DE2547086A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von tumoren - Google Patents

Description

PATENTANWALT
DR.-ING. HANS LEYH

D-8 München 80,

Lucile-Grahn-Straße 38

Unser Zeichen: A 13 193

Dr.L/Li

Dr.Harry H.Leveen, Brooklyn, N.Y„, USA

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Tumoren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Tumoren in lebenden Wirten, wie z.B. Menschen, und insbesondere betrifft sie eine Methode zum Zerstören des Tumors ohne Beschädigung des benachbarten normalen Gewebes. Die Tumore können gutartig oder bösartig sein und z.B. Karzinome, Sarkome, Zysten und gefäßlose Schäden oder Verletzungen umfassen.

Es wurde gefunden, daß Tumore durch erhöhte Temperatur beeinflußt werden können (Brit, of Cancer 25:771, 1971; Cancer Research 32:1916, 1972). Diese Beobachtung war verbunden mit

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der Feststellung, daß die Tumore wärmeempfindlich sind. Experimente mit äußerer Oberflächenerwärmung erzeugen keine tiefe Erwärmung, und in einigen Fällen wurde bei Benutzung von Überwärme das ganze Lebewesen so stark, wie der Tumor, erwärmt. Andere haben gefunden, daß ein leichter Anstieg der Temperatur, der durch Stoffwechseländerungen in dem Krebsgeschwür erzeugt wird, in das Zellwachstum eingreift bzw. dieses beeinträchtigt (Europ.J.Cancer 9:103» 1973). Wieder andere haben Tumore um einige Grade diathermisch erwärmt, um die Wirkung auf den Tumor zu beobachten, die zwar hemmend, aber nicht zerstörend war (Zeitung für Naturforschung 8, 26:359, 1971).

Anatomische Studien legen nahe, daß der Blutstrom durch Karzinome und andere Tumore oder Gewächse träge und langsam ist (Acta Pathalogica Microbiologica Scand, 22:625, 1945; Advances in Biology of the Skin 21:123, 1961). Tumore besitzen einen gefäßbildenden Faktor, der die Bildung von neuen Blutgefäßen einleitet. Diese Blutgefäße sind jedoch Kapillarien, die wegen ihres kleinen Durchmessers der Blutströmung einen großen Widerstand entgegensetzen. Die Kapillarien bilden Verb indungen mit den normalen Kapillarien an der Peripherie des Tumors,und sie sind krummlinig und folgen zufälligen Wegen, ehe sie sich in einige kleine Venen an der Peripherie des Tumors entleeren. Folglich entsteht hier eine Venenbeschädigung oder Zerstörung in dem Tumor, hervorgerufen durch eine Zusammendrückung der periphe.ren Vene infolge der Vergrößerung des Tumors und manchmal infolge des Hineinwachsens von Tumorzellen in die Blutgefäße, wodurch diese zerstört werden.

Anatomische Untersuchungen zeigen ferner das Vorhandensein von arteriellen und venösen Fisteln an der Peripherie von

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Tumoren, die die Tumore bei einer Gefäßdarstellung gefäßreich erscheinen lassen wegen des schnellen Erscheinens des Kontrastmittels, die jedoch tatsächlich dem Tumor die Blutversorgung entziehen. Diese Fisteln an der Peripherie des Tumors neigen dazu, einen Weg mit geringem Widerstand an der Oberfläche zu Tumors zu erzeugen, der den arteriellen Druck erniedrigt und das Blut vom Eintritt in den Tumor ablenkt.

Obwohl anatomische Untersuchungen nahelegen, daß die Blutströmung im Tumor vermindert und langsam ist, haben nur Gefäßuntersuchungen funktionell bestätigt, daß die Blutströmung durch Tumore tatsächlich träge und langsam ist, so daß eine Gefäßdarstellung nicht ausgefüllt erscheint. Das restliche Kontrastmittel bleibt in dem Tumor, nachdem es aus dem benachbarten normalen Gewebe durch den normalen Blutstrom hinausgeschwemmt worden ist. Dieses zurückbleibende restliche Kontrastmittel wird als "Tumorfleck" bezeichnet. Tumore, die radiographisch untersucht worden sind, waren Gehirntumore und Nierentumore.

Dies wurde vom Anmelder durch die Indikatorlösungsmethode bestätigt, wobei der wirkliche Strom des Blutes durch das normale Gewebe und durch die Tumore gemessen wird. Die Indikatorlösungsmethode (indicator dilution technique) ist zuverlässiger als die visuelle Methode mit der Gefäßdarstellung. Derartige Untersuchungen wurden an lebenden Personen oder Tieren unter Verwendung einer Kontrastmittel-Lösung für Röntgenstrahlen und im Labor an herausgeschnittenen Proben vorgenommen. An den herausgeschnittenen Proben wurde der Blutstrom mittels der Indikatorlösungsmethode gemessen unter Verwendung von radio-jodiniertem Albumin-Serum. Das Albuminbzw. Eiweiß-Molekül wurde mit I^ ^ markiert,und die Isotop-Lösung wurde in dem Tumor und im normalen Gewebe mittels

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eines Säulen-Scintillations-Zählers gemessen. Die Untersuchungen zeigten, daß die Stärke der Strömung durch das benachbarte normale Gewebe derart ist, daß das Tumorgewebe differentiell erwärmt wird, wenn der Bereich des Körpers, der den Tumor enthält, diathermisch behandelt wird.

Somit werden gemäß der Erfindung Tumore im Menschen und in Tieren durch unterschiedliche Erwärmung zerstört derart, daß die Temperatur des Tumors auf einen Wert erhöht wird, bei dem der Tumor nekrotisiert wird (d.h. abstirbt), wobei diese Temperatur bei oder über etwa 5O°C liegt. In manchen Fällen wird die Nekrose des Tumors bei Temperaturen bereits von etwa 46⁰C erreicht. Diese Temperaturen können jedoch das normale gesunde Gewebe zerstören oder beschädigen, weshalb erfindungsgemäß beim Erwärmen des Teiles des Körpers, in dem der Tumor sitzt, mittels hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung der Tumor differentiell in stärkerem Maße erwärmt wird, derart, daß die Temperatur des normalen Gewebes benachbart zu dem Tumor auf weniger als 40⁰C gehalten werden kann.

Dies wird hauptsächlich durch den normalen Blutstrom in dem benachbarten normalen, nichtkrebsigen Gewebe bewirkt. D.h., die Temperatur, auf die das Gewebe durch Induktion oder direkten Durchgang eines Wechselstromes erwärmt wird, hängt von der Blutversorgung des Gewebes ab. Obwohl das Blut selbst erwärmt wird, dient es dazu, Wärme von dem erwärmten Teil wegzutransportieren. ils Folge davon werden Gewebeteile, die schwächer durchblutet sind, schneller und auf eine höhere Temperatur erwärmt, als Gewebeteile, die normal durchblutet sind. Wie oben erläutert, entwickeln Krebsgeschwüre und andere bösartige und gutartige Gewächse außen ein Blutgefäß-Verteilungsnetz und nehmen ihre Blutversorgung von der Peripherie des Tumors, wo sie mit der angrenzenden normalen BiLut-

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Versorgung zusammentrifft. Als Folge davon führt die geringe Geschwindigkeit und das geringe Volumen des Blutstromes durch den Tumor zu einer geringeren Kühlungsrate im Tumor, als durch den Blutstrom durch das normale, dem Tumor benachbarten Gewebe erzeugt wird.

Wenn somit ein Gewebe, das einen Tumor enthält, diathermisch behandelt wird, wird der Tumor stärker erwärmt als das angrenzende gesunde Gewebe. Wenn die angelegte Strahlung eine ausreichende Intensität und eine ausreichende Dauer hat, kann durch die unterschiedliche Erwärmung des Tumors dieser nekrotisiert werden (zum Absterben gebracht werden) ohne merkliche thermische Schädigung des benachbarten normalen Gewebes.

Die Diathermie wird daher erfindungsgemäß benutzt, um eine unterschiedliche Erwärmung im Körper zu erzeugen unter Verwendung isolierter leitender Metallplatten, sogenannte Applikatoren, die an den Ausgang eines Hochfrequenzgenerators angeschlossen und in engem Kontakt mit dem Körper angeordnet sind, und zwar benachbart bzw. nahe beim Ort des Tumors, wobei die Applikatoren auf gegenüberliegenden Seiten des Tumors angebracht werden, um eine lokale differentielle Erwärmung des Tumors zu erreichen, und zwar eine höhere Erwärmung als die des benachbarten normalen Gewebes, das in der Bahn der Hochfrequenzstrahlung, d.h. im allgemeinen zwischen den Applikatoren, liegt. Die Erwärmung des Gewebes zwischen den Applikatoren wird solange mit solcher Stärke fortgesetzt, bis eine Nekrose des Tumors erreicht ist, wobei dieser auf etwa 50⁰C oder darüber erwärmt wird. In machen Fällen kann die Nekrose des Tumors auch durch Erwärmung auf Temperaturen von nur etwa 46°C erreicht werden. In jedem Fall reicht die Erwärmung nicht aus, um die Temperaturen in dem umgebenden normalen Gewebe so hoch werden zu lassen, daß eine merkliche Schädigung dieses Gewebes eintritt.

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Dieser Effekt einer Zerstörung von Tumoren durch differentielle Erwärmung ist sowohl bei menschlichen wie auch tierischen Krebsgeschwüren durch gleichzeitige Messung der Temperatur im Tumor und im benachbarten normalen Gewebe bestätigt worden. Die differentielle Temperaturmessung zwischen dem Tumor und dem normalen Gewebe wird zweckmäßigerweise mit nicht-metallischen Thermometern vorgenommen, die nicht-elektrolytische Fluide enthalten, wie z.B. Thermometer, die mit flüssigem Alkohol gefüllt sind. Normales Gewebe wird irreversibel bei Temperaturen über 5O°C beschädigt. (Chic. Med. Sch. Q 17:49, 1956). Temperaturen in der Höhe von bis zu 60⁰C können im Tumor jedoch leicht erreicht werden, während das benachbarte gesunde Gewebe nur bis in die Nähe von etwa 40°C erwärmt wird, bei Verwendung von etwa 500 Watt bei 13»56 MHz.

Im allgemeinen sollten die verwendeten Hochfrequenzen so niedrig wie möglich sein, um die Absorption der Energie durch das Gewebe zu steigern. Demzufolge werden niedrigere Frequenzen vorgezogen. Gemäß der Erfindung werden erfolgreich Energien im Bereich zwischen etwa 200 und etwa 500 Watt und über Zeitspannen von etwa 10 bis etwa 20 Minuten angewandt, obwohl niedrigere und höhere Energien sowie längere und kürzere Zeitspannen benutzt werden können, abhängig von der Größe und dem Ort des Tumors. Die konventionelle diathermische Anlage kann die notwendige Wärme nicht liefern und hat den Nachteil, daß die Wärmeverteilung im Gewebe ungleichförmig sein kann und nicht immer vorausgesagt werden kann. Ferner wird ein beträchtlicher Teil der Energie der normalen Diathermie-Anlage oft zurück in die Anlage reflektiert, ohne in das Gewebe einzutreten. Es ist daher schwierig, die Dosierung zu bestimmen. Bei Anwendung der Energien, die bei der Erfindung er-

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forderlich sind, werden die übliche Anlage und die Leitungen stark überhitzt.

Erfindungsgemäß kann daher eine Anlage benutzt werden, die als Marzoli-Applikator bekannt ist, um die erforderliche Energie und ihre Verteilung zu liefern.

Der Marzoli-Applikator besteht im wesentlichen aus einem Paar von Spiralscheiben, d.h. den Applikatoren, die im .abstand angeordnet und auf das Objekt zu gerichtet sind, das zwischen ihnen angeordnet ist und auf das die Hochfrequenzenergie übertragen werden soll. Die Spiralen der Elektroden sind in dieser Position umgekehrt zueinander angeordnet, derart, daß wenn sie aneinander angrenzen, die induktive Wirkung des durch sie fließenden Stromes sich aufhebt. Wenn sie auseinanderbewegt werden, nimmt die Induktanz zu, während die Kapazität zwischen ihnen entsprechend abnimmt.

Bevorzugt wird ein Applikator verwendet, der etwa die Form eines Paddels hat, d.h. einen Handgriff und eine runde Platte, die mehr oder weniger coplanar mit dem Ende des Handgriffes ist. Die Platte selbst ist eine leitende Metallscheibe, die mit einem isolierenden Film überzogen ist, beispielsweise einem Überzug aus Polyurethanharz, und sie ist an die Energiequelle über eine kleine Spule angeschlossen, die im Handgriff des Applikators untergebracht ist. Geeignete Applikatoren, die verwendet worden sind, haben. Kupferplatten mit Durchmessern von etwa 5 cm und etwa 10 cm. Die Leitungen vom Verstärker zu den Applikatoren sind isoliert und vorzugsweise abgeschirmte Kabel, z.B. Koaxialkabel, wobei der äußere Mantel geerdet ist, da Spitzenspannungen in der Größenordnung·von 300 V im Ausgangskreis des Hochfre-

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quenzverstärkers entstehen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Applikatoren an den Hochfrequenzausgang eines Verstärkers gelegt, der einen Ausgang bis zu etwa 1000 Watt hat.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 in Form eines Blockdiagrammes eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt in Draufsicht einen erfindungsgemäßen Applikator«

Fig. 3 zeigt vergrößert einen Teilschnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Steuerschaltung zur Stabilisierung des Energieniveaus der Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 5 zeigt in Form eines Blockdiagrammes eine Sicherheitsschaltung, um eine zuverlässige Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 im Falle eines Versagens der Steuerschaltung zu gewährleisten.

Die erfindungsgemäße Anlage nach Fig. 1 umfaßt einen Erreger 10, einen Leistungsverstärker 20 und ein Paar von Applikatoren 30. Der Erreger 10 und der Verstärker 20 sind in üblicher Weise aufgebaut. Der Erreger 10 hat einen kristallgesteuerten Oszillator, der bei der beschriebenen Ausführungsform mit 13,56 MHz arbeitet. Der Erreger 10 hat einen Ausgang zwischen etwa 2 Watt und etwa 110 Watt, abhängig von der Vorspannung des Oszillators, wobei je weniger negativ die Vorspannung ist, umso höher der Ausgang des Erregers 10 ist.

Der Verstärker 20 soll den Ausgang des Erregers 10 verstär-

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ken, wozu die Ausgangsschaltung des Erregers 10 an die Eingangsschaltung des Verstärkers 20 gelegt ist, wie mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet ist. Der Verstärker 20 kann zweckmäßigerweise einen Ausgang zwischen etwa 30 Watt bis etwa 1000 Watt haben, abhängig vom Ausgang des Erregers 10, und er ist auf dieselbe Frequenz von 13,56 MHz abgestimmt.

Der .Ausgangskreis des Verstärkers 20 ist über Kabel 21 an die Applikatoren 30 angeschlossen, um diese zu erregen. Die Kabel 21 sind mit ihren inneren Leitern an den Oszillatorschwingkreis des Ausganges des Verstärkers 20 gelegt, und sie führen zu den Applikatoren 30, wie noch anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben wird. Wie Fig. 2 zeigt, hat jedes koaxiale Kabel 21 einen zentralen Leiter 22, der mit einer Isolierung 23 versehen ist, über die eine Hülle 24 geflochten und ein äußerer Mantel 25 angebracht ist. Die beiden Leiter 22 sind an die Oszillatorspule im Ausgangskreis des Verstärkers 20 angeschlossen, oder es kann wahlweise einer geerdet sein. In jedem Fall sind die beiden Hüllen 24 am Verstärker geerdet und - wie Fig. 1 zeigt - sind sie ferner vorzugsweise mit einer Verbindungsleitung 26, die sich zwischen den Umhüllungen 24 erstreckt, angrenzend an den Handgriff 31 jedes Applikators versehen.

Im allgemeinen haben die Applikatoren 30, wie Fig. 2 zeigt, die Form eines Paddels mit einem Handgriff 31 und einem Applikatorteil 32.

Jeder Handgriff 31 besteht aus einem isolierenden Material, z.B. einem Phenolharz, und er ist, wie Fig. 3 zeigt, hohl, so daß, wenn das Koaxialkabel 21 in das Ende des Handgriffes 31 eingebracht wird, der zentrale Leiter 22 elektrisch mit einer Spule 23 gekoppelt ist, die im Handgriff 21 angeordnet ist. Der Applikatorteil 32 ist an dem Ende des Handgriffs

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befestigt, das demjenigen gegenüberliegt, an dem der Leiter 22 angeschlossen ist, und er hat die Form einer flachen, kreisförmigen Kupferscheibe 34, die an ihrem Umfang angrenzend an das Ende des Handgriffes 31 elektrisch mit dem Ende der Spule 33 entfernt von der Verbindungsstelle mit dem Leiter 22 verbunden ist.

Wie Fig. 3 zeigt, ist die Kupferplatte 34 mit einem isolierenden Überzug 35 versehen, beispielsweise einem Polyurethanharz, so daß der elektrische Kontakt mit der Platte 34 nur über die Spule 33 hergestellt werden kann.

Zwei Größen von Ipplikatoren 30 haben sich gegenwärtig als praktisch erwiesen. Bei einer hat die Kupferplatte 34 etwa 10 cm Durchmesser und bei der anderen etwa S cm Durchmesser. In jedem Fall hat die Kupferplatte 34 eine Dicke von etwa 3 mm. Bei der Ausführungsform mit der 10 cm-Kupferplatte hat die Wicklung 33 sechs Windungen mit einem lußendurchmesser von etwa 12,5 mm und eine Länge von etwa 12,5 mm. Die Spule 33 ist praktisch in der Mitte des Handgriffes 31 angeordnet und in eine Silikon-Gummi-Masse eingeordnet. Im Falle der 5 cm-Kupf erplatte 34 ist die Spule 33 z.B. um einen Bleistift gewickelt und hat 18 Windungen mit einem Außendurchmesser von etwa 12,5 mm und eine Länge von etwa 2,5 cm. Die Spule 33 ist ebenfalls im Handgriff in eine Silikon-Gummi-Masse eingebettet. In jedem Fall besteht die Spule 33 aus einem Kupferdraht mit etwa 20 gage IWG (American Wire Gauge). In jedem Fall ist das Koaxialkabel 21 ein RG 58-U-Kabel, und es hat eine Länge von etwa 90 cm vom Verstärker 20 zum Applikator 30. Die Dicke des Isolierüberzuges 35 beträgt etwa 0,1 mm und besteht aus einem klaren Polyurethanharz, das keine Oxide enthält.

Fig. 4 zeigt eine Servosteuerung 40, in der der Leistungsausgang des Verstärkers 20 gemessen und die Verstärkung im Er-

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reger 10 gesteuert wird, um den Ausgang des Verstärkers 20 auf jedem gewünschten konstanten Niveau zu halten, das durch manuelle Steuerung vorgewählt werden ka.nn.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 ist mit 27 der Oszillatorschwingkreis in der Ausgangsstufe des Verstärkers 20 bezeichnet, der eine Oszillatorspule 41 und einen Abstimmkondensator 42 aufweist, die so eingestellt sind, daß bei 13»56 MHz Resonanz entsteht und die über einen Kopplungskondensator mit den Platten eines Paares von parallelen Ausgangsröhren verbunden sind, die schematisch als Einzelröhre 44 dargestellt sind. Bei der dargestellten Ausführungsform ist dies ein Paar von 3-500 Z Trioden, die als geerdete Gitterverstärker geschaltet sind, mit einer Plattenspannung von etwa 2400 V Gleichspannung.

Der Kopplungskondensator 43 hat 0,001 μ?,und der Abstimmkondensator 42, der veränderlich ist, hat im wesentlichen 10 bis 250 pF. Die Spule 41 hat 5 Windungen, und sie ist 11/2 Windungen über ihrem von den Trioden 44 entfernten Ende geerdet, sowie an diesem Ende und 11/2 Windungen über der Erdanzapfung angezapft, um eine Verbindung zu den Leitern 22 über einen doppelpoligen Schalter 45 in einer Stellung dieses Schalters herzustellen. Die andere Stellung dieses Schalters wird benutzt, wenn nur ein A.pplikator 30 verwendet wird und die andere Seite geerdet ist.

Die Spule 41 ist ferner etwa 2 Windungen vom Hochspannungsende we«· angezapft, um das Servosignal (Meßsignal) über einen Spannungsteiler abzuführen, der ein Paar von reihengeschalteten Kondensatoren 46 und 47 zu je 200 pF und einen dritten reihengeschalteten,., variablen Kondensator 48 von im wesentlichen 50 bis 900 pF aufweist, der seinerseits geerdet ist.

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Der gemeinsame Anschluß 49 der Kondensatoren 48 und 47 führt zu einem Gleichrichter-Spannungsdoppler 50, der in Form einer Doppeldiode 6AL5 ausgebildet ist. Der Anschluß 49 ist somit mit der Platte der einen und mit der Kathode der anderen Diode verbunden, während die Kathode der ersten Diode geerdet ist und die Platte der anderen zu einem Filterkreis führt, der aus einem Widerstand 51 mit 2,2 kOhm besteht, dessen der Platte zugewandtes Ende über einen Kondensator 52 mit 115 pF geerdet ist, und dessen von der Platte entferntes Ende über einen Kondensator 53 mit 0,02 μΕ geerdet ist.

Der gemeinsame Verbindungspunkt 54 von Widerstand 51 und Kondensator 53 hat somit eine negative Gleichspannung,.die eine Funktion der Hochfrequenzspannung am Punkt 49 des Spannungsteilers ist, der die Kondensatoren 46,47 und 48 enthält, wobei die Spannung durch den Spannungsdoppier 50 gleichgerichtet· und verstärkt wird. Der Verbindungspunkt 54 ist über eine Sperrdiode 55 an einen Kristall 56 und an das Gitter einer Oszillatorröhre 12 im Erreger 10 angeschlossen, die im vorliegenden Beispiel eine 6Y6G-Röhre ist.

Die Oszillatorröhre 12 ist ebenfalls am gemeinsamen Verbindungspunkt 57 der Diode 55 und des Kristalles 56 vorgespannt, und zwar mittels eines Spannungsteilers, der aus einem Paar reihengeschalteten Widerständen 58 und 59 besteht, die entsprechend zwischen r110 V Gleichspannung und dem Verbindungspunkt 57 und zwischen dem Verbindungspunkt 57 und Erde liegen. Der Widerstand 58 hat z.B. 75 kOhm und der Widerstand

59 hat z.B. 10 kOhm. Ein Hochfrequenz-Nebenschluß-Kondensator

60 mit Z₀B. 0,005 μΡ ist ebenfalls zwischen dem Verbindungspunkt 57 und Erde geschaltet.

Es ist offenbar, daß der veränderliche Kondensator 48 die Höhe der Hochfrequenzspannung steuert, die dem Spannungsdopp-

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ler und Gleichrichter 50 eingeprägt wird, womit dem2ufolge die negative Vorspannung am .Anschluß 54 gesteuert wird. Die Diode 55 verhindert den Stromfluß vom Anschluß 57 zum Anschluß 54, wenn die negative Vorspannung am Anschluß 54 weniger negativ ist als die fixierte negative Vorspannung, die durch den Spannungsteiler geliefert wird, der aus den Widerständen 58 und 59 besteht, womit der maximale Leistungsausgang des Verstärkers 20 begrenzt wird. Wenn jedoch die negative Vorspannung am Anschluß 54 unter diejenige am Anschluß 57 fällt, fließt ein Strom vom Anschluß 54 durch den Widerstand 59ι um die Vorspannung an der Röhre 12 mehr negativ zu machen, womit die Verstärkung im Erreger 10 verringert wird. Dies ist eine Funktion der Kapazität des Kondensators 58. Da der Leistungsa.usgang des Verstärkers 20 eine Funktion der Vorspannung an der Röhre 12 ist, steuert die Servoschaltung 40 unter der Kontrolle der manuellen Einstellung des Kondensators 48 den Ausgang des Verstärkers 20 und hält diesen stabil, und zwar durch Steuerung des Spannungsausganges des Erregers 10 mittels einer Steuerung der Verstärkung in der Oszillatorröhre 12,

Sollte ein Ausfall im Servosystem auftreten, wird der Oszillator 12 auf volle Verstärkung gesteuert, bestimmt durch die fixierte Vorspannung, die durch die Widerstände 58 und 59 geliefert wird. Als Folge davon wird ein Sicherheitskreis angesteuert, wie er schematisch in Fig. 5 gezeigt ist. In diesem Sicherheitskreis ist die Verbindung der Wechselspannungsquelle 13 zur Hoch-Gleichspannungsquelle 14 für den Erreger 10 mittels eines relaisbetätigten Schalters 15 hergestellt, der normalerweise geschlossen ist. Der Schalter 15 wird durch eine Relaiswicklung 16 in offene Stellung geschaltet, die in Reihe in der GM.chSpannungsleitung 17 (Hochspannung) mit den Anoden der Verstärkerröhren im Erreger 17 liegt. Die Wicklung 16 ist über einen einstellbaren Widerstand 18 nebengeschlos-

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sen, der dazu dient, die Empfindlichkeit der Relaiswicklung 16 zu steuern und der so eingestellt ist, daß, wenn der in der Leitung 17 fließende Strom ein vorgegebenes Maximum überschreitet, die Relaiswicklung 16 die Schalter 15 öffnet und die Hochspannungsversorgung unterbricht.

Wenn somit aus irgendeinem Grunde der Servokreis 40 versagen sollte, oder wenn aus irgendeinem anderen Grunde die Verstärkung im Erreger 10 plötzlich auf einen unerwünschten Wert zunehmen sollte, dann wird die Hochspannungsversorgung 14 abgeschaltet und der Erreger 10 unwirksam gemacht, wodurch die Verwendung des Verstärkers 20 verhindert wird, bis die Störung gefunden und der Schalter 15 manuell rückgestellt worden ist.

Die Gewebetemperatüren können während der Behandlung bestimmt werden, indem in das erwärmte Gewebe nicht-metallische Thermometer eingesetzt werden, die nicht-elektrorytische Indikatorflüssigkeiten enthalten, z.B. Gasthermometer mit Alkoholfüllung. Es ist wesentlich, daß während der Behandlung das benachbarte normale Gewebe nur auf eine Temperatur von bis 40⁰C erwärmt wird, da höhere Temperaturen Schäden hervorrufen können. Mit einiger Geschicklichkeit kann ein Arzt die Verwendung von Thermometern vermeiden, da er die Temperatur des normalen, gesunden Gewebes abfühlen kann, wenn die diathermische Vorrichtung abgeschaltet ist. Um den Tumor zu zerstören, ist es gewöhnlich notwendig, daß seine Temperatur über 50⁰C erhöht wird. In einigen Fällen kann das Tumorgewebe auch durch Temperaturen von nur etwa 46°C zerstört werden. Die Zerstörung des Tumors kann entweder durch Thermomeßeinrichtungen, durch Röntgenstrahlen, die das Vorhandensein des Tumors abfühlen, durch Gewebeuntersuchungen oder dergl. festgestellt werden.

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In einigen Fällen wird Krebs in menschlichen Organen, z.B. in der Leber, behandelt, indem das Organ vom Arzt freigelegt wird, um die Applikatoren direkt in Kontakt mit dem Organ an der Stelle zu bringen, an der sich die Krebsgeschwulst befindet.

Bei Karzinomen in der Lunge von Menschen, und zwar sowohl bei primären Karzinomen als auch bei Metastasen, können die Applikatoren an die äußere Brustwand angelegt werden. Eine massive Nekrose (Zerstörung) des Lungentumors kann Komplikationen erzeugen, z.B. Lungenabszesse oder Blutungen, diese Schäden können aber ärztlich behandelt werden, nachdem der Tumor zerstört worden ist.

Es kann ferner notwendig werden, den Stuhlgang abzuleiten durch Anlegen eines künstlichen Darmausganges, wenn Aftertumor e oder Darmtumore behandelt werden, um die Gefahr von Schäden zu vermeiden.

Andere gefäßlose Verletzungen, die im normalen Gewebe auftreten können, sprechen ebenfalls auf diese Therapie an. So können polyzystische Nieren behandelt werden, da die Zysten keine Blutvereorgung haben und sie deswegen erwärmt werden, während die Gefäßsubstanz der Nieren kühl bleibt. So wird durch diese Behandlung der Belag der Zystenwand zerstört, der Flüssigkeiten absondert und eine Druckschrumpfung der normalen Niere hervorruft.

Beispiel 1

Ein 67 Jahre alte Mann hatte ein nicht-operierbares Karzinom in der linken Lunge, das sich bei der Gewebeuntersuchung als schuppiges Zellgewebe erwies. Er hatte schwache dyspenea und dumpfe Schmerzen in der linken Brustseite sowie eine

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Neuralgie im .Arm.

Von den oben beschriebenen 10 cm-Äpplikatoren 30 wurde einer flach gegen die vordere Seite und der andere flach gegen die hintere Seite der Brust angelegt, um den Tumor dazwischen zu nehmen. Der Patient wurde betäubt, und die Applikatoren 30 wurden mit einer Energie von 20OWatt 20 Minuten lang bei 13>56 mHz erregt. Die Spannung an den Applikatoren 30 betrug 100 V. Es wurden keine Messungen vorgenommen, um einen engen Kontakt zwischen der Haut und den Applikatoren 30 zu gewährleisten. Es entstand daher eine Hautverbrennung.

3 Tage später wurde ein Brustwandschnitt durchgeführt, umeine Gewebeuntersuchung vorzunehmen. Der gesamte Tumor wurde herausgeschnitten und das Gewebe untersucht. Die Biopsie (Gewebeuntersuchung) führt zu einer entzündlichen Reaktion, obwohl der Tumor herausgeschnitten worden war. Danach wurde jedoch das Befinden des Patienten allmählich besser, seine Neuralgie vershwand, und seine Brust wurde mit Röntgenstrahlen behandelt. Die Behandlung führte zu einer Nekrose der Brustwand, die jedoch vollständig ausheilte.

Beispiel 2

Ein 57 Jahre alter Mann hatte 2 Jahre vor der Behandlung wegen eines Karzinoms an den Stimmbändern eine totale Kehlkopfexstirpation. Etwa 4 Monate vor der Behandlung entwickelte sich bei dem Patienten eine große Masse etwa in der Größe einer Orange (etwa 7 1/2 cm Durchmesser) über dem Manubrium des Brustbeines (Brustbeinknochen). Die Biopsie zeigte, daß es ein schuppiges Zellkarzinom war.

Der Tumor wurde mit Kobalt bestrahlt, es zeigte sich jedoch keine merkliche Besserung und keine Reduktion der Größe der

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Geschwulst. Der Patient wurde von den Chirurgen als nichtoperierbar angesehen. Die Tumormasse war steinhart, die Haut über der Masse gespannt und glänzend» Außerdem hatte der Tumor den Luftröhrenschnitt nach rechts verschoben. Ferner lag ein Eintritt des darunter liegenden Knochens vor. Der Patient hatte Atmungsschwierigkeiten, weil der Tumor die. Luftröhre zusammenpreßte, und seine Lage war verzweifelt.

Der Patient wurde viermal behandelt unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 1 mit den Applikatoren 30 mit einem Durchmesser von 10 cm. Vor dem Anbringen der Applikatoren wurde die Haut des Patienten mit einem Gelee befeuchtet, um den Hautwiderstand herabzusetzen, und ein Schwamm aus Bronzewolle wurde über den Ort des Tumors auf jeder Seite angebracht, um einen gleichmäßigen elektrischen Kontakt aufrechtzuerhalten. Ein Applikator 30 wurde dann flach gegen den Bronzeschwamm über dem Tumor angebracht bzw. angedrückt, während der zweite Applikator 30 flach gegen die midaxilla angedrückt wurde. Der Körper des Patienten lag somit zwischen den beiden Applikatoren 30, so daß sich der Tumor ebenfalls zwischen ihnen befand.

Die Energie wurde allmählich auf etwa 300 Watt erhöht (etwa 120 V effektiv bei 13,56 mHz) und etwa 20 Minuten lang zwischen etwa 275 bis etwa 300 Watt gehalten.

Eine Woche später ist die harte Masse weicher und teilweise beweglich geworden. 10 Tage nach der Behandlung war die Masse halbflüssig und wurde angesaugt,und das nekrotische Material wurde abgeführt. Um das nekrotische Material weiter zu verflüssigen, wurdaiRinder-Fibrinolysin und Desoxiribonuclease in den Tumor eingespritzt. 2 Tage später wurde der Tumor erneut angesaugt.

19 Tage nach der ersten Behandlung erhielt der Patient eine zweite Behandlung mit den 10 cm-Applikatoren 30, die wiederum

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in derselben Weise angebracht wurden, außer daß der zweite .Applikator auf der Rückseite des Brustkorbes rechts von der Mitte angebracht wurde. Die Behandlung dauerte 20 Minuten. Wiederum wurde die Leistung allmählich erhöht, und zwar dieses Mal auf 385 Watt (135 V effektiv bei 13,56 mHz) und danach zwischen 350 und etwa 410 Watt während der übrigen Zeit der Behandlung verändert.

2 Wochen später wurde der Tumor erneut angesaugt. Es wutLe flüssiges Material erhalten und abgeführt,und die Größe des Tumors war beträchtlich geringer. Es wurden keine lebenden Tumorzellen gefunden. Es waren jedoch einige aufgelöste Zellen vorhanden. Die dritte Behandlung folgte unmittelbar auf diese Absaugung, und sie war gleich der ersten Behandlung, außer daß die Eingangsleistung 135 Watt betrug, die a.uf 2 35 " Watt gesteigert wurde (108 V effektiv bei 13,56 mHz), wobei diese Leistung 11 Minuten lang beibehalten wurde.

Obwohl eine weitere Behandlung als überflüssig angesehen wurde, weil der Tumor bereits zerstört war, wurde 10 Tage später eine vierte Behandlung vorgenommen. In diesem Fall wurden die Applikatoren 30, einer an der midaxilla, wie oben beschrieben, und der andere zuerst rechts und dann links von dem Tumor angebracht. In jedem Fall wurde die Ha.ut mit einem Gelee befeuchtet und ein Schwamm aus Bronzewolle unter dem Applikator gegen die Haut gedrückt, um einen gleichmäßigen elektrischen Kontakt zu erreichen und beizubehalten. Die Behandlung wurde mit 475 Watt (150 V effektiv bei 13,56 mHz) auf der linken Seite 20 Minuten lang und mit 375 bis 400 Watt . .. (138 V effektiv bei 13,56 mHz) auf der rechten Seite ebenfalls 20 Minuten lang durchgeführt.

Die endgültige pathologische Diagnose zeigte keine Bösartigkeit mehr. Die Masse war nahezu vollständig verschwunden, ob-

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wohl noch eine Entzündung und eine Schwellung am Ort des nekrotisierten Tumors vorhanden waren.

Vor der Behandlung nach der Erfindung hatte der Patient schwere Atmungsschwierigkeiten, weil der Tumor seine Luftröhre unmittelbar unter dem Luftröhrenschnitt abschloß. Seit die Behandlung vorgenommen wurde, kann der Patient jedoch frei a.tmen, ohne irgendwelche Atmungsschwierigkeiten. Die erfindungsgemäße Behandlung hatte nur eine minimale Schädigung der gespannten Haut über der Verletzung zur Folge, was durch eine Transplantation behoben werden kann..

Beispiel 3

In diesem Fall hatte der Patient ein großes, nicht operierbares Karzinom in der Lunge, das den gesamten rechten oberen Brustkorb ausfüllte. Die Masse des Tumors war größer als die zur Verfügung stehenden 10 cm-Applikatoren. Ein Applikator 30 wurde auf den Außenteil der Brustwand aufgebracht, nachdem die Haut mit einer leitenden Paste befeuchtet worden war, und der andere Applikator wurde in gleicher Weise a.uf die hintere Seite der Brustwand aufgebracht, so daß der Tumor weitgehend zwischen den Applikatoren lag. Es wurde eine Rontgendurchleuchtung angewandt, um die Lage des Tumors zu definieren. Der Patient wurde nicht betäubt.

Die Behandlung begann mit 50 Watt und wurde dann auf 256 Watt gesteigert (112 V effektiv bei 13,65 mHrz), und zwar während eines Intervalles von 3 Minuten. Die Leistung wurde dann allmählich auf 175 Watt (90 V) über den Rest der Zeit von 20 Minuten reduziert.

4 Tage später wurde' ene zweite Behandlung durchgeführt mit derselben Anordnung der Applikatoren, wobei die Leistung all-

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mählich über eine Periode von 9 Minuten auf 215 Watt (105 V) erhöht und dann langsam über eine Zeit von 1 Minute auf 185 Watt abgesenkt wurde. Danach wurde die Leistung erhöht auf 375 Watt und 4 Minuten lang auf diesem Wert gehalten, worauf sie für den Rest der 20 Minuten auf etwa 300 bis 350 Watt gehalten wurde. Wegen der Größe der Applikatoren wurde angenommen, daß es räumlich nicht möglich war, den gesamten Tumor zu erreichen.

5 Tage danach wurde rechtsseitig ein oberer Lungenflügelschnitt vorgenommen. Der gesamte rechte obere Lungenlappen war nekrotisch, und es zeigte sich eine Entzündungsreaktion. Der gesamte Lappen.wurde fixiert und auf einem großen Mikroton geschnitten. 99% des Tumors waren nekrotisiert, aber ein kleiner Rand des Tumors war noch vorhanden, wo die Applikatoren den Tumor nicht vollständig bedeckt hatten. Der gesamte behandelte Bereich war vollständig frei, da der Tumor in dem behandelten Bereich tot war und sich selbst auflöste₀

In diesem Fall wurde das nicht operierbare Karzinom operierbar gemacht, da das Tumorgewebe am Rippenfell und am Brustkorb vollständig nekrotisiert war und das Material entfernt werden konnte, ohne daß lebende Tumorzellen zurückblieben.

Jeder der Applikatoren 30 und sein abgeschrimtes Koaxialkabel 21 sind für wiederholte Benutzung im Operationsraum sowohl innerhalb als außerhalb der Körperhöhlung verwendbar, so daß sie zwischen den Anwendungen sterilisiert werden müssen. Die Einheit aus Applikator und Kabel ist als abnehmbare Einheit ausgebildet, die vollständig in einem isolierenden Harz eingekapselt sein kann, z.B_o in einem Polyurethanüberzug mit einer Dicke von etwa 0,35 mm. Die gesamte Einheit hat einen niedrigen Verlustfaktor für hindurchgehende Strahlungsenergie,

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und sie ist wasserdicht. Bei den meisten λnwendungsfällen wird eine Hülse aus Bronzewolle oder austenischem Stahl (18% Nickelgehalt) über den isolierten Applikatorscheiben angeordnet. Diese Hülse hat eine Dicke von etwa 12,5 bis 25 mm, und sie ist kompressibel und gegen die Haut andrückbar, um eine Reflexion der Haut und des tieferen Gewebes und eine Streuung der Eingangsstrahlung zu reduzieren. Da die metallische Hülse eine magnetische Permeabilität hat, die gleich dem benachbarten darunterliegenden Gewebe ist, absorbiert sie selbst keine Energie und wird nicht erwärmt, dient jedoch dazu, die Wellen tief in die Körperhöhlung zu richten.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde bevorzugt eine Frequenz von 13»56 mHz verwendet, die als geeignet innerhalb eines breiten Bandes von etwa. 100 kHz bis etwa 200 mHz ausgewählt wurde, bei welchen Frequenzen die Wellenlänge genügend lang ist, um mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet zu werden und in die Körperhöhlung einzudringen. Die Hülle aus Bronzewolle eliminiert auch die Bildung von heißen Punkten in dem Tumor, wo Teile des Tumors nicht eine gleichmäßige Dosis an Wärme infolge einer unregelmäßigen Form der Hautoberflache erhalten, z.B. infolge von Rippen und dgl. Die nicht mit Verlusten behaftete Polyurethan-Isolierung dient auch dazu, Wirbelströme und Hautverbrennungen zu vermeiden in Fällen, in denen auf der Haut noch Reste von Salz vorhanden sind. Bei einer Eingangsleistung von 500 Watt und einer Zeitdauer von 30 Minuten und bei einer langen Wellenlänge ist die Gefa.hr einer Ha.utverbrennung zu berücksichtigen. Bei manchen Tumoren an schwer zugänglichen Orten ist es möglich, die Applikatoren ein kurzes Stück von der zu behandelnden Gewebeoberfläche zurückzusetzen.

Der Isolierüberzug 35 sollte in jedem F^Il aus einem dielektrischen Material mit einem geringen Verlustfaktor bestehen,

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d.h. unter etwa 0,01. Der Verlustfaktor wird manchmal als "tang O "bezeichnet und folgendermaßen ausgedrückt:

tangd = —j- = - ,

t Q
worin ,

Z = eine dielektrische Konstante

und „

= die Verlustziffer
sind.

Geeignete Isoliermaterialien sind Glas und Glimmer, die Verlustfaktoren in der Größenordnung von 0,001 bis 0,002 haben, Polyäthylen mit einem Verlustfaktor von 0,0002, Polytetrafluorethylen mit einem Verlustfaktor von etwa 0,002 bis 0,006, Polystyrol mit einem Verlustfaktor unter 0,0002 und -Polyurethan mit einem Verlustfaktor unter 0,007 bis 0,005. Die vorgenannten Verlustfaktoren sind frequenzabhängig, und die oben genannten Werte gelten für Frequenzen in der Größen-Ordnung von 10 Hz. Es werden also zweckmäßigerweise Isoliermaterialien mit geringen Verlusten verwendet bei einer Anlage, die im Bereich von etwa 13-14 mHz und einer hohen tfatt-Leistung arbeitet, die erforderlich ist, um wirksam das Tumorgewebe zu zerstören. Das genannte Polyurethan ist ein wärmehärtendes, dagegen kein thermoplastisches Polyurethan»

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Behandeln eines Tumors bei Menschen oder Tieren, dadurch gekennzeichnet, daß isolierte leitende Metallplstten in engen Kontakt mit dem Teil des Körpers, der den Tumor enthält, gebracht werden, derart, daß der Tumor zwischen den leitenden Metallplatten liegt, daß ferner eine hochfrequente elektrische Energie an die Platten in einer Dauer und in einer Stärke angelegt wird, die ausreicht, den Tumor zu zerstören, die jedoch nicht ausreicht, das angrenzende normale Gewebe zwischen den leitenden Metallplatten merklich zu schädigen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in dem Tumor auf über etwa 5O°C gebracht wird, und daß die Temperator in dem normalen, dem Tumor benachbarten Gewebe auf unter 40⁰C gehalten wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfrequente Energie, die an die leitenden Metallplatten gelegt wird, zwischen etwa 200 und etwa 500 Watt beträfet, und daß die Zeitdauer, in der die Energie angelegt wird, zwischen etwa 10 und etwa 20 Minuten liegt, und daß die Scheiben einen Durchmesser von-etwa 5 bis etwa 10 cm haben.,

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4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Hochfrequenz-Verstärker mit einem Ausgangskreis zur Erzeugung eines hochfrequenten elektrischen Signales, einem Paar von Elektroden mit isolierten Oberflächen für den Kontakt mit dem Teil des Körpers, in dem sich der Tumor befindet, ferner dadurch, daß die Elektroden aus einem leitenden Metall bestehen und eine metallische Hülse aus einem magnetisch permeablen Material aufweisen, daß ferner Leitungen vorgesehen sind, die einen isolierenden Überzug, der als elektrische Abschirmung dient, besitzen, und daß die Leitungen an die Elektroden angeschlossen sind und die Abschirmung geerdet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ausgangskreis eine Impedanz besitzt, die derjenigen der Kabel angepaßt ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial einen geringen Verlustfaktor hat.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennz e i ohne t, daß der Verlustfaktor des Überzugsmaterials unter etwa 0,01 liegt»

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