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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Hauptanspruch der Hauptpatentanmeldung
P 30 06 356.0.
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Es ist bislang keine Vorrichtung dieser Art zur Bestrahlung des menschlichen
Körpers bekannt, mit deren Hilfe beliebig im Körperinneren gelegene Ansammlungen
bösartiger Zellen (Tumore) durch selektive, d.h. gezielte, die Umgebung schonende,
lokal definierte Erwärmung so geschädigt werden, daß sie beispielsweise in Verbindung
mit anderen Maßnahmen wie zellteilungshemmende Medikamente oder ionisierende Strahlen
vollständig vernichtbar sind.
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Hierzu wäre Hochfrequenzstrahlung geeignet, da sie im Gegensatz zu
kohärenter Kurzwellenstrahlung bevorzugt in der Tiefe wirkt, bei den erwähnten Anwendungen
keine Verbrennungen an der Hautoberfläche hervorruft und sich mit ihr durch die
Verwendung mehrere HF-Sender komplexe Erwärmungsfelder aufbauen lassen.
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Es bestand daher ein Bedürfnis nach einer Vorrichtung, mit der eine
gezielte Volumenbestrahlung des Körpers bei möglichst geringem Energieaufwand und
damit geringer Sendeleistung unter Schonung des Einstrahlungsgebietes möglich ist.
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Dies wird mit einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch
erreicht, daß mehrere HF-Sender gleichzeitig auf ein definiertes Volumen Energie
einstrahlen, wodurch an dieser Stelle eine Energiekonzentration erfolgt, die weit
über der Sendeleistung jedes einzelnen Senders hinausgeht. Da bösartige Zellen weniger
widerstandsfähig gegen Wärmeeinwirkung als gutartige sind, werden die ersteren dadurch
leichter zerstört.
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Die vorgeschlagene Vorrichtung verwendet als HF-Sender Hochfrequenzantennen,
die in einer Ausführung Festkörperantennen mit geringer Dauerleistung, jedoch höherer
Impulsleistung sind.
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In einer Ausführung sind die Sender in radialer Richtung im Ring unabhängig
voneinander verschiebbar, so daß die HF-Strahlung auch auf im Ring exzentrisch liegende
Punkte fokussierbar ist.
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Sind die Festkörperantennen für die Aussendung von wenigen Milliwatt
Hochfrequenzstrahlung ausgelegt, dann lassen sich im Impulsbetrieb etwa X-fache
Leistungen abstrahlen, was zu einer beträchtlichen Energiekonzentration im Bereich
des Fokussierungspunktes führt. Dabei ist mit X die Anzahl der HF-Sender gemeint.
Auf lokal eng begrenzte Körperstellen können damit Hochfrequenzimpulse mit bis zu
einigen Kilowatt Leistung einwirken, was zu einer schweren Schädigung, wenn nicht
zur
Vernichtung von bösartigen Zellen führt. Das umgebende Gewebe
wird einmal durch die Zielleistung des Gerätes geschont, zum anderen kommt ihm der
Umstand zugute, daß bösartige Zellen üblicherweise wesentlich wärmeempfindlicher
sind als normale.
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Bösartige Zellen werden also von der Energieeinstrahlung bevorzugt
geschädigt. Die Steuerung der von den Sendern ausgesandten Hochfrequenzstrahlung
wird mit Hilfe eines dem Fachmann geläufigen Steuergerätes erfolgen, das vorzugsweise
an einen Rechner und gegebenenfalls außerdem an einen den Bestrahlungsbereich überwachenden
Monitor angeschlossen ist.
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Da bei der vorgeschlagenen Vorrichtung der die HF-Sender tragende
Ring nicht aus seiner Montageebene herausbewegt werden kann, ist die Vornahme von
Bestrahlungen häufig schwierig bis unmöglich, die unter einem anderen Winkel als
normal zur Auflagefläche des Körpers vorgenommen werden sollen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Vorrichtung der eingangs erwähnten
Art dahingehend zu verbessern, daß Bestrahlungen auch unter anderem Winkel als senkrecht
zur Auflagefläche durchführbar sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Hauptanspruchs
angegebenen Maßnahmen. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, Einrichtungen zu
schaffen, mit denen feststellbar ist, ob in Richtung der jeweils eingestellten Bestrahlungsebene
Knochen oder bestimmte Organe getroffen werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist in einer Ausführung der Ring mit Ultraschallgebern
versehen, die benachbart zu den Hochfrequenz-Sendeantennen liegen und im wesentlichen
die gleiche Ausrichtung wie die HF-Sendeantennen haben.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert;
es zeigen: Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel; Figur 2 eine Stirnansicht eines
Ringes der Vorrichtung gemäß Figur 1; Figur 3 einen Ausschnitt des Ringes gemäß
Figur 2; Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Innenring und einem Außenring;
Figur 5 eine Ansicht des Innenringes der Vorrichtung gemäß Figur 4; Figur 6 einen
Ausschnitt B des Innenringes gemäß Figur 5; Figur 7 eine Ansicht des Außenringes
der Vorrichtung gemäß Figur 4; und Figur 8 eine teilweise geschnittene Draufsicht
auf den Außenring gemäß Figur 7.
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Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zur selektiven lokal definierten Erwärmung
des menschlichen Körpers mit einem im wesentlichen
senkrecht stehenden
Ring 1, der in etwa horizontal verlaufenden Führungen 4 und 5 verschiebbar ist.
Der Ring 1 und die Führungen 4 und 5 werden von einem Abschirmungsrohr 6 umgeben,
in dem ein Tisch 7 in der Höhe verstellbar ist. Der Durchmesser des Abschirmungsrohres
6 ist so bemessen, daß ein menschlicher Körper darin voll aufnehmbar ist. Das Abschirmungsrohr
6 braucht nicht notwendig ein vollwandiges Rohr sein, eine von einem Gerüst getragene
Folie, die Hochfrequenzstrahlung reflektiert, erfüllt den gleichen Zweck. Der Innendurchmesser
des Ringes 1 ist hinreichend groß, um einen menschlichen Körper zu umschließen.
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Der Ring weist an seinem Innenumfang montierte Hochfrequenzsender
2 in Form von Festkörperantennen auf, die in radialer Richtung des Ringes 1 verschiebbar
sind. Figur 2 läßt die Festkörperantennen 2 deutlicher erkennen, wobei außerdem
hervorgeht, daß alle Festkörperantennen 2 auf einen Punkt ausrichtbar sind.
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Durch die radiale Verschiebbarkeit der Festkörperantennen 2 läßt sich
die von ihnen ausgesandte, gebündelte Energie auch auf exzentrisch im Ring 1 liegende
Punkte fokussieren. Zur genaueren Einstellung von exzentrisch liegenden Bestrahlungspunkten
sind die Festkörperantennen 2 außerdem in geringem Maße aus ihrer radialen Bewegungsrichtung
verschwenkbar, wobei sie in einer bevorzugten Ausführung einen Kegelmantel überstreichen.
Dadurch
kann nicht nur auf einen in der Ringebene liegenden Punkt, sondern auch auf außerhalb
davon liegende Stellen fokussiert werden.
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Die räumliche Einstellung der Festkörperantennen 2 im Ring 1 erfolgt
durch ein Einstellgerät 10. Mit Hilfe des Einstellgerätes 10 werden die Festkörperantennen
2 mehr oder weniger weit in den Ring 1 hineingefahren, wie dies aufgrund der zuvor
erfolgten Lokalisierung des Tumors erforderlich ist. Ein an das Einstellgerät 10
angeschlossener Rechner 11 gibt in einer Ausführung an, welche Energie jeweils für
den vorzunehmenden Vorgang von Hand oder automatisch an einem Steuergerät 8 einzustellen
ist. Das Steuergerät 8 steuert die Festkörperantennen 2 entweder gleichzeitig oder
hintereinander an, wobei im letzteren Fall Hochfrequenzimpulse radial umlaufen und
den Eindruck eines sich drehenden Ringes erwecken.
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Ein ebenfalls an den Rechner 11 angeschlossener und mit einer Fernsehkamera
9 verbundener Monitor 12 kann gleichzeitig die Bestrahlung im Abschirmungsrohr 6
überwachen und die vom Steuergerät 8 eingestellten Werte anzeigen.
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Als HF-Sendeantennen sind Festkörperantennen 2 verwendbar, die für
Leistungen von wenigen Milliwatt ausgelegt sind. Im Impulsbetrieb können sie jedoch
wesentlich höhere Leistungen
abgeben, vorzugsweise das 10- oder
Mehrfache des Dauerbetriebes, wodurch beträchtliche Energiekonzentrationen an lokal
eng begrenzten Stellen beim gleichzeitigen Einwirken aller Sendeantennen erreichbar
sind. Diese Energiekonzentration beträgt in einer Ausführung bis zu einigen Kilowatt.
Die von den HF-Sendern abgestrahlte Hochfrequenz liegt in einem Bereich von 100
MHz bis 1000 MHz.
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Anstelle einer Volumenbestrahlung läßt sich auch in gewissem Umfang
eine sogenannte Punktbestrahlung vornehmen, indem die Festkörperantennen 2 besonders
fokussiert werden. Das dabei für eine Zellenvernichtung noch wirksame bestrahlbare
Volumen ist einstellbar.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist außer für die Zerstörung von
Tumoren für die verschiedensten chirurgischen Anwendungen geeignet, beispielsweise
für die Kauterisation im Sinne eines stereotaktischen Eingriffes ohne Eröffnung
des Körpers. Hierzu wird die Energie der Sendeantennen in einer bevorzugten Ausführung
nach Bedarf gebündelt.
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In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Erfindung sind
entlang der Innwand des Abschirmungsrohres 6 zusätzliche HF-Sender vorgesehen, die
zur Ganzkörperbestrahlung im Falle einer beabsichtigten gesamten Temperaturerhöhung
dienen. Dies
ist mit der sogenannten Fiebertherapie vergleichbar,
bei der die Körpertemperatur auf etwa 39 bis 450 C, vorzugsweise 420c angehoben
wird. Die im Abschirmungsrohr vorgesehenen HF-Sender sind aus Gründen der übersichtlichkeit
nicht dargestellt; sie anzubringen und anzuschließen, wirft keine besonderen Probleme
für den Fachmann auf.
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Figur 4 zeigt eine weitere Ausführung der Erfindung, wobei im Abschirmungsrohr
6 ein Innenring 1' und ein Außenring 26 in den Führungen 4 und 5 axial verschiebbar
sind. Der Tisch 7 weist dabei in der Mitte eine Unterbrechung auf, um eine ungehinderte
Bestrahlung von unten zuzulassen. Der Innenring 1' ist im Außenring 26 kardanisch
aufgehängt, wodurch er um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen schwenkbar ist.
Da außerdem die Möglichkeit einer axialen Verschiebung in den Führungen 4 und 5
besteht, lassen sich die am Innenumfang des Innenringes 1' angebrachten Sendeantennen
2 unter jeder beliebigen Neigung auf ein zu bestrahlendes Volumen fokussieren. Der
Außenring 26 weist auf seinem Umfang außerdem eine Nut 24 auf, in die mit den Führungen
4 und 5 in Eingriff stehende Führungselemente eingreifen. Dadurch ist der Außenring
26 nicht nur in axialer Richtung des Abschirmungsrohres verschiebbar, sondern auch
in radialer Richtung um 3600 verdrehbar.
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In unmittelbarer Nachbarschaft der Festkörperantennen 2 sind außerdem
Ultraschallgeber 20 angebracht, die in den Figuren
5 und 6 deutlicher
erkennbar sind. Die Ultraschallgeber 20 werden ebenso wie die Festkörperantennen
2 vom Steuergerät 8 angesteuert und dienen zur Vorbereitung der richtigen Ausrichtung
des Innenringes 1', indem sie eine Anzeige darüber liefern, ob in der eingestellten
Bestrahlungsrichtung HF-Strahlungshindernisse wie Knochen liegen. Die Ultraschallgeber
20 sind ebenso wie die Festkörperantennen 2 wahlweise gleichzeitig oder hintereinander
ansteuerbar, wobei im letzteren Falle der Eindruck eines umlaufenden Meßstrahles
entsteht.
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Figur 4 zeigt ferner eine Fokussierspule 21, deren Anbringung in Figur
5 deutlicher erkennbar ist. Die Fokussierspule 21 umgibt den Strahlenweg von einer
Festkörperantenne 2 in der Weise, daß die Durchdringungsfähigkeit der Hochfrequenzstrahlung
unterstützt wird. Die Fokussierspule 21 ist ein Solenoid, das ebenfalls von dem
Steuergerät 8 angesteuert wird. Aus Gründen der Ubersichtlichkeit ist nur eine Fokussierspule
21 dargestellt; es ist jedoch klar, daß alle Festkörperantennen 2 von einer Fokussierspule
umgeben sein können, die dann zweckmäßigerweise am Innenring 1' angebracht ist.
In einer anderen Ausführung der Erfindung ist die Fokussierspule mi#ttels einer
nicht dargestellten Halterung am Außenring 26 oder am Abschirmungsrohr 6 derart
aufgehängt, daß bei einer Drehung des Innenringes 1' jeweils eine der Sendeantennen
die gewünschte HF-Strahlung durch die Fokussierspule 21 auf den zu bestrahlenden
Körper richten kann. Die Anzahl und Anordnung der
Fokussierspulen
21 bleibt dem Fachmann je nach Anwendungsbereich vorbehalten.
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Figur 4 zeigt außerdem zwei am Außenring 26 über Halterungen angebrachte
Magnete 22 und 22', die im wesentlichen auf die Mitte des Innenringes 1' ausgerichtet
sind und so nahe wie möglich an einen zu bestrahlenden Körper herangefahren werden
können. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Figur 4 nur zwei Magnete dargestellt;
es können jedoch auch mehr als zwei unterstützende Magnete vorgesehen sein. Die
Fokussiermagnete 22, 22', 22'' bewirken eine Unterstützung der HF-Strahlung, indem
sie eine Polarisierung und damit eine verbesserte Leitfähigkeit hervorrufen. Sie
sind jedoch nicht in jedem Fall erforderlich.
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Die Ansteuerung und Überwachung der Festkörperantennen 2 und der Ultraschallgeber
20 erfolgt wie bei der Ausführung gemäß Figur 1 durch ein Einstellgerät 10, das
mit einem Rechner 11 verbunden ist und von diesem gesteuert wird. Mit dem Einstellgerät
10 ist außerdem ein Steuergerät 8 zur elektrischen Ansteuerung der Festkörperantennen
2 und der Ultraschallgeber 20 gekoppelt. Zur Überwachung dient wiederum eine Fernsehkamera
9 mit einem Monitor 12, dem zusätzlich Betriebsdaten vom Rechner 11 zuführbar sind.
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Figur 5 zeigt Einzelheiten des Innenringes 1', der mit Zapfen 13 und
14 zum Schwenken um eine Horizontalachse versehen ist.
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Man erkennt außerdem die Anordnung der Ultraschallgeber 20 unmittelbar
neben den Festkörperantennen 2, wodurch vor dem Einschalten der Festkörperantennen
deren Strahlenweg und eventuell darin liegende Hindernisse feststellbar ist. Ferner
zeigt Figur 5 eine am Innenring 1' aufgehängte Fokussierspule 21, die sowohl den
Strahlengang einer Festkörperantenne 2 als auch eines Ultraschallgebers 20 umgibt.
Die Leistungszufuhr zu der Fokussierspule 21 sowie zu den Festkörperantennen 2 und
den Ultraschallgebern 20 erfolgt über durch die Zapfen 13 und 14 nach außen geführte
und an das Steuergerät 8 sowie an das Einstellgerät 10 angeschlossene, nicht dargestellte
Leitungen.
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Figur 6 zeigt einen Ausschnitt B aus Figur 5, wobei die Nebeneinanderanordnung
von Festkörperantenne 2 und Ultraschallgeber 20 klar erkennbar ist.
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Figur 7 zeigt den Außenring 26 mit Zapfenhalterungen 13' und 14' für
die Zapfen 13 und 14 des Innenringes 1', die ein Kippen des Innenringes 1' um eine
Horizontalachse H zulassen.
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Die Zapfenhalterungen 13' und 14' sind außerdem mit nicht dargestellten
Verriegelungen zum Festlegen des Innenringes 1' in einer gewählten Winkelstellung
versehen. Auf diese Weise ist für den Innenring 1' eine kardanische Aufhängung geschaffen,
wodurch zusammen mit der axialen Verschiebung in den
Führungen
4 und 5 jede Körperzone unter beliebigem Winkel bestrahlbar ist. Es wird darauf
hingewiesen, daß anstelle der in den Figuren dargestellten kardanischen Aufhängung
des Innenringes auch eine kugelschalenförmige Halterung des Innenringes möglich
ist, die Verschwenkungen wie bei einer kardanischen Aufhängung zuläßt.
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Der Innenring 1' trägt ferner die bereits erwähnten Magnete 22, 22'
und 22'', die auf den Fokussierbereich der Festkörperantennen 2 ausrichtbar sind.
In einer anderen Ausführung der Erfindung ist die Halterung der Magnete 22 am Außenring
26 vorgesehen, wobei Vorsorge dafür getroffen ist, daß bei verschwenktem Innenring
weiterhin auf die gewünschte Körperstelle fokussiert wird. Dies wird dadurch erreicht,
daß die Magnete 22 an ausziehbaren und mit Gelenken versehenen Armen aufgehängt
sind.
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Figur 8 zeigt eine Draufsicht auf den Außenring 26, die in ihrer linken
Hälfte geschnitten ist. Man erkennt dabei die in der Außenfläche des Außenringes
26 vorgesehene Ringnut 23 deutlich, in die mit den Führungen 4 und 5 in Eingriff
stehende, in den Figuren nicht dargestellte Führungselemente eingreifen. Diese nicht
dargestellten Führungselemente sind mit üblichen Verriegelungseinrichtungen versehen,
um den Außenring 26 in jeder beliebigen Winkelstellung bei seiner Drehung um die
Längsachse des Abschirmungsrohres 6 festzusetzen. Die zu den
Festkörperantennen
2, zu den Ultraschallgebern 20, zu den Fokussierspulen 21 und den Magneten 22 führenden
Anschlußleitungen laufen nach dem Durchtritt durch den Außenring 26 freihängend
zum Steuergerät 8 sowie zum Einstellgerät 10, wobei sie an mehreren Punkten zweckmäßigerweise
abgestützt oder aufgehängt sind. Diese Abstützungen und Aufhängungen sind so gewählt,
daß eine Axialverschiebung des Außenringes 26 nicht behindert wird. Es ist dem Fachmann
klar, wie eine derartige Aufhängung zu gestalten ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung befindet sich über und unter
dem Tisch 7 je eine metallische Reflektorplatte, zwischen die der zu bestrahlende
Körper einlegbar ist. Die beiden Platten bilden einen Kondensator, wobei eine der
Platten mit einem Loch für den Durchtritt der HF-Strahlung versehen ist. Die Platten
sind ebenfalls um den zu bestrahlenden Körper drehbar und zu diesem Zwecke in dem
Fachmann geläufige Weise entweder am Tisch oder am Ring befestigt. Die Platten sind
in einer Ausführung eben, in einer anderen gekrümmt ausgeführt. Sie polarisieren
den bestrahlten Körper und unterstützen durch damit verbundene, erhöhte Leitfähigkeit
die Wirkung der Hochfrequenzstrahlung.
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