DE19526690A1 - Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Fixationsmaterials mit Kathetern oder Schläuchen für die Strahlentherapie - Google Patents

Description

Für die Strahlenbehandlung von Tumoren in Körperhöhlen, z. B. im Rachen, Darm oder Vaginalbereich sowie in operativ eröffneten Körperbereichen, ist die Brachytherapie mit Kathetern eine anerkannte Methode, bei der die Strahlenquelle (-quellen), gesteuert durch ein Afterloading-Gerät, präzi­ se an den Behandlungsort im Körper gebracht und so bewegt werden kann, daß sich ein vorausberechneter Strahlendosis-Verlauf über der Behand­ lungsstelle ergibt, so beschrieben von D. E. Wazer, R. Schmidt-Ullrich, W. Chasin, A. Wu, M. Buscher in Am. J. Otolaryngology 10 (3), (1989), 173, und von R. Stepan, P. Lukas, U. Fink, P. Knetschaurek, Ir. Siewert, M. Molls in "Intraoperative Radiotherapy with High Dose Afterloading (Flabs Method) in Colorectal Carcinom" (in F. W. Schildberg, N. Willich, H.-J. Krämling, "Intraoperative Radiation Therapy", Proceedings 4th In­ ternational Symposium IORT, Munich 1992, Verlag Blaue Eule, Essen).

Um Schäden bei den Patienten zu vermeiden und eine exakte Bestrahlungs­ planung sicherzustellen, müssen die Katheter genau positioniert und am oder im Körper fixiert werden. Nur wenn dieses gewährleistet ist, kann die Programmierung des erforderlichen Isodosen-Verlaufs vorgenommen wer­ den und die geplante Bestrahlung mit der notwendigen Sicherheit und Prä­ zision erfolgen.

Übliche Praxis zur Herstellung von fixierten Katheter-Sätzen ist, Gummi­ ähnliche Standard-Flachblöcke (1 bis 3 cm hoch, Fläche: 30 × 30 cm; Be­ zugsquellen sind z. B. Quandt Medizintechnik, Hamburg, oder Mick Radio Nuclear Instruments Inc. Bronx, New York) zurechtzuscheiden und an­ schließend von Hand mit einer Hohlnadel zu durchbohren, um sie dann mit den Kathetern auszurüsten. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß auf­ grund der Reibung und Haftung der Nadelaußenwand mit dem flexiblen Mate­ rial der Gummi-artige Kunststoff-Körper sich deformiert und die Paralle­ lität der Kanäle verloren geht.

Darüber hinaus lassen sich diese sog. Flabs nicht sicher am Applika­ tionsort fixieren. Es kommt häufig zu Einrissen in den Durchstichen der Fixierfäden und so zur Verschiebung bis gänzlichen Ablösung der Flabs.

Vor diesem Hintergrund war die Erfindung eines mit Kathetern ausgerüste­ ten Flabs gemäß US-Patentschrift 4 963 128 ein Fortschritt, der aber den Praxisanforderungen noch nicht in vollem Umfang genügt.

Kneschaurek, Wehrmann, Hugo, Stepan Lukas und Molls beschreiben in Strah­ lentherapie und Onkologie 171 (1995), S. 61, einen Silikongußapplikator, bei dem mit Kunststoff-Hohlnadeln gearbeitet wird, die mit Hilfe einer speziellen Vorrichtung parallel zueinander in der Mittenebene des Flabs eingestochen werden. Allerdings berichten die Verfasser über Schwierig­ keiten beim Einbringen der Nadeln, so daß häufig Silikonguß-Körper ver­ worfen werden müssen.

Zylindrische Kunststoff-Katheter-Systeme stehen ebenfalls nicht zur Ver­ fügung. Daher behilft man sich mit selbst durchbohrten Kunststoffteilen, so beschrieben in der oben zitierten Publikation von D. E. Wazer et al., S. 177.

Aufgabe dieser Erfindung war daher, ein Verfahren zur Herstellung flexib­ ler Fixationsformkörper für Katheter oder Schläuche bereitzustellen, das für die Strahlentherapie, insbesondere für die Brachytherapie, geeignete Applikationskörper mit korrekt parallel laufenden Kathetern bereitstellt. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den Angaben der Patentansprüche gelöst. Dabei war es erforderlich, daß der die Katheter umgebende Kunststoff weich und flexibel ist, das Kunststoff-Material Dichten von 0,9 bis 1,2 g/cm³ besitzt und gemessen an der Applikations­ dauer und Schwere der Indikation nicht gesundheitsschädigend ist sowie nach den üblichen Verfahren einer Sterilisation unterzogen werden kann. Weiterhin kennzeichnend für die vorliegende Erfindung ist die Ausrüstung dieser Kunststoff-Katheter-Systeme mit einem unter der Oberfläche einge­ arbeiteten, nicht-fasernden, körperfreundlichen Kunststoffaser-Gewebe über die gesamte Fläche oder einem koaxialen Kunststoffaser-Gewebe am unteren Teil der zylindrischen Körper, in allen Fällen auf der von der Bestrahlungsseite abgewandten Seite oder abseits von dem Bestrahlungsbe­ reich. Somit sind die erfindungsgemäßen Katheter-Kunststoff-Systeme be­ liebig zuschneidbar, und sie können in beliebiger Weise und an jeder Stelle sicher sowie reißfest fixiert werden.

Als Kunststoff-Materialien zur Führung und Fixierung von der After­ loading-Kathetern sind körperfreundliche, weiche Kunststoffe auf Basis von Polyurethanen, Polyolefinen, Polycarbonaten, Polyvinylchlorid, Poly­ sulfonen, Polyethern, Polyestern, Polyamiden, Polyacrylaten, Silikongummi sowie -Kautschuken und analogen Polymeren mit und ohne Weichmacher ein­ setzbar, deren Dichten im Bereich von 0,8 bis 1,5 g/cm³, eine möglichst geringe γ-Strahlenabsorption besitzen, transparent oder zumindest trans­ luzend sind und ohne Bildung schädlicher Zersetzungsprodukte nach gängi­ gen Verfahren sterilisierbar sind. Grundsätzlich sind auch Gel-artige Polymersysteme geeignet.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen flachen, quadratischen oder recht­ eckigen Applikatoren werden die Katheter oder Schläuche durch die jeweils gegebenüberliegenden Bohrungen der Gieß- oder Gelierformen, die aus Glas, chemisch nicht angreifbarem oder oberflächenvergütetem Metall - wie z. B. vergütet mit polierten Gold-Platinen -, emaillierten Metallen oder gla­ sierten Keramiken oder auch hochwertigem Graphit bestehen können, hin­ durchgezogen und gespannt. Wesentlich für die Auswahl des Materials für die Gieß- oder Gelierform ist, daß es bei den Verarbeitungstemperaturen formstabil ist und weder chemische Reaktionen mit dem Gieß- und Gelier- Medium eingeht, die zu Anbackungen oder gewebeschädigenden, toxischen oder krebserzeugenden Stoffen führen, noch ebenso schädliche Stoffe aus seinem Inneren an das Kunststoff-Katheter-System abgibt. Weiterhin müssen die Gieß- und Gelierformen gut zu reinigen sein. Vorteilhaft wäre auch ihre Sterilisierbarkeit für spezielle Anforderungen.

Die Dichtflächen der Gieß- bzw. Gelierformteile (Abb. 1a, 1c) sind vor­ zugsweise schräg, rund oder konisch zu gestalten, um sicheres Zusammen­ setzen und hohe Dichtigkeit zu erreichen.

Nach Einspannen der Katheter und Zusammensetzen und gegebenenfalls Zusam­ menklammern der Form wird das lufthärtende oder Initiator härtende oder gelierende flüssige Kunststoffgut in die Form gegossen, bis die Flüssig­ keit auf einer bestimmten Höhe über den eingespannten Kathetern steht. Nach kurzem Anhärten bzw. Angelieren wird das Kunststoff-Gewebe eingelegt und die restliche Menge flüssigen Ausgangsmaterials bis zur Sollhöhe auf­ gegeben. Dem schließt sich die endgültige Aushärtung bzw. Gelierung des Kunststoff-Materials an. Die Ausgelierung der Paste erfolgt in Abhängig­ keit des verwendeten Polymers.

Im Falle großer Bohrungen für die Katheter kann hinreichende Dichtigkeit gegenüber der Gieß- oder Gelierflüssigkeit durch Verspachtelung mit teil­ ausgehärtetem oder angeliertem Material erreicht werden.

Muß das flüssige Gieß- oder Geliergut bei höheren Temperaturen verarbei­ tet werden, die für die eingespannten Katheter unzulässig sind, werden in oben beschriebener Weise oberflächenvergütete Metallstifte eingesetzt, die dem Durchmesser der Katheter entsprechen und an einem Ende mit einem Paßstück versehen sind (Abb. 2), so daß der entsprechende Kunststoff-Ka­ theter ohne Änderung des äußeren Durchmessers angekoppelt werden kann. Nach dem Aushärten oder Gelieren der Kunststoffmasse lassen sich so die Katheter mit Hilfe der Metallstifte durch den Kunststoffkörper hindurch­ ziehen. Vorzugsweise erfolgt ein solcher Vorgang noch im Zustand unvoll­ ständiger Aushärtung oder Gelierung und in der Gieß- oder Gelierform, so daß sich das härtende oder gelierende Kunststoffmaterial an die äußeren Katheter-Flächen anschmiegt.

Um bei zylindrischen Gieß- und Gelierformen nach dem Aushärten den ferti­ gen Applikator problemlos zu entfernen, muß der zylindrische Formteil aus zwei Hälften bestehen, die ebenfalls dicht zusammengefügt werden können (Abb. 3). Deckel und Boden setzen sich aus je zwei Ringhälften und Mit­ telstücken zusammen, wobei nur das obere Zentralstück mit einem Gießloch ausgestattet ist. Sämtliche Teile sind vorzugsweise mit konischen Dicht­ flächen ausgerüstet, die durch paßgerechtes Schleifen und im Falle von Metallen durch Oberflächenvergütungen an die Sterilitätsanforderungen angepaßt sind.

Die zylindrischen Formen sitzen entweder in einem entsprechenden Ofen oder werden durch eine Spannvorrichtung zusammengehalten, die mit Metall­ spiralfedern ausgerüstet ist, um sich an die thermische Ausdehnung anzu­ passen.

Der Gewebeteil ist als Zylinder mit Abmessungen gemäß Anforderungen vor­ gefertigt (Abb. 3) und wird mit den Kathetern oder oberflächenvergüteten Stiften vor dem Gießen in die Form eingesetzt.

Schlanke zylindrische Formen, die nur mit einem Einzelkatheter auszurü­ sten sind, gestatten das Herausziehen des fertigen Applikators und sind somit einfacher gebaut (Abb. 4). Nur einer der Deckel besteht aus zwei Teilen.

Die Abmessungen der Abbildungen sind nur beispielhaft und nicht auf diese beschränkt. Es können Kunststoff-Katheter-Systeme nach den erfindungsge­ mäßen Verfahren in jeder gewünschten Größe hergestellt werden.

Beispiele

Fließfähige Pasten aus z. B. einzelnen oder mehreren verpastbaren Polyvi­ nylchlorid-Polymerisaten oder Polyacrylaten mit Weichmachern oder Weich­ macher-Gemischen erhält man durch Homogenisieren in Dissolver- oder Pla­ netenmischern. Es können Homo-, Co- oder auch Terpolymere eingesetzt wer­ den.

Zur Viskositätsregulierung und Thixotropierung lassen sich kolloidale Kieselsäuren, Metallseifen, Glyzerinmono-oleat und/oder Aluminium- oder/auch Magnesiumsilicate verwenden. Dieses ist insbesondere erforderlich, um bei Weichmachergehalten über 50% die Dispersionen zu stabilisieren. Thixotropierungsmittel werden 0,01 bis 5 Teile auf 100 Teile Polyvinyl­ chlorid oder Polyacrylat eingemischt.

Die Dichten der Kunststoff-Katheter-Systeme können durch Variation der Weichmacher/Polymer-Verhältnisse eingestellt werden.

Herstellung eines Polyvinylchlorid-Gels

Nach Vorlage von 10 bis 50% des Weichmachers (z. B. Edenol, Di(ethyl­ hexyl)phthalat) oder des Weichmachergemisches werden das gesamte verpast­ bare Polyvinylchlorid in einem Planetenmischer bis zu einer Temperatur von 30°C hinzugemischt. Anschließend erfolgt eine portionsweise Zugabe der restlichen Weichmacher-Anteile. Zu dieser Masse werden portionsweise insgesamt 2 Teile Glyzerinmonooleat als Thixotropierungsmittel eingear­ beitet.

Die erhaltene Gelierungsmasse wird in die Gelierungsform aus Glas, die in diesem Fall anstelle der Katheter mit den oben beschriebenen Metallstif­ ten versehen ist, so eingegeben, daß die flüssige Masse 3 mm über den eingesetzten Stiften steht. Nach 3minütiger Angelierung bei 180°C wird da Heizaggregat entfernt und nach Abkühlen das Kunststoff-Gewebe einge­ legt. Anschließend wird die restliche flüssige Masse hinzugefügt und 15 min. bei 180°C angeliert.

Nach Abkühlen auf 120°C können die Katheter, die sich auf den Metall­ stiften außerhalb des Gelierofens befinden, ohne Mühe und ohne Schaden für die Katheter durch den gelierten Kunststoff hindurchgeschoben werden, wobei die Metallstifte als sichere, maßgerechte Führung für die Katheter dienen.

Nach dem Abkühlen lassen sich die Teile der Gelierform leicht und ohne Kleben der gelierten Kunststoffmasse entfernen. Eine Schrumpfung des Kunststoff-Katheter-Körpers ist praktisch nicht feststellbar.

Nach Entnahme des Kunststoff-Katheter-Systems wird die äußere Oberfläche mit Maisstärke gepudert, wodurch eine weiche, gewebefreundliche und nicht-klebende Oberfläche erhalten wird. Die Dichte des auf diese Weise hergestellten Katheters liegt bei 1,15 g/cm³.

Dieser Applikator kann anschließend auf den geometrischen Flächenbedarf zugeschnitten werden.

Herstellung eines weichen Polyacrylsäureester-Applikators

Die Vermischung erfolgt zunächst in gleicher Weise wie bei dem Beispiel für Polyvinylchlorid, mit dem Unterschied, daß 1% Härter (z. B. Wasser­ stoffperoxid, Kaliumperoxodisulfat) hinzugefügt werden. Die Aushärtung wird bei 120°C durchgeführt. Unter diesen Bedingungen bedarf es nicht der vergüteten Metallstifte, so daß die Katheter vor dem Gieß- und Ge­ liervorgang eingesetzt werden können.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von flexiblen Kunststoff-Körpern mit Einzel­ kathetern oder äquidistant eingebetteten Kathetern oder Schläuchen für die Strahlentherapie, vorzugsweise Brachytherapie, nach der Afterloa­ ding-Methode, dadurch gekennzeichnet, daß die Katheter in der gelierten Paste des Kunststoff-Körpers in der Gelierform fest eingespannt sind und danach ausgeliert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Formkörper aus Polyurethanen, Polyolefinen, Poly­ carbonaten, Polyvinylchlorid, Polysulfonen, Polyacrylaten, Polyethern, Polyamiden, Silikonen und analogen Polymeren mit und ohne Weichmacher hergestellt werden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katheter und ein gewebeverträgliches Gewebe in die Gelier- oder Aushärtform vorher oder in einem Zwischenschritt eingebracht wer­ den.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle höherer Gelier- oder Aushärttemperaturen, die für das Kathetermaterial schädlich sind, oberflächenvergütete Metallstifte mit Katheterpaßstücken eingesetzt und zur Einbringung der Katheter in den Kunststoff-Körper verwendet werden.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen der Formteile konisch geformt sind.