DE2420883A1

DE2420883A1 - Elektromedizinische bestrahlungsapparatur zur krebsheilung durch hochfrequenzextremhyperthermie-therapie

Info

Publication number: DE2420883A1
Application number: DE2420883A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Joachim Guettner
Original assignee: GUETTNER TRONADO
Current assignee: GUETTNER TRONADO
Priority date: 1974-04-30
Filing date: 1974-04-30
Publication date: 1975-11-13
Also published as: DD117606A5; IL47184A0; IT1050926B; FI751281A; SE7504957L; NO751502L; NL7505119A; ZA752777B; BR7502623A; JPS5116796A; BE828620A; FR2269356A1; YU109475A

Description

Patentbeschreibung P A T E N T S C H R I F T ELEKTROIMEDIZINISCHE BESTRAHLUNGSAPPARATUR ZUR KREBSHEILUNG DURCH HOCHFREQUENZ-EXTREMHYPERTHERMIE-THERAPIE Die Erfindung betrifft eine elektromedizinische Bestrahlungsapparatur zur Krebsheilung durch Hochfrequenz-Extremhyperthermie Therapie.
In den früheren deutschen Patentanmeldungen P 23 04 500.
vom 31.1.1973, P 23 56 133.3 vom 6.2.1973, P 23 06 922.9 vom 13.2.1973 und P 23 54 403.8 vom 30.10.1973 sowie in zahlreichen ausländischen Patentanmeldungen, die auf den gleichen Erfindungen basieren, sind einige medizintechnische Möglichkeiten, die die Hochfrequenz-Extremhyperthermie-Therapie grundsätzlich für die weltweite Krebsbekämpfung eröffnet, ausführlich beschrieben.
Als Stand der Technik können elektromedizinische Bestrahlungsapparaturen angesehen werden, die im Kurzwellen-, Ul traI#rzwell en-oder Nikrowellenbereich arbeiten, im Gegensatz zu herkömmlichen Diathermiegeräten aber mit einer so hohen Strahlungsintensität und mit einer so kurzzeitigen Bestrahlungsdauer, daß während 1 Minute oder weniger in den zu bestrahlenden krankheitsbefallenen Gewebezonen impulsartige Gewebetemperaturerhöhungen von etwa + 5 bis 7 grd über Normaltemperatur erzie#lt werden, wobei den auf der bekannten Diathermiewirkung von hochfrequenten elektromagnetischen Schwingungen beruhenden Bestrahlungsapparaturen frequenz- und leistungsangepaßte Kondensatorfeldelektroden, Spulenfeldapplikatoren, Hohlleiter- oder sonstige Strahler zugeordnet sind.
Patentbeschreibung Besonders interessant erschienen solche Bestrahlungsapparaturen, bei denen die Strahlungsenergiedichte im Bestrahlungsfeld so hoch gewählt ist, daß der zeitliche Gewebetemperaturanstieg am Krankheitsherd in der Größenordnung von etwa 0,1 bis 1 grd/s liegt. Großes Gewicht wurde stets auf hochselektiv wirkende diathermische xtrahlungsenergieabEiorption gelegt, also auf gezielte Hyperthermie-Zellschädigungsrnechanismen, um maligne Tumoren ebenso wie Metastasen und vagabundierende einzelne Krebszellen unter weitgehender Schonung des sie umgebenden Normalgewebes zu vollständigem Absterben oder zumindest zu einer bleibenden Zellteilungsstagnation zu bringen.
In der Zwischenzeit wurden umfangreiche Forschungsarbeiten durchgeführt, um volle Klarheit über die eigentlichen Vorgänge bei der Einwirkung von Hochfrequenzfeldern auf Krebsgewebe wie auch auf einzelne Krebszellen zu gewinnen, und zwar in Abhängigkeit sowohl von Wellenfrequenz und Strahlungsintensität als auch vom angewandten Wellentyp. Das Ergebnis dieser Untersuchungen jahren einige fundamentale Entdeckungen, die Veranlassung garn, von dem bisher gebrauchten Begriff der Gewebetemperaturerhöhung weitgehend abzurücken und stattdessen von Zelltemperaturanstieg in gesunden Normalzellen und in kr£bsnellen zu sprechen. Unter bestimmten Voraussetzungen sind nämlich im Bestrahlungsfeld primär biophysikalische und sekurldär biochemische Veränderungen zu beobachten, die sich nicht als gewebe- sondern als ausgesprechen zelltypisch identifizieren lassen, fast unabhängig von der mittleren Gewebetemperatur.
Aus diesen neuen Überlegungen und Erkenntnissen ergab sich folgerichtig die Aufgabenstellung, verbesserte elektromedizinische ßestrahlungsapparaturen zur Krebsheilung zu schaffen, bei denen eine höhere Selektivwirkung infolge stärker ansteigender Zelltemperaturen in den Krebszellen, gleichzeitig aber eine nur geringfügige thermische Beanspruchung in den gesunden Normalzellen entsteht. Generell bot sich als physikalische Grundlösung die Vorstellung an, die Zellen als isolierte elektrische Niniatur-Schwingkreise mit stoffwechselabhängigen typischen Resonanz- und Dämpfungseigenschaften aufzufassen. Aus dieser Patentbeschreibung Hypothese heraus, die bald darauf experimentell gesichert werden konnte, galt es detaillierte technische Lösungen zu entwickeln, um die oben formulierte Aufgabenstellung zu erfüllen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Apparatur in ihrem Bestrahlungsfeld mit Dezimeterwellen vom reinen oder dominierenden H-Nellentyp arbeitet, und zwar in einem Frequenzbereich, in dem Krebszellen deutliche HF-Resonanz zeigen, aber ein ausreichender Sicherheitsabstand zu anderen Wellenlängen besteht, bei denen auch gesunde Normalzellen vergleichbare Resonanzeffekte erkennen lassen, und daß die Feldenergiedichte hoch genug ist, um das Zellplasma der Krebszellen zur Gerinnung zu bringen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung arbeitet die Apparatur mit mindestens 2, vorzugsweise aber mit einer noch größeren Anzahl von Strahlungsquellen, die geometrisch so angeordnet sind, daß die magnetischen Feldkomponenten der abgestrahlten Wellenfronten aus möglichst vielen Richtungen in den Körper des Patienten eindringen, ausgerichtet auf die krankheitsbefallene Körperzone.
Es ist vorteilhaft, daß die geometrische Anordnung der Strahlungsquellen in einem Zylinderkoordinatensystem, in dessen Mittelachse sich der Körper des Patienten befindet, in der Weise erfolgt, daß die magnetischen Feldkomponenten der abgestrahlten Wellenfronten vom vollen 3600 -Kreisumfang oder von Teilkreisbögen her annähernd radial in das Feldzentrum zielen, vorzugsweise unter gleichzeitiger Feldkonzentration auch in axialer Richtung.
Als sehr zweckmäßig hat sich erwiesen, daß im Bestrahlungsfeld ein Breitband-Spektrum von vermischten hochfrequenten elektromagnetischen Schwingungen erzeugt wird, zum Beispiel durch gegenseitige Wellenüberlagerungen unter Verwendung von 2 oder mehr Strahlungsquellen und/oder- durch Uberlagerungseffekte mit Hilfe von beliebig vielen Reflektorflächen, resultierend in komplizierten Phasen-, Frequenz- und Amplituden Modulationen, und daß das Amplitudenmaximum dieses Breitband-Spektrums in einem Frequenzbereich mit optimaler Krebszellen~ HF-Resonanz liegt.
Patentbeschreibung Es bietet Vorteile, daß die HF-Ausgangsleistung der Appara tur, die Feldenergiedichte im Feldzentrum, die räumlichen Abmessungen des Bestrahlungsfeldes und die Bestrahlungszeiten so gewählt werden, daß die gesunden Normalzellen in der unmittelbar bestrahlten Körperregion einen Temperaturanstieg um höchstens + 7 grd erfahren, daß der mittlere Temperaturanstieg im Blutkreislauf des Gesamtorganismus weniger als + 2 bis 3 grd beträgt, daß aber in der gleichen Zeit die Krebszellen durch Koagulation des Zellplasmas vernichtet werden.
Zweckmäßigerweise wird die Apparatur so ausgelegt, daß ihre HF-Ausgangsleistung einen Optimalwert von etwa 5 bis 8 kV# je Meter der bestrahlten Körperlänge nicht wesentlich unter- oder überschreitet.
In beispielsweiser Ausführung verwendet die Apparatur als Strahlungsquellen eine besondere Bauform eines Hohlleiterstrahlers, der dem Ultrahochfrequenz- oder Mikrowellenbereich angepaßt ist und einen fast reinen ll-Wellentyp abstrahlt, was durch Unterdrückung des E-Wellentyps mittels geeigneter konstruktiver Maßnahmen erreicht wird, sodaß die magnetisc:en Feldkomponenten im Bestrahlungsfeld fast ausschließlich in Richtung der Wellenausbreitung liegen.
Als vorteilhaft hat sich gezeigt, daß der verwendete Hohlleiterstrahler eine langgestreckt rechteckige, im Mittelfeld muldenförmig vertiefte Gehäuseform mit einer ebenso geformten Wellenaustrittsöffnung hat, daß die HF-Ankopplung an den Resonanzraum durch eine im Gehäuse auf Isolationsstützen gehalterte, beidseitig abgewinkelte Ringschleifenantenne mit zentraler Einspeisung erfolgt, und daß die Wellenaustrittsöffnung mit einer Thermo- oder Duroplastkappe verkleidet ist, deren Material günstige dielektrische Eigenschaften aufweist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Wellenfronten mittels geeigneter Formgebung, Strahlungscharakteristik und geometrischer Anordnung der verwendeten Strahlungsquellen, gegebenenfalls auch unter zusätzlicher Verwendung von Leitblechen, Leitstegen und/oder Reflektorflächen, in eine solche Richtung gelenkt, daß sowohl in radialer als auch in axialer Pat entbeschreibung Ebene eine Feldkonzentration in einem stark verwaschenen Brennpunkt entsteht.
Es ist zweckmäßig, daß mehrere Hohlleiterstrahler in geschlossener Vieleck- oder Kreisringform mit annähernd radial nach innen gerichtetem Strahlengang angeordnet sind, sodaß ein Strahlerkranz entsteht, dessen lichte Öffnung genügend Bewegungsspielraum für einen erwachsenen Patienten mit normalem Schultermaß bietet.
Vorteilhafterweise sind 2 oder mehr Strahlerkränze in übereinander liegenden Ebenen angeordnet, sodaß ein dreidimensionales Strahlerkranzsystem mit größerer axialer Ausdehnung entsteht, speziell geeignet für Großvolumen-Bestrahlung, welches den Patienten ringförmig umgibt.
In beispielsweiser Ausführung liegt die Grundfrequenz der einzelnen sich überlagernden Wellen etwa im international für Medizintechnik freigegebenen Frequenzband 433,92 SEz, mit leichter Frequenzabweichung der Strahlungsquellen untereinander, vorzugsweise beschränkt auf einen Bereich von + 1 % maximale Frequenzverstimmung.
Die konstruktive Ausbildung des Strahlerkranzsystems erfolgt zum Beispiel in der Weise, daß 12 Hohlleiterstrahler (1) in 3 übereinander liegenden Ebenen so angeordnet sind, daß jeder Strahlerkranz (2) symmetrisch aus 4 Hohlleiterstrahlern (1) zusammengesetzt ist, daß zwischen diesen 3 x 4 Hohlleiterstrahlern (1) 3 x 4 keilprofilförmige Leitstege (3) sitzen, welche 4 kreisringförmige Leitbleche (4) auf Distanz halten, die sich über dem ersten, zwischen dem ersten und zweiten, zwischen dem zweiten und dritten sowie unter dem dritten Strahlerkranz (2) befinden, daß die beiden mittleren Leitbleche (4) einen größeren Innendurchmesser als die beiden äußeren haben, und daß 2 Profilringe (5) mit abgeschrägten inneren Reflektorflächen (6), um Streustrahlung in das Feldzentrum zurückzuwerfen, den oberen und unteren Abschluß des gesamten Strahlerkranzsystems bilden.
Weitere Merkmale dieses Konstruktionsbeispiels sind, daß die 12 Leitstege (3), die 4 Leitbleche (4) und die 2 Profllringe (5) einen in sich starren Käfig bilden, der durch 4 Zuganker (7) Patentbeschreibung zusanunengehalten wird, und daß jeder der 12 Hohlleiterstrahler (1) leicht auswechselbar ist, was dadurch erreicht wird, daß sie von außen zwischen den Leitblechen (4) und den innseitig mit Anschlägen versehenen Leitstegen (3) des Käfigs radial eingeschoben sind und mittels 12 Laschen (8), welche die äußeren Gehäusekanten überlappen und ihrerseits durch 12 handgerechte Schraubkappen (9) an die 12 Leitstege (3) federnd angeklemmt sind, in dieser Position fixiert werden.
Die Abbildungen 1 bis 3, in denen das beschriebene Strahlerkranz system zeichnerisch dargestellt ist, enthalten folgende Bezugszeichen: 1 Hohlleiterstrahler 2 Strahlerkränze 3 Keilpro filförmige Leitstege 4 Kreisringförmige Leitbleche 5 Profilringe 6 Abgeschrägte innere Reflektorflächen 7 Zuganker Laschen 9 Schraubkappen In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Strahlungsquellen beweglich angeordnet, und zwar entweder in der vertikalen Ebene, um stehende Patienten zu behandeln, oder in der horizontalen Ebene, um eine Behandlung der Patienten in liegender Stellung zu ermöglichen, gegebenenfalls auch wahlweise in beiden Ebenen, und zwar unter Zuhilfenahme einer mechanischen Kipp- oder Schwenkvorrichtung.
Eine andere Ausführung bevorzugt, daß die Strahlungsquellen ortsfest angeordnet sind, und daß der Patient mittels einer geeigneten mechanischen Vorrichtung durch Bewegung in der verti kalen oder in der horizontalen Ebene in Behandlungsposition gebracht wird.
Vorteile bietet die Lösung, daß die untereinander starr verbundenen Strahlungsquellen mittels elektromotorischem oder hydraulischem Antrieb, vorzugsweise durch Fernsteuerung, in der Patentbeschreibung vertikalen Ebene hinauf- und heruntergefahren werden können, um während der Behandlung eine Ganzkörpererfassung des Patienten zwischen Füßen und Kopf zu ermöglichen.
Konstruktiv wird dies zum Beispiel in der Weise realisiert, daß das Strahlerkranzsystem durch Tragarme (10) starr mit einem Gehäuse (11) verbunden ist, in dem sich ein geeignetes Antriebsaggregat befindet, vorzugsweise ein umsteuerbarer Bremslüfter Getriebemotor, daß in das Gehäuse (11) eine senkrecht durchgehende, verdrehungsgesicherte Führungsbuchse (12) eingesetzt ist, die für die nötige Führung auf einer frei stehenden Laufsäule (13) sorgt, daß diese Laufsäule (13) in einer standfesten Fußpodest-Plattform (14) verankert ist, und daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Laufsäule (13) und dem Antriebsaggregat mittels eines Zahnrades erfolgt, das in eine Zahnstange (15) eingreift, welche mit der Laufsäule (13) verschraubt ist.
Die Abbildungen 4 und 5, in denen das beschriebene mechanische System zum Hinauf- und Herunterfahren der Strahlungsquellen zeichnerisch dargestellt ist, enthalten folgende Bezugszeichen: 10 Tragarme 11 Gehäuse des Antriebsaggregates 12 Senkrecht durchgehende Führungsbuchse 13 Frei stehende Laufsäule 14 Fußpodest-Plattform 15 Zahnstange Es erscheint als zweckmäßig, daß jede der Strahlungsquellen von einem eigenen HF-Generator gespeist wird, vorzugsweise über getrennte Koaxialkabelverbindungen.
In einer anderen Ausführung können aber auch alle Strahlungsquellen von dem gleichen HF-Generator gespeist werden, vorzugsweise unter Verwendung von geeigneten Hohlleiter- oder Koaxialkabelverzweigungen, die ausreichend entkoppelt sind.
Vorteilhafterweise wird das angestrebte Breitband-Spektrum mit komplizierter Ort-Zeit-Funktion der resultierenden Wellenamplituden im Bestrahlungsfeld durch leichte Frequenzverstimmung Patentbeschreibung der einzelnen HF-Generatoren untereinander und/oder durch unsynchronisierte Phasenlage der abgestrahlten Wellenfronten erzielt, weitgehend frei von Geometrieproblemen in der Anordnung der Strahlungsquellene Im Falle der Speisung aller Strahlungsquellen von dem gleichen HF-Generator ist es dagegen zweckmäßig, daß zur Vermeidung von stationären Extinktionseffekten im Feldzentrum infolge Überlagerung von gegenläufigen Wellenzügen in synchroner Phasenlage eine Geometrie gewählt wird, bei der zwischen einander gegenüberstehenden Strahlungsquellen ein optimaler Abstand von einer halben Wellenlänge oder von einem ungeradzahligen Vielfachen hiervon eingehalten ist.
Eine wichtige Nebenaufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Apparatur mit Überwachungs- und Steuerungseinrichtungen ausgestattet ist, vorzugsweise in zentraler Anordnung.
Dem Sicherheitsbedürfnis ist dadurch Rechnung getragen, daß alle wichtigen Körper funktionen des Patienten während der Bestrahlung durch elektronische Geräte überwacht werden, zum Beispiel die Hauttemperatur in der unmittelbar bestrahlten Körperregion, vorzugsweise berührungslos mit Infrarot-Detektor gemessen, ferner EKG, Pulsfrequenz und Pulsamplitude, Arrhythmie und Körperimpedanz, vorzugsweise berührungslos mit Hilfe von Elektroden gemessen, die sich unter den Füßen des Patienten befinden, jedoch keinen galvanischen Kontakt zu den Fußsohlen haben sondern mit kapazitiver Ankopplung arbeiten, unter Verwendung einer Trägerfrequenz, die von den physiologischen Signalen moduliert und später wieder ausgesiebt wird, und gegebenenfalls noch die Fußtemperatur, vorzugsweise mit Hilfe einer Thermistor-Sonde gemessen, die zur Fußsohle ausreichenden Wärmeübergangskontakt besitzt.
Zweckmäßig ist, daß die gewonnenen Meßwerte durch Skalenanzeige und/oder durch Kurvendarstellung auf dem Bildschirm eines Oszilloskops sichtbar gemacht und gegebenenfalls noch zusätzlich von einem anzeigenden und schreibenden Meßgerät registriert werden.
Patentbeschreibung Die Steuerungseinrichtungen können etwa so ausgebildet sein, daß die Apparatur in beispielsweiser Ausführung über einen Hauptschalter, über Leuchttaster für den Auswahlbetrieb einzelner Strahlungsquellen, über Leuchttaster mit fest vorgegebener Kurzzeitprogrammierung, über eine Zeit schaltuhr mit beliebig einstellbarer Ablaufzeit speziell für Langzeitbestrahlung, über einen Leuchttaster zur Schnellausschaltung in Notfällen, über Leuchttaster und/oder Wippschalter zur Veränderung der Behandlungsposition des Patienten im Bestrahlungsfeld, vorteilhaft in Verbindung mit Endausschaltern zur Bewegungsbegrenzung, und gegebenenfalls über obere und/oder untere Grenzwertkontakte an Meßeinrichtungen zur Überwachung wichtiger Körperfunkvionen des Patienten ferngesteuert wird, und daß Signallampen, Spannungs-, Strom- und Leistungsmeßinstrumente den jeweiligen Betriebszustand der Zentrale, der HF-Generatoren und der Strahlungsquellen anzeigen Eine weitere wichtige Nebenaufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Diagnose und/oder zur Kontrolle des Therapieerfolges während der Bestrahlung ein anzeigendes und schreibendes Meßgerät verwandt wird, vorzugsweise ein Potentiometer-Schreibgerät, welches eine Messung und registrierende Prozesskontrolle des Verhältnisses zwischen Strahlungsabsorption im Körper des Patienten einerseits und Strahlungsreflexion plus Strahlungstransmission an der Hautoberfläche andererseits vornimmt und wertvolle diagnostische Rückschlüsse auf das Vorhandensein beziehungsweise auf das allmähliche Verschwinden der gegenüber gesundem Normalgewebe deutlich überhöhten Strahlungsabsorption im Bereich von Hauptgeschwulst und Metastasen zuläßt.
Zweckmäßigerweise wird so vorgegangen, daß der Strahlungsreflexions- und -transmissionsanteil in einer Ringantenne, die die bestrahlte Körperregion des Patienten umschließt, ein HF-Signal induziert, welches über eine Meßleitung dem Absorptionsmeßgerät zugeführt, ausreichend verstärkt und zur Anzeige gebracht wird.
Dabei ist es vorteilhaft, daß der ringförmige Käfig des Strahlerkranzsystems, der aus metallischen Teilen besteht, die untereinander alle elektrisch leitend verbunden sind, gleichzeitig als Ringantenne zur Gewinnung des HF-Signals für das Patentbeschreibung Absorptionsmeßgerät dient.
Als wertvolle Verbesserung hat sich herausgestellt, daß dem Absorptionsmeßgerät noch ein zweites Signal aus einer berührungslosen Infrarot-Hauttemperaturmessung zugeführt wird, und zwar ein Analog-Gleichspannungssignal, das in komplizierter mathematischer Funktion schaltungstechnisch mit dem HF-Signal verknüpft und zur Kompensation des Temperatureinflusses in Strahlungsreflexion und Strahlungstransmission an der Hautoberfläche verwandt wird, um reale Absorptionsmeßwerte zu gewinnen.
Weiterhin erwies sich als sinnvoll, daß auf dem Papierstreifen des Absorptionsmeßgerätes eine zweite Kurve mitgeschrieben wird, die der jeweiligen Behandlungsposition des Patienten im Bestrahlungsfeld entspricht und einer reproduzierbaren Zuordnung der Absorptionsmeßwerte zur Höhenlage der momentan bestrahlten Körperregion dient, gewonnen aus einer einfachen Entfernungsmessung zwischen den Füßen des Patienten und dem geometrischen Mittelpunkt der Strahluiigsquellenanordnung.
Für die Erzeugung der Dezimeterwellen, die im Bestrahlungs feld therapeutisch zur Wirkung kommen sollen, wurden alle denkbaren technischen Varianten auf ihre Zweckmäßigkeit hin untersucht. Als günstige Lösung zeigte sich, daß die Apparatur die benötigte HF-Energie von mindestens einem HF-Generator zugeführt bekommt, dessen wesentliche Bestandteile eine geeignete Senderöhre, vorzugsweise eine Keramik-Scheibentriode, ein als Topfkreis ausgebildeter koaxialer Ifohlraumresonator und ein koaxiales Oberwellenfilter sind.
Vorteilhaft ist, daß die Senderöhre in Anodenbasisschaltuiig betrieben wird, sodaß die Kathode hohes negatives Potential gegen Masse führt.
Zweckmäßigerweise wird die IIF-Ausgangsleistung kapazitiv aus dem Hohlraumresonator ausgekoppelt.
Bei einer Bestrahlungsapparatur, die sich bereits im klinischen Einsatz befindet, vnirde zum Schutz gegen unbeabsichtigte Kopfbestrahlung auf den oberen Profilring (5) des Strahlerkranzsystems ein Lichtschrankenrelais gesetzt, das die HF-Generatoren Patentbeschreibung sofort abschaltet und von ihrer Stromversorgung getrennt hält, sobald und so lange wie der Kopf des Patienten einen Lichtstrahl unterbricht, der von einer Linsenoptik auf einen diametral angeordneten Facettenspiegel geworfen und von dort auf eine Photodiode reflektiert wird, die im Gehäuse des Lichtschrankenrelais eingebaut ist, Bei einer anderen Bestrahlungsapparatur, die in Kürze ebenfalls in den klinischen Einsatz geht, ist das Hinauf- und Herunterfahren des Strahlerkranzsystems nicht nur über 3 Leuchttaster mit den Funktionen "Auf", "Stop" und "Abt' sondern, wesentlich feinfühliger, noch zusätzlich über ein weiteres Befehlsorgan steuerbar, und zwar über einen schaltungstechnisch verriegelten Wende-Ein-Aus-Taster mit Knebelgriffbetätigung.
Die mit der Erfindung erzielten Hauptvorteile, welche inzwischen klinisch bestätigt wurden, sind: 1. Gezielte totale Vernichtung der Krebszellen sowohl in der Hauptgeschvmlst als auch in den oft weit verstreuten gefürchteten Metastasen, 2. Selektiv wirkende Koagulation des Zellplasmas der Krebszellen ohne jede thermische Überbeanspruchung des umgebenden Gewebes und ohne Schädigung gesunder Normalzellen, 3. Gleichzeitige Erfassung ausgedehnter Körperpartien durch typische Großvolumen-Bestrahlung, 4. Geringfügige Herz- und Kreislaufbelastung, 5. Keine erkennbaren sekundären Komplikationsgefahren, 6. Relativ langsame biochemische Zersetzung der durch Gerinnung abgetöteten Krebszellen, sodaß die Toxine und Antitoxine, die den Blutkreislauf des Patienten überschwemmen, normalerweise vom Organismus mühelos bewältigt werden können, 7. Diagnostisches Abtasten des Körpers des Patienten mit Mikrowellen zur schnellen und überdies extrem empfindlichen Auffindung von etwaigen bisher unbekannten Metastasen, Patentbeschreibung 8. Unmittelbare Kontrolle des Therapieerfolges noch während der Bestrahlung durch meßtechnische Beobachtung und Registrierung des allmählichen Verschwindens krankhafter Mikrowellenabsorption, die im Bereich von Hauptgeschwulst und Metastasen gegenüber gesundem Normalgewebe deutlich überhöht ist.
Unter Punkt 7 und 8 ist als Grenze zwischen Ultrakurz- und Mikrowellen die Wellenfrequenz 300 MHz (Wellenlänge 1 m) zu verstehen, im Gegensatz zu einem Teil der modernen technischen Literatur, in welcher längere Dezimeterwellen oft noch dem Ultrahochfrequenzbereich zugeordnet werden.
Patentansprüche:

Claims

Patentansprüche PATENTANSPRÜCHE Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur zur Krebsheilung durch Hochfrequenz-Extremhyperthermie-Therapie, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparatur in ihrem Bestrahlungsfeld mit Dezimeterwellen vom reinen oder dominierenden H-Wellentyp arbeitet, und zwar in einem Frequenzbereich, in dem Krebszellen deutliche HF-Resonanz zeigen, aber ein ausreichender Sicherheitsabstand zu anderen Wellenlängen besteht, bei denen auch gesunde Normalzellen vergleichbare Resonanzeffekte erkennen lassen, und daß die Feldenergiedichte hoch genug ist, um das Zellplasma der Krebszellen zur Gerinnung zu bringen.
2. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparatur mit mindestens 2, vorzugsweise aber mit einer noch größeren Anzahl von Strahlungsquellen arbeitet, die geometrisch so angeordnet sind, daß die magnetischen Feldkomponenten der abgestrahlten Wellenfronten aus mög lichst vielen Richtungen in den Körper des Patienten eindringen, ausgerichtet auf die krankheitsbefallene Körperzone.
3. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Anordnung der Strahlungsquellen in einem Zylinderkoordinatensystem, in dessen Mittelachse sich der Körper des Patienten befindet, in der Weise erfolgt, daß die magnetischen Feldkomponenten der abgestrahlten Wellenfronten vom vollen 3600 -Kreisumfang oder von Teilkreisbögen her annähernd radial in das Feldzentrum zielen, vorzugsweise unter gleichzeitiger Feldkonzentration auch in axialer Richtung.
Patentansprüche 4. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bestrahlungsfeld ein Breitband-Spektrum von vermischten hochfrequenten elektromagnetischen Schwingungen erzeugt wird, zum Beispiel durch gegenseitige Wellenüberlagerungen unter Verwendung von 2 oder mehr Strahlungsquellen und/oder durch Überlagerungseffekte mit Hilfe von beliebig vielen Reflektorflächen, resultierend in komplizierten Phasen-, Frequenz- und Amplituden-Modulationen, und daß das Amplitudenmaximum dieses Breitband-Spektrums in einem Frequenzbereich mit optimaler Krebszellen-HF-Resonanz liegt.
5. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Ausgangsleistung der Apparatur, die Feldenergiedichte im Feldzentrum, die räumlichen Abmessungen des Bestrahlungsfeldes und die Bestrahlungszeiten so gewählt werden, daß die gesunden Normalzellen in der unmittelbar bestrahlten Körperregion einen Temperaturanstieg um höchsteijs + 7 grd erfahren, daß der mittlere Temperaturanstieg im Blutkreislauf des Gesamtorganismus weniger als + 2 bis 3 grd beträgt, daß aber in der gleichen Zeit die Krebszellen durch Koagulation des Zellplasmas vernichtet werden.
6. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Ausgangsleistung der Apparatur einen Optimalwert von etwa 5 bis 8 k\:J je Meter der bestrahlten Körperlänge nicht wesentlich unter- oder überschreitet.
7. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparatur als Strahlungsquellen eine besondere Bauform eines Hohlleiterstrahlers verwendet, der dem Ultrahochfrequenz- oder Mikrowellenbereich angepaßt ist und einen fast reinen H-Wellentyp abstrahlt, was durch Unterdrückung des E-Wellentyps mittels geeigneter konstruktiver Patentansprüche Maßnahmen erreicht wird, sodaß die magnetischen Feldkomponenten im Bestrahlungsfeld fast ausschließlich in Richtung der Wellenausbreitung liegen.
8. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Hohlleiterstrahler eine langgestreckt rechteckige, im Mittelfeld muldenförmig vertiefte Gehäuseform mit einer ebenso geformten Wellenaustrittsöffnung hat, daß die HF-Ankopplung an den Resonanzraum durch eine im Gehäuse auf Isolationsstützen gehalterte, beidseitig abgewinkelte Ringschleifenantenne mit zentraler Einspeisung erfolgt, und daß die Wellenaustrittsöffnung mit einer Thermo-oder Duroplastkappe verkleidet ist, deren Material günstige dielektrische Eigenschaften aufweist.
9. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenfronten mittels geeigneter Formgebung, Strahlungscharakteristik und geometrischer Anordnung der verwendeten Strahlungsquellen, gegebenenfalls auch unter zusätzlicher Verwendung von Leitblechen, Leitstegen und/oder Reflektorflächen, in eine solche Richtung gelenkt werden, daß sowohl in radialer als auch in axialer Ebene eine Feldkonzentration in einem stark verwaschenen Brennpunkt entsteht.
10. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 2, 3, 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hohlleiterstrahler in geschlossener Vieleck-oder Kreisringform mit annähernd radial nach innen gerichtetem Strahlengang angeordnet sind, sodaß ein Strahlerkranz entsteht, dessen lichte Öffnung genügend Bewegungsspielraum für einen erwachsenen Patienten mit normalem Schultermaß bietet.
11. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur urnach Anspruch 2, 3, 7, 9 und 10q Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, daß 2 oder mehr Strahlerkränze in übereinander liegenden Ebenen angeordnet sind, sodaß ein dreidimensionales Strahlerkranzsystem mit größerer axialer Ausdehnung entsteht, speziell geeignet für Großvolumen-Bestrahlung, welches den Patienten ringförmig umgibt.
12. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfrequenz der einzelnen sich überlagernden Wellen etwa im international für Medizintechnik freigegebenen Frequenzband 433,92 MHz liegt, mit leichter Frequenzabweichung der Strahlungsquellen untereinander, vorzugsweise beschränkt auf einen Bereich von + 1 % maximale Frequenzverstimmung.
13. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 2, 3, 7 und 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß 12 Hohlleiterstrahler (1) in 3 übereinander liegenden Ebenen so angeordnet sind, daß jeder Strahlerkranz (2) symmetrisch aus 4 Hohlleiterstrahlern (1) zusammengesetzt ist, daß zwischen diesen 9 x 4 Hohlleiterstrahlern (1) 3 x 4 keilprofilförmige Leitstege (3) sitzen, welche 4 kreisringförmige Leitbleche (4) auf Distanz halten, die sich über dem ersten, zwischen dem ersten und zweiten, zwischen dem zweiten und dritten sowie unter dem dritten Strahlerkranz (2) befinden, daß die beiden mittleren Leit bleche (4) einen größeren Innendurchmesser als die beiden äußeren haben, und daß 2 Profilringe (5) mit abgeschrägten inneren Reflektorflächen (6), um Streustrahlung in das Feldzentrum zurückzuwerfen, den oberen und unteren Abschluß des gesamten Strahlerkranzsystems bilden.
14. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nachwAnspruch 2, 3, 7, 9 bis 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, Patentansprüche daß die 12 Leitstege (3), die 4 Leitbleche (4) und die 2 Profilringe (5) einen in sich starren Käfig bilden, der durch 4 Zuganker (7) zusammengehalten wird, und daß jeder der 12 Hohlleiterstrahler (1) leicht auswechselbar ist, was dadurch erreicht wird, daß sie von außen zwischen den Leitblechen (4) und den innseitig mit Anschlägen versehenen Leitstegen (3) des Käfigs radial eingeschoben sind und mittels 12 Laschen (8), welche die äußeren Gehäusekanten überlappen und ihrerseits durch 12 handgerechte Schraubkappen (9) an die 12 Leitstege (3) federnd angeklemmt sind, in dieser Position fixiert werden.
15. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 1 und 2'und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen beweglich angeordnet sind, und zwar entweder in der vertikalen Ebene, um stehende Patienten zu behandeln, oder in der horizontalen Ebene, um eine Behandlung der Patienten in liegender Stellung zu ermöglichen, gegebenenfalls auch wahlweise in beiden Ebenen, und zwar unter Zuhilfenahme einer mechanischen Kipp- oder Schwenkvorrichtung.
16. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 1 und 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen ortsfest angeordnet sind, und daß der Patient mittels einer geeigneten mechanischen Vorrichtung durch Bewegung in der vertikalen oder in der -horizontalen Ebene in Behandlungsposition gebracht wird.
17. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die untereinander starr verbundenen Strahlungsquellen mittels elektromotorischem oder hydraulischem Antrieb, vorzugsweise durch Fernsteuerung, in der vertikalen Ebene hinauf- und heruntergefahren werden können, um während der Behandlung eine Ganzkörpererfassung des Patienten zwischen Füßen und Kopf zu ermöglichen.
Patentansprüche 18. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 13 bis 15 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlerkranzsystem durch Tragarme (10) starr mit einem Gehäuse (11) verbunden ist, in dem sich ein geeignetes Antriebsaggregat befindet, vorzugsweise ein umsteuerbarer Bremslüfter-Getriebemotor, daß in das Gehäuse (11) eine senkrecht durchgehende, verdrehungsgesicherte Führungsbuchse (12) eingesetzt ist, die für die nötige Führung auf einer frei stehenden Laufsäule (13) sorgt, daß diese Laufsäule (13) in einer standfesten Fußpodest-Plattform (14) verankert ist, und daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Laufsäule (13) und dem Antriebsaggregat mittels eines Zahnrades erfolgt, das in eine Zahnstange (15) eingreift, welche mit der Laufsäule (13) verschraubt ist.
19. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 1 und 2 und/oder 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Strahlungsquellen von einem eigenen HF-Generator gespeist wird, vorzugsweise über getrennte Koaxialkabelverbindungen.
20. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 1 und 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Strahlungsquellen von dem gleichen HF-Generator gespeist werden, vorzugsweise unter Verwendung von geeigneten Hohlleiter- oder Koaxialkabelverzweigungen, die ausreichend entkoppelt sind.
21. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 4 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß das angestrebte Breitband-Spektrum mit komplizierter Ort-Zeit-Funktion der resultierenden Wellenamplituden im Bestrahlungsfeld durch leichte Frequenzverstimmung der einzelnen HF-Generatoren untereinander und/oder durch un- Patentansprüche synchronisierte Phasenlage der abgestrahlten Wellenfronten erzielt wird, weitgehend frei von Geometrieproblemen in der Anordnung der Strahlungsquellen.
22. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von stationären Extinktionseffekten im Feldzentrum infolge Uberlagerung von gegenläufigen Wellenzügen in synchroner Phasenlage eine Geometrie gewählt wird, bei der zwischen einander gegenüberstehenden Strahlungsquellen ein optimaler Abstand von einer halben Wellenlänge oder von einem ungeradzahligen Vielfachen hiervon eingehalten ist.
23. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparatur mit Überwachungs- und Steuerungseinrichtungen ausgestattet ist, vorzugsweise in zentraler Anordnung.
24. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß alle wichtigen Körperfunktionen des Patienten währendder. Bestrahlung durch elektronische Geräte überwacht werden, zum Beispiel die Haut temperatur in der unmittelbar bestrahlten Körperregion, vorzugsweise berührungslos mit Infrarot-Detektor gemessen, ferner EKG, Pulsfrequenz und Pulsamplitude, Arrhythmie und Körperimpedanz, vorzugsweise berührungslos mit Hilfe von Elektroden gemessen, die sich unter den Füßen des Patienten befinden, jedoch keinen galvanischen Kontakt zu den Fußsohlen haben sondern mit kapazitiver Ankopplung arbeiten, unter Verwendung einer Trägerfrequenz, die von den physiologischen Signalen moduliert und später wieder ausgesiebt wird, und gegebenenfalls noch die Fußtemperatur, vorzugsweise mit Hilfe einer Thermistor-Sonde gemessen, die zur Fußsohle ausreichenden Wärmeübergangskontakt besitzt.
Patentansprüche 25. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß die gewonnenen Meßwerte durch Skalenanzeige und/oder durch Kurvendarstellung auf dem Bildschirm eines Oszilloskops sichtbar gemacht und gegebenenfalls noch zusätzlich von einem anzeigenden und schreibenden Meßgerät registriert werden.
26. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 19, 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparatur in beispielsweiser Ausführung über einen Hauptschalter, über Leuchttaster für den Auswahlbetrieb einzelner Strahlungsquellen, über Leuchttaster mit fest vorgegebener Kurzzeitprogrammierung, über eine Zeitschaltuhr mit beliebig einstellbarer Ablaufzeit speziell für Langzeitbestrahlung, über einen Leuchttaster zur Schnellausschaltung in Notfällen, über Leuchttaster und/oder Wippschalter zur Veränderung der Behand)rngsposition des Patienten im Bestrahlungsfeld, vorteilhaft in Verbindung mit Endausschaltern zur Bewegungsbegrenzung, und gegebenenfalls über obere und/oder untere Grenzwertkontakte an Meßeinrichtungen zur Uberwachung wichtiger Körper funktionen des Patienten ferngesteuert wird, und daß Signallampen, Spannungs-, Strom- und Leistungsmeßinstrumente den jeweiligen Betriebszustand der Zentrale, der HF-Generatoren und der Strahlungsquellen anzeigen.
27. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Diagnose und/oder zur Kontrolle des Therapieerfolges während der Bestrahlung ein anzeigendes und schreibendes Meßgerät verwandt wird, vorzugsweise ein Potentiometer-Schreibgerät, welches eine Messung und registrierende Prozesskontrolle des Verhältnisses zwischen Strahlungsabsorption im Körper des Patienten einerseits und Strahlungsreflexion plus Strahlungstransmission an der Haut- Patentansprüche oberfläche andererseits vornimmt und wertvolle diagnostische Rückschlüsse auf das Vorhandensein beziehungsweise auf das allmähliche Verschwinden der gegenüber gesunde Normalgewebe deutlich überhöhten Strahlungsabsorption im Bereich von Hauptgeschrulst und Metastasen zuläßt.
28. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsreflexions- und -transmissionsanteil in einer Ringantenne, die die bestrahlte Körperregion des Patienten umsc-hließt, ein HF-Signal induziert, welches über eine Meßleitung dem Absorptionsmeßgerät zugeführt, ausreichend verstärkt und zur Anzeige gebracht wird.
29. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 13, 14, 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Käfig des Strahlerkranzs#rstems, der aus metallischen Teilen besteht, die untereinander alle elektrisch leitend verbunden sind, gleichzeitig als Ringantenne zur Gewinnung des HF-Signals für das Absorptionsmeßgerät dient.
30. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur - nach Anspruch 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, daß dem Absorptionsmeßgerät noch ein zweites Signal aus einer berührungslosen Infrarot-Hauttemperaturmessung zuge~ führt wird, und zwar ein Analog-Gleichspannungssignal, das in komplizierter mathematischer Funktion schaltungstechnisch mit dem HF-Signal verknüpft und zur Kompensation des Temperatureinflusses in Strahlungsreflexion und Strahlungstransmission an der Hautoberfläche verwandt wird, um reale Absorptionsmeßwerte zu gewinnen.
31. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Papierstreifen des Absorptionsmeßgerätes eine zweite Kurve mitgeschrieben wird, die der jeweiligen Be- Patentansprüche handlungsposition des Patienten im Bestrahlungsfeld entspricht und einer reproduzierbaren Zuordnung der Absorptionsmeßwerte zur Höhenlage der momentan bestrahlten Körperregion dient, gewonnen aus einer einfachen Entfernungsmessung zwischen den Füßen des Patienten und dem geometrischen Mittelpunkt der Strahlungsquellenanordnung.
32. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparatur die benötigte HF-Energie von mindestens einem HF-Generator zugeführt bekommt, dessen wesentliche Bestandteile eine geeignete Senderöhre, vorzugsweise eine Keramik-Scheibentriode, ein als Topfkreis ausgebildeter koaxialer Hohlraumresonator und ein koaxiales Oberwellenfilter sind.
33. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Senderöhre in Anodenbasisschaltung betrieben wird, sodaß die Kathode hohes negatives Potential gegen Masse führt.
34. Elektromedizinische Bestrahlungsapparatur nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Ausgangsleistung kapazitiv aus dem Hohlraumresonator ausgekoppelt wird.