DE2756460A1 - Verfahren zur lokal begrenzten applikation von therpeutika durch die oberflaeche von lebenden koerpern oder koerperorganen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur lokal begrenzten Applikation von Thera-
• peutika durch die Oberfläche von lebenden Körpern oder Körperorganen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur lokalbegrenzten Applikation von Cherapeutika durch die Oberfläche von lebenden Körpern oder Körperorganen.
• Im medizinischen Bereich ist für die erfolgreiche Behandlung eine optimale Dosierung von Wirkstoffen von entscheidender Bedeutung.
• Für fast alle Pharmaka gibt es eine therapeutisch wirksame Mindestkonzentration und eine toxisch wirkende Naximalkonzentration. Erstere sollte, um den Effekt sicherzustellen, nicht unter- und letztere darf nicht überschritten werden.
• wird bei Verabreichung eines Medikamentes die Dosis zu niedrig oder die Applikationszeit zu kurz gewählt, bleibt der Erfolg aus; wird überdosiert, besteht die Gefahr von unerwünschten Nebenreaktionen.
• Speziell bei Langzeittherapien ist eine optimale Dosierung mit den konventionellen Applikationsverfahren besonders schwierig. Desweiteren haftet Verfahren konventioneller Art der Nachteil an, da entweder die Oberfläche des zu therapierenden Körpers beschädigt wird, wenn es darauf ankommt, zu tiefer gelegenen Stellen vorzudringen, oder daß bei nichtbeschädigter Oberflache eine gezielte Lindringtiefe nicht erreichbar ist.
• Eines der Hauptprobleme der gegenwärtigen Pharmaforschung besteht daher darin, daß Pharmakologen und Mediziner nicht über geeignete Hilfsmittel zur lokal begrenzten Applikation von Therapeutica verfügen, welche vorwiegend nur aaf das Zielorgan einwirken. Eine systematische Invasion des gesamten Blutkreislaufsystams mit Pharmaka, wie sie bei vielen Therapieformen unfreiwillig auftritt, birgt die Gefahr der Uberdosierung, einer ungünstigen Pharmakokinetik, nichteramnschter Nebenwirkungen in spezifischen Gewebs- und Zellverbänden sowie nichtausreichend hoher Konzentration des Wirkstoffes am Erfolgsorgan. Selbst bei Pharmaka mit herkömmlicher Depotwirkung treten diese Erscheinungen auf. Versuche wie etwa in der Krebrschung, geeignete Cytostatica mit tumortropen Antikörpern zu koppein, scheiterten bisher. Somit besteht eine echte Notwendigkeit für die Schaffung einer adäquaten Methodik zur gezielten, lokal begrenzten Pharmakotherapie. Dies hätte weitreichende Auswirkungen auf ein breites Spektrum medizinischer Problemstellungen wie die Turnortherapie, Ovulationshemmung, Hormontherapie, z.B. die systemische Oorticoidtherapie, um nur einige zu nennen.
• Gemäß der Erfindung wird nun zur Applikation eines Therapeutikums ein üblicher Ultraschallschwinger verwendet, der jedoch mittels Zwischenschaltung eines Koppelmediums (ölige Emulsion, die das zu applizierende Therapeutikum enthält) auf den zu behandelnden Körper aufsetzbar ist und der seine Schallenergie dem zu behandelnden Körper pulspaketweise zuführt.
• Es ist zwar bekannt, lebende Körper mit Ultraschalleinrichtungen zu behandeln. Dabei erfolgt jedoch die Zuführung der Ultraschallfrequenz mit konstanter Geschwindigkeit, d.h. mit kontinuierlicher Wellenfolge. Dadurch ergibt sich aber der Nachteil, daß bei Auftreffen der Schallwellen an der Grenzfläche (Gewebe) diese in mikro- und makroskopische Schwingungen versetzt werden, wodurch die Schallenergie reduziert wird. Wird aber gepulst appliziert, kommt es -zwar ebenfalls zu diesen Schwingungen, jedoch kann hier der asynchrone Ein- Ausschwingvorgang des Gewebes ausgenützt werden, um mit dem nächsten Impulspaket die Grenz- @@ch @@ @ @ die zu di@@@@@@@substanz so zur Diffusion zu bringen. Dabei sind Schalteinrichtungen vorgesehen, durch @ @@ @ @likationszeit, eindringtiefe sowie Leistungsdichte @@@@chlic@lic@ durch die Pulspaketlänge (erst) und die @@@@@@lfrequenz (repetition rate) kalibrier von @hlb@ @@@@.
• Vorteilhaft liegt die Frequenz des Ultraschallschwingers @@tich von @@ 79 - @@ MHz.
• @@seiz- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der Ausführungsbeispiele erörtert. Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild Figur 2 den Signalverlauf in den einzelnen Stufen der erfindungsgemäßen Vorrichtung Figur 3 einen Piezowandler Gemäß Fig. 1 erzeugt ein Oszillator A eine Sinusfrequenz von z.B. 800 kHz, die über einen getastet betriebenen Breitbandverstärker ESCP,dessen On-Off-Zeit in ysec. (msec) Uber eine Schalteinrichtung kalibrist einstellbar ist; Uber eine Leistungsstufe E,F wird dann die Ultraschallfrequenz dem Schallwandler G zugeführt. Abhängig von der verwendeten Wellenlänge in Verbindung mit der gepulsten Abstrahlung kann die Applikationszeit der Oberflächenbeschaffenheit der Applikationsstelle zeitlich angepaßt werden. Sowohl die Eindringtiefe als auch die Leistungsdichte können damit ohne Erhöhung der Amplitude reproduzierbar dosiert werden; daher ist eine exakte Anpassung an die jeweiligen zur Beschallung kommenden Organe bzw. Gewebe schichten und deren unterschiedliche Dichte möglich.
• Die Fig. 2 zeigt den Signalverlauf in den einzelnen Stufen A bis F. Dabei kann in Stufe B ein Pulspaket P z.B. aus 5 bis 30 Schwingungen bestehen und der ZwischenraumZzwischen zwei Puispaketen in der Größenordnung von einem bis etwa zehn Pulspaketen liegen.
• Bei dem in Fig 3 gezeigten Ultraschallwandler ist M die Dämpfungsmasse und P der Piezowandler mit einem Raum zur Aufnahme des Koppelmediums mit dem zu beschallenden Körper.
• Ultraschallwellen bewegen sich im Körpergewebe in Form von Longitudinalwellen und gehören somit zur Gruppe der elastischen Wellen; sie werden im biologischen Gewebe absorbiert und in Wärme umgesetzt. Bei der hier zur Anwendung kommenden Intensität und Frequenz besteht der physikalische Elementarvorgang der Absorption darin, daß es zu einer inneren Reibung der viskosen Körperflüssigkeiten und des Gewebes kommt.
• Im Bereich des Schallfeldes treten hohe Wechseldrucke von mehreren bar und Beschleunigungen bis zu einigen 1000 g auf. Die Teilchenverschiebung ist jedoch gering.
• Dies bedeutet, daß bereits bei minimalen Dichteunterschieden im Stoffaufbau eine starke Relativbewegung stattfindet. Die dadurch im Gewebe freigesetzte Wärme führt hauptsächlich zu einer Weitstellung der Kapillargefäße und somit zu einem beträchtlichen Ansteigen der Durchblutung im Diffusionsbereich.
• Der dabei dem Schall entgegengestzte Widerstand resultiert aus dem Produkt der Schallgeschwindigkeit im zu durchdringenden Medium und dessen Dichte. Diese akustische Impedanz ist für den Reflexionsfaktor der Schallwellen und somit für die applizierte Leistung von Bedeutung. Ultraschallschwingungen, wie sie für die Applikation im Gewebe benötigt werden, entstehen dadurch, daß man eine hochfrequente Sinusspannung niedriger Impedanz auf einen piezoelektrischen Kristall schaltet. Je nach Konfiguration und Polarisation ändert sich dabei im Sinusrhythius seine physikalische Dimension und wandelt die Hf-Energie mit einem Wirkungsgrad von ca. 60% in Ultraschallwellen gleicher Frequenz um. Die dabei abgestrahlte Leistungsdichte errechnet sich aus: @-1 * D * @ * H2 -1 *W * H2 Watt m-2 Hierin bedeutet = . . u2 Schwingungsenergie je Volumenseinheit kg * m-1 cL Schallgeschwindigkeit der Longitudialwellen m in p Dichte kg . m 3 U I .A maximale Teilchengeschwindigkeit -1 m.s W P p c Schaliwellenwiderstand kg . die*Leistungsdichte Bei angestellten Versuchen lag m-2 im Mittel bei 0.60 W/cm2. Sonardiffusionsversuche an den Ovarien von Hasen mit den radioaktiv markierten Steroiden H3-Esteron (85 Ci/mmol) und 1,2 H3 Androstendian (50 Ci/mmol) ergaben im Blut eine Rückresorption von H3-Esteron zwischen 59% und 81%.
• Gegenüber den bekannten Verfahren, bei denen die Ultraschall frequenz mit gleichbleibender Geschwindigkeit abgestrahlt wird, hat das mit Pulspaketen arbeitende erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil einer mindestens um 33% kürzeren Applikationszeit * abgestrahlte

Claims (3)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Einrichtung zur lokal begrenzten Applikation von Therapeutika durch die oberfläche von lebenden Körpern oder Körper-Organen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Applikation ein iiblicher Ultraschallschwinger ver'endet ist, der aber mittels Zwischenschaltung eines Koppelmediums, das das zu applizierende Therapeutikum enthalt, auf den ZU behandelnden Körper aufsetzbar ist und der seine Schallenergie den zu behandelnden Körper oder Körper-Organ pulspaketweise zuführt.
2. 2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfrequenz des Ultraschallschwingers im Bereich von etwa 750 bis 850 kflz liegt.
3. 3. Einrichtung nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daí3 der Einrichtung Schalteinrichtungen zugeordnet sind, die es ermöglichen, sowohl die Pulspaketbreite als auch die Pulspaketfolge entsprechend dem jeweils zu behandelnden Körper einzustellen.