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Einrichtung zur Hyperthermie des menschlichen Körpers
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AnwendungsEebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur zweistufigen Hyperthermie des menschlichen Körpers nach dem Selectotherm-Verfahren
durch ein hochfrequentes magnetisches Feld. Die Einrichtung dient der Therapie von
Tumoren, insbesondere im Rahmen des Krebs-Mehrschritt-Therapie-Konzeptes (KMT),
und weiterhin zur homogenisierten Energiezufuhr in Körpergewebe für andere medizinische
Behandlungsaufgaben, Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Das KMU-Konzept,
welches die drei wesentlichsten Schritte, selektive optimierte Übersäuerung des
Krebsgewebes, gleichzeitige zweistufige Erzeugung einer Hyperthermietemperatur von
etwa 42 0 in den Krebsgeweben und günstige Beeinflussung des Therapiegeschehens
durch Sauerstoff-Mehrschritt-Maßnahmen, beinhaltet, bewirkt eine weitgehende Hemmung
der Blutmikrozirkulation in den Krebsgeweben. Zur Hyperthermie findet das Dresdener
CMT-Selectotherm-Verfahren mit Erfolg Anwendung, welches zweistufig wie folgt arbeitet:
In einer ersten Stufe wird die Ganzkbrpertemperatur auf z. B. 40,5 °C angehoben
und in einer zweiten Stufe im krebsverdächtigen Körperabschnitt die Temperatur um
weitere 1,5 bis 2 oO aufgestockt.
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Zur Durchführung dieser Art der Hyperthermie ist eine Einrichtung
bekannt, die aus einem HF-Sender, der mit einer Frequenz
um 27 MHz
arbeitet, besteht, der in einem Applikator (Spulensystem) ein divergentes magnetisches
HF-Wirbelfeld erzeugt.
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Der Applikator ist mit einem elektromechanischen Antrieb verbunden,.
der diesen rasterförmig über dem Körper des Patienten bewegt (DD-PS 128 818). Die
Bewegung erfolgt in einer Ebene in einstellbarem Abstand über dem Körper in x-Richtung
quer zur Körperachse und in y-Richtung parallel zur Körperachse.
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Um die zweistufige Hyperthermie zu realisieren, ist es weiterhin bekannt,
daß sich zur Durchfahrung der Ganzkörpertherapie (1. Stufe) der Applikator in einer
Ebene über dem Körper in einem Rasterformat entsprechend der Größe des gesamten
Körpers bewegt und zur Lokalhyperthermie (2. Stufe) in einem kleineren Rasterformat
in dem Teil des Körpers, in dem sich das Krebsgewebe befindet. Auch letzte Rasterung
erfolgt in der gleichen Ebene, parallel zur Auflage des Körpers (Deutsches Ärzteblatt,
H. 33, 1981, S. 1560 off.). Diese Einrichtung mit konstanter Lage des Rasterfeldes
hat den Nachteil, daß in den Fällen, in denen sich der Tumor nicht in der oberen
Ebene des Körpers, d. h.
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parallel zur Rasterebene befindet, also an der Seite des Rumpfes oder
in der Tiefe der seitlichen Bereiche oder auch an den Extremitäten, der Abstand
von der Rasterebene des Applikators ständig wechselt, Dadurch erfolgt keine maximale
und homogene Energiezufuhr im gesamten Tumorbereich, und somit ist die Temperaturerhöhung
unterschiedlich und bei tiefliegenden Krebsgeweben nicht ausreichend.
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Durch die vom Applikator ausgestrahlte Energie wird im Körper ein-Profil
von Isothermen erzeugt, Dieses Profil ist abhängig von der Schichtdicke. Da die
Gestalt des Körpers und seiner Extremitäten ständig schwankt und durch die nichtparallelen
Flächen zur Rasterebene eine Verzerrung eintritt, wird am Wirkort (Ttirnorbereich)
nicht die Maximalenergie zugeführt.
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Es ist möglich, die Lage des Patienten im Verhältnis zu seinem Tumorbereich
der Rasterebene anzupassen, Diese Lösung weist
aber den entscheidenden
Mangel auf, daß es für den erkrankten Patienten bei der Länge der Zeit dieses Hyperthermieschrittes
(ca. 4 Sud,) nicht zumutbar ist, in dieser Lage zu verharren.
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Hinzu kommt, daß diese Lösung auch nur für bestimmte Tumorbereiche
am Körper realisierbar ist,und zwar wenn es sich um einen äußeren Bereich (z, B.
Außenseite des Beines) handelt.
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Ziel der Erfindung Es ist eine Einrichtung zur Hyperthermie des menschlichen
Körpers zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Verfahren beseitigt und
z. B. auch mit Regie nach dem KMT-Konzept optimal zur Heilung beiträgt. Der Verfahrensschritt
der Hyperthermie soll auch für den Patienten keine weitere zusätzliche Belastung
hervorrufen.
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Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine Einrichtung, die nach dem Rasterprinzip arbeitet, zu schaffen, die
es ermoglicht, die Energie annähernd jedem Tumorbereich, unabhängig von seiner Lokalisation
zur Körperoberfläche, möglichst homogen zuzuführen, und daß die Einflüsse der Körperoberfläche
und die unterschiedlichen Abstände reduziert werden. Der gesamte Tumorbereich soll
gleichmäßig oder sogar bevorzugt in seiner Temperatur erhöht werden, Erfindungsgemäß
wird die Aufgabe mit einem HF-Sender, der den Applikator, das ist ein Spulensystem,
welches vorzugsweise aus einer Windung besteht, speist, und einem elektromechanischen,
durch ein Steuergerät programmierten Antrieb, der über einen Arm mit dem Applikator
verbunden ist und bewirkt, daß dieser in einer Rasterebene (x- und y-Richtung) über
dem gesamten Körper und einem auswählbaren Bereich desselben bewegbar ist, dadurch
gelöst, daß die Rasterebene zur Anpassung an die Tumorlokalisation und zur Erzielung
eines Fokussiereffektes um den Tumor, d. h. im wesentlichen seines Mittelpunktes
schwenkbar ist.
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Der Schwenkbereich ist so gewählt, daß von oben gesehen verdeckte
Körperbereiche direkt beauflagbar sind. Der Schwenkbereich der Rasterebene soll
zur Anpassung an die jeweilige Krebsgewebe-Lokalisation von Oo bis über 900 hinausreichen.
Der Antrieb ist so ausgebildet, daß der Drehpunkt für das Schwenken im Tumormittelpunkt
liegt und sein Radius verstellbar ist, wobei diese Anpassung in der Regel vor Prozeßbeginn
erfolgt.
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Es kann auch als vorteilhafte Ausgestaltung der tinrichtung zur Verringerung
der Temperaturinhomogenität in die Tiefe des Tumors ein vom gleichen Antrieb angetriebenes
zweites Spulensystem vorgesehen sein, welches vorzugsweise dem ersten gegenüber
angeordnet ist.
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Es ist auch möglich, den Winkel für die Schwenkung der Rasterebene
während der Therapie z. B. im Minutenrhythmus in Stufen oder kontinuierlich zu verstellen.
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Es ist auch vorteilhaft, um die psychische Belastung der Patienten
zu verringern, den gesamten Antrieb außerhalb des Patientenbereiches anzuordnen
und den Applikator an einem Arm anzubringen, der vom Antrieb aus entsprechend dem
vorgewählten Rasterprogramm die Spulenbewegung ausübt.
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Es kann weiterhin zweckmäßig sein, die x- und y-Bewegung im Rasterfeld
voneinander zu trennen, und zwar derart, daß bei Bewegung des Applikators in y-Richtung
(in Körperachse), die mit geringerer Geschwindigkeit erfolgt, die größere Masse
bewegt wird und in x-Richtung (quer zur Körperachse) die kleinere Masse. Das bedeutet,
daß der gesamte Antrieb mit dem damit verbundenen Applikator in y-Richtung bewegt
wird, und nur der Antriebsmechanismus für die x-Richtung> als Bestandteil des
gesamten Antriebes, an dem sich unmittelbar der Applikator befindet, die x-Bewegung
ausübt. Dabei kann es sogar vorteilhaft sein, die beiden Bewegungen voneinander
zu trennen und die Schwenkbewegung der Rasterebene mit beiden zu koppeln, Diese
Variante
hat den Vorteil, daß die Bewegung auf Grund der relativ hohen Masse der erforderlichen
Antriebs- und Bewegungselemente gleichmäßiger und apparativ einfacher ausführbar
ist.
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Schließlich ist es auch möglich, das gesamte Programm für die Bewegung
des Applikators einfacher und an den Patienten noch besser angepaßt zu realisieren,
indem der gesamte Antrieb und das Steuergerät durch einen Roboter ersetzt ist. Ein
Roboter hat für die Bewegung alle Freiheitsgrade, so daß die Bewegung des an seinem
Arm angeordneten Applikators an die zu beaufschlagende Oberfläche des Patienten
optimal anpaßbar ist, Der Applikator ist über Leitungen in üblicher Weise mit dem
Sender verbunden.
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Durch die Erfindung wird es möglich, das Temperaturregime für das
CMT-Selectotherm-Verfahren so zu realisieren, daß eine Homogenisierung der Energiezufuhr
in der Ebene parallel zur Körperoberfläche, aber überraschenderweise auch in der
dazu senkrechten Richtung (Körpertiefe), eintritt Diese Art der Ryperthermie erlaubt
die optimale Annäherung der Gewebetemperatur an die zur Verbrennung des Gewebes
führende Temperatur. Auf Grund der Zweistufigkeit des Verfahrens wird die notwen#dige
Temperaturspanne der Lokalhyperthermie sowie der Temperaturgradient in Richtung
senkrecht zur Körperoberfläche stark verringert und damit die Gefahr einer thermischen
Schädigung insbesondere von heutnahem Normalgewebe entscheidend reduziert.
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Ausführungsbeispiel Die zugehörige Zeichnung zeigt das Prinzip der
Einrichtung im Querschnitt.
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Der Patient 1 (sein Rumpf im Querschnitt dargestellt) liegt auf der
Liege 2. An der Seite des Körpers in bestimmter Tiefe liegt sein Tumor 3. Ueber
dem Patienten 1 ist der Applikator 4, ein Spulensystem, in der Höhe verstellbar
angeordnet und über#einen Arm mit einem elektromechanischen Antrieb und einem HF-Sender
(letztere
Elemente nicht gezeichnet) verbunden. Der Applikator 4 ist in einer Ebene parallel
zur Patientenoberfläche quer zur Körperachse in x-Richtung und in Körperachse in
y-Richtung (rechtwinklig zur Zeichnungsebene) bewegbar.
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In dieser Rasterebene I erfolgt die erste Hyperthermiestufe durch
ein Rasterformat annähernd der Gesamtkörperfläche zur Erhöhung der Körperkerntemperatur.
In der zweiten Hyperthermiestufe wird vor Beginn der Rasterung der Abstand R entsprechend
dem gewünschten Fokussiereffekt eingestellt und der Antrieb so auagelegt, daß der
Applikator 4 in der Rasterebene II- in x- und y-Richtung bewegt wird. Dabei wird
das Rasterformat entsprechend der Tumorgröße verkleinert Die Temperatur wird homogen
im gesamten Tumorbereich aufgestockt. In weiteren Schritten ist die Rasterebene
bis in die Ebenen III und IV verstellbar Ein übliches.Steuergerät, welches mit dem
Antrieb verbunden ist, wird entsprechend den abzurasternden Flächen programmiert,
wobei im einfachsten Fall das Schwenken der Rasterebene manuell erfolgt.
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Der Antrieb besteht in der einfachsten Form aus je einem Stellmotor
für die x- und y-Bewegung, die über Kettentriebe den Arm mit dem Applikator 4 bewegen.
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Die zweckmäßigste Realisierung des Antriebes verwirklicht ein Roboter,
da er bezüglich des Bewegungsablaufes optimal einsetzbar und an den Körper des Patienten
anpaßbar ist. Er wird neben der Liege 2 aufgestellt und reicht mit seinem Arm über
ihn.
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Das Steuergerät für den Antrieb oder der Roboter werden in bekannter
Weise so programmiert, daß in einer ersten Hyperthermiestufe (Ganzkö;rperhyperthermie)
der Applikator 4 einen Bereich von 30 x 100 cm abrastert. Dadurch und mittels des
temperaturgeregelten Wasserkissens 5, welches eine Feinregelung gestattet, wird
der gesamte Körper des Patienten 1 auf eine
Körperkerntemperatur
von 40 bis 41 0C erwärmt und auf dieser konstantgehalten, Bei zu hoch ansteigender
Temperatur wird die Wassertemperatur des Wasserkissens 5 gesenkt, so daß eine Kühlwirkung
eintritt. Darauf folgt die zweite Hyperthermiestufe (Lokalhyperthermie), indem der
Applikator 4 einen Bereich von 40 x 40 cm, der wesentlich kleiner ist, in dem sich
der Tumor 3 oder die Metastasen befinden, abrastert, Dabei erhöht sich in diesem
Bereich die Temperatur um weitere 2 C. Der Abstand Applikator - Patientenoberfläche
beträgt während der ersten Hyperthermiestufe ca. 5 cm und während der zweiten Hyperthermiestufe
ca. 10 cm.