkette (1) und des Durchtrennungsortes zwischen den einzelnen Seeds der Strahlungsquellenkette (1) ohne Beschädigung der Ummantelung der Seeds aufweist.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung Strahlungsdetektoren zur Feststellung der Position der Seeds in der Strahlungsquellenkette (1) aufweist.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion der Kontrolleinrichtung unabhängig von der Funktion des Antriebssystems ist.

9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung Mittel zur Blockäde des Schneidvorgangs aufweist, die erst dann den Schneidvorgang freigeben, wenn die korrekte Positionierung der Strahlungsquellenkette (1) unter der Schneidvorrichtung festgestellt wurde.

10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches antreibbares Vorschub- bzw. Führungselement (20) in Verbindung mit einem weiteren Führungselement (21) vorgesehen ist, welches in das Führungssystem (12) je nach Anwendungsfall vor oder hinter der Durchtrennvorrichtung über eine Weiche mündet.

11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Magazin (11) mit einem darauf aufgewickelten antreibbaren Vorschub- bzw. Führungselement (20) vorgesehen ist.

12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (10) für die Strahlungsquellenkette (1) durch einen Zylinder mit einer Nut (22) gebildet ist, deren Tiefe dem Außendurchmesser der Strahlungsquellenkette (1) angepasst ist, wobei die Nut (22) eine Spiralform auf der Zylinderoberfläche beschreibt.

13. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Magazinantrieb (13) mindestens ein weiterer Antrieb (14) für das Weiterbewegen der Strahlungsquellenkette (1) vorgesehen ist.

14. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrennvorrichtung (8) aus einer exentrische Kreisbewegungen ausführenden Metallscheibe (28) derart gebildet ist, dass die bioresorbierbaren Abstandshalter (3) der Strahlungsquellenkette (1) in der Mitte sicher durchtrennt, die Metallummantelung der Seeds (2) jedoch nicht beschädigt werden.

15. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrennvorrichtung (8) aus einem messerartigen Element mit vertikaler Schneidbewegung gebildet ist.

16. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein thermisches Durchtrennen vorgesehen ist.

17. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem (12) auf der der Nadel zugewandten Seite der Führung ein Adapterstück (17) zur Ankopplung einer Implantationshohlnadel (19) aufweist, wobei der Ausgang des Führungssystems (12) über das Adapterstück (17) so gesichert ist, dass nur bei einer angeschlossenen Hohlnadel (19), das Innere der Führungswege geöffnet ist und die Bestandteile der Strahlungsquellenkette (1) dann in den Nadelkanal gelangen können.

18. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein modularer Aufbau derart vorgesehen ist, dass Bauteile, die bei Einsatz direkt am Patienten biologisch kontaminationsgefährdet sind, leicht entfernbar sind und/oder gereinigt/sterilisiert werden können, wie den zur Hohlnadel gerichtet gelegenen Teil des Führungssystems und das Vorschub- bzw. Führungselement zum Einbringen der Teilkette in die Hohlnadel.

19. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Weiche ein Durchtrennsystem vorgesehen ist und über einen weiteren zwischen dem Durchtrennsystem und der Weiche befindlichen Antrieb das abgetrennte Teilstück der Strahlungsquellenkette über die Weiche hinweg zur Nadel transportiert wird.

20. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der Weiche des Führungssystems zur Nadel hin gerichtet eine Durchtrenneinrichtung vorgesehen ist, wobei das weitere Vorschieben der Teilkette in die Hohlnadel ab hier von dem zusätzlichen Vorschub- bzw. Führungselement (20) geleistet wird.

21. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrenneinrichtung nach Anspruch 18 ebenfalls das Vorschub- bzw. Führungselement durchtrennt und so den möglicherweise biologisch kontaminierten Teil dieses Elements entfernbar macht.

22. Verfahren zum Konfektionieren und zum Einbringen von Strahlungsquellen (Seeds) in ein Gewebe, wobei die Strahlungsquellen in definierter Anzahl in eine Strahlungsquellenkette mit Abstandshaltern eingebracht sind und zum Implantieren in das Gewebe einer Implantationshohlnadel zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (8, 9) zur Zuführung und zur Durchtrennung von Strahlungsquellenketten (1) aus einem Magazin (10) an die Hohlnadel (19) angekoppelt wird, wobei die Strahlungsquellenkette entsprechend der gewünschten Anzahl von Seeds aus dem Magazin (10) herausgefördert, der Durchtrennvorrichtung (8) zugeführt, dort abgetrennt und als definierte Teilkette bis in die Hohlnadel eingebracht wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Strahlungsquellenkette (1)derart gesteuert wird, dass die Strahlungsquellenkette (1) an der vorher definierten Stelle relativ zur Durchtrennvorrichtung positioniert wird.

24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub der Strahlungsquellenkette (1) in einer Abfolge diskreter Schritte bis zur vorher definierten Trennstelle vorgenommen wird.

25. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass Bauelemente wie Sensor und/oder Detektor (29) zur Überwachung und Einstellung der Durchtrennstelle eingesetzt werden, die den Durchtrennvorgang nur freigeben, wenn der vorherbestimmte Durchtrennort erreicht ist und sich keine Seeds (2) im Trennbereich befinden.

26. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrennvorrichtung solange blockiert bleibt, bis der Durchtrennvorgang freigegeben wurde.

27. Verfahren nach den Ansprüchen 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorschub- bzw. Führungselement (20) aus einem Magazin (11) über mindestens einen Antrieb (15) so gesteuert wird, dass das Element (20) nur hinter der konfektionierten Teilkette (2) in eine Zuführung (16) zur Hohlnadel (19) gelangt.

28. Verfahren nach den Ansprüchen 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfektionslänge, bestimmt durch die enthaltene Anzahl von Seeds, vorgewählt und daraus die Vorschubtiefe des Vorschub-/Führungselementes beim Einbringen der Teilkette in die Hohlnadel bestimmt wird.

29. Strahlungsquellenkette (1) bestehend aus Strahlungsquellen (2) und bioresorbierbaren Abstandshaltern (3) im Wechsel, zusammengehalten von einer ebenfalls bioresorbierbaren Umhüllung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (3) eine besondere Form haben und dass die Umhüllung der Kette (1) an den Positionen von Strahlungsquellen (2) und Abstandshaltern (3) jeweils verschieden eingefärbt oder markiert ist, so dass die Position der Abstandshalter (3) innerhalb der Kette (1) eindeutig optisch zu identifizieren ist.

30. Strahlungsquellenkette nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (3) im wesentlichen zylindrisch sind und einen Durchmesser aufweisen, der höchstens dem der verwendeten Strahlungsquellen (2) entspricht, und deren Länge gewährleistet, dass der Abstand der Strahlungsquellen (2) voneinander dem therapeutischen Standard entspricht.

31. Strahlungsquellenkette nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (3) tailliert sind, also mittig einen geringeren Durchmesser als an den Enden aufweisen.

32. Strahlungsquellenkette nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (3) von den Enden zur Mitte hin konisch ausgeformt sind.

33. Strahlungsquellenkette nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (3) rohrförmig sind.