DE3620123A1 - Mess- und bestrahlungseinrichtung fuer hohlraeume - Google Patents
Mess- und bestrahlungseinrichtung fuer hohlraeumeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Meß- und Bestrahlungseinrichtung
für Hohlräume, in die ein Streumedium für anregende Strah
lung eingefüllt und über ein Katheter anregende Strahlung
ein- sowie Meßstrahlung ausgekoppelt wird, wobei die Be
strahlungsquelle und die Meßaufnehmer am Katheter angebracht
sind. Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 33 23 365
bekannt.
Bei multilokulär wachsenden Tumoren, z. B. dem Blasenkar
zinom, sind neben makroskopisch erkennbaren Tumorherden auch
häufig kleinste mikroskopische über die gesamte Blaseninnen
wand verteilte Tumorbezirke vorhanden. Da letztere bislang
durch die konventionellen Therapieverfahren (z. B. "Der
Urologe", Ausgabe B, 21. JG. Heft 3, Juni 1982), nicht
erfaßbar sind, treten z. B. beim Blasenkarzinom in ca. 50%
der Krankheitsfälle innerhalb von 15 Monaten nach der Erst
behandlung sog. Tumorrezidive auf.
Die bisher angewandten Therapieverfahren beim Blasenkarzinom
umfassen die transurethrale Resektion, die Blasenteilresek
tion, die Tumorkoagulation mit elektrischem Strom oder La
serstrahlung (Nd-YAG, Argon-Laser). Lokale Zytostatikain
stillationen in die Blase konnten die Rezidivquote ober
flächlich wachsender Tumoren um maximal 30% mindern. Weder
die im Experimentalstadium befindliche lokale Hyperthermie
noch die Anwendung ionisierender Strahlen haben jedoch zu
wesentlichen Verbesserungen geführt.
Es ist bekannt (s. z. B. J. of Urology, Vol. 115, February,
S. 150-151), in der Innenwand von Hohlorganen verstreut
wachsende Tumoren durch Verabreichung geeigneter chemischer
Substanzen wie Hämatoporphyrin-Derviat (HpD), Hämatoporphy
rin, Porphyrine, Tetrazykline, Akridinorange usw. tumorse
lektiv lichtempfindlich zu machen, d. h. zu photosensibili
sieren. Die Bestrahlung mit geeignetem Licht, bei HpD z. B.
rotes (Laser-)Licht, führt dann im photosensibilisierten
Gewebe zu photochemischen Reaktionen, die letztlich eine
Zerstörung des Tumorgewebes bewirken. Normales, nicht photo
sensibilisiertes Gewebe dagegen wird durch die niederenerge
tische Lichtbestrahlung nicht geschädigt.
Auch in der Technik, insbesondere im Kraftfahrzeugbau, gibt
es Probleme, wenn fast nicht oder nur schlecht erreichbare
Hohlräume in Gegenständen aufgesucht, beobachtet und/oder
zur Versiegelung bestrahlt werden sollen. Die gleiche Prob
lematik liegt in der Konservierungsbranche vor, wenn z. B.
Hohlräume in archäologischen oder historisch wertvollen
Bauten oder Gegenständen vor weiterem Verfall zu schützen
oder aus Stabilitätsgründen zu versiegeln sind.
Bei der photodynamischen Therapie photosensibilisierter
multilokulär wachsender Tumoren hat es sich gezeigt - glei
che Erkenntnisse gelten auch für die übrigen technischen
Anwendungsbereiche - daß eine gleichmäßige Bestrahlung der
Hohlräume unbedingt erforderlich ist, um wirkungsvolle Er
gebnisse zu erzielen (J. P. A. Marynissen and W. M. Star,
Porphyrin Localization and Treatment of Tumors, pages 133-
148, 1984 Alan R. Liss, Inc.). Mit der e. g. bekannten
Einrichtung ist diese Bedingung nicht zu erfüllen, da eine
reproduzierbare und ortskontrollierbare Einführung des Ka
theterkörpers in die Hohlräume nahezu ausgeschlossen werden
kann.
Die der Erfindung gestellte Aufgabe besteht nunmehr darin,
die e. g. Einrichtung derart auszugestalten, daß mit ihr
eine sichere Positionierung und Fixierung des Katheters im
Hohlraum sowie eine direkte Messung der Intensität der Be
strahlung ermöglicht wird.
Die Lösung ist im kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 1
beschrieben.
Die übrigen Ansprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen
und Ausführungsformen der Erfindung dar.
In Verbindung mit dem Streumedium wird demnach erfindungsge
maß eine sichere, gleichmäßige Ausleuchtung von Hohlräumen,
insbesondere von Hohlorganen, und die Überwachung dieser
Ausleuchtung durchführbar. Über einen mehrlumigen Katheter
werden bevorzugt zwei Fixierungsballons aus optisch transpa
rentem, ggf. auch streuendem Material mit Streumedium ge
füllt. Die nicht von den Ballons eingenommenen Zwischenräume
im Hohlraum werden dann über weitere (ggf. Spül-) Kanäle im
Katheter mit körperverträglichem Streumedium gefüllt und
ggf. auch während der Bestrahlung gespült. Lichtleiter für
die Bestrahlung sind in separate Kanäle integrierbar. Das
kurze Katheterteil zwischen den Ballons ist in vorteilhafter
Weise gegenüber den restlichen Katheteranteilen steifer
ausgeführt, um eine Anlagerung dieses Katheteranteils an die
Wand des Hohlorgans sicher zu vermeiden. Die Plazierung der
isotropen Detektoren bzw. Dioden an Stellen, die bestrah
lungstechnisch kritischen Bereichen der Hohlorganwandung
benachbart sind, ermöglichen eine exakte Bestrahlungsdosime
trie während der gesamten Bestrahlung. Die in den isotropen
Detektoren registrierte Lichtintensität wird über flexible
Lichtleiter, integriert in die Katheterwandung bzw. geson
derte Führungskanäle, zu einer externen Meßvorrichtung wei
tergeleitet.
Der erfindungsgemäße Meß- und Bestrahlungskatheder ermög
licht erstmals eine sichere, schonende, exakte Positionie
rung eines Lichtleiters ins Zentrum eines Hohlorgans zu
dessen homogener Ausleuchtung u. a. bei Verwendung eines
Lichtstreumediums. Zusätzliche externe Kontrolleinrichtungen
der Lage des Lichtleiterendes im Hohlorgan sind im Gegensatz
zu Alternativverfahren verzichtbar. Unterschiedliche Organ
konfigurationen können unter Nutzung der isotropen Detektion
bei der Wahl der Bestrahlungsparameter berücksichtigt wer
den. Röhrenförmige Hohlräume lassen sich bei Abdichtung
bestimmter Areale durch die Ballone (variables Füllvolumen)
in definierten Abschnitten homogen ausleuchten.
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungs
beispiele mittels der Fig. 1-3 näher erläutert.
Angestrebt wird gemäß Fig. 1 und 2 (Schnittbild schematisch)
eine sichere Positionierung und Fixierung eines Laserlicht
leiters 1 in einem Hohlorgan 2 (z. B. der Harnblase), um
dessen gleichmäßige Ausleuchtung zu bewerkstelligen. Diese
ist notwendig bei der integralen photodynamischen Therapie
photosensibilisierter Tumoren. Ein Wandkontakt des strahlen
den Faserendes 3 und die damit verbundene hohe lokale
Leuchtdichte sind unbedingt zu verhindern. Zur Überwachung
der Bestrahlung, die vorzugsweise nicht unter Sicht erfolgt
(schonende Behandlungweise, Blendung, Augenschutz vor
(Laser-) Strahlung!), und zur Detektion werden isotrope
Detektoren 4 vorgesehen, die an ausgewählten Stellen des
Katheterkörpers 5 und der Ballons 10, 11 angebracht worden
sind.
Der Katheterkörper 5 besteht im wesentlichen aus einem fle
xiblen, langgestreckten Rohr, dessen Spitze 25 mit einem
Röntgenkontrastmittel versehen sein kann. Zentral im Rohr
ist der Laserlichtleiter 1 verlegt. Auch die vier Meßleitun
gen 6 (Glasfasern) zu bzw. von den Detektoren 4 (z. B.
Dioden) zum Meßkopf 7 und zwei Kanäle 8, 9 zu den beiden
Ballonen 10, 11 sind darin untergebracht. Ihre Lage, vor
zugsweise diametral zueinander in der Wandung verlaufend, im
Katheterkörper 5 ist in der Schnittzeichnung (A) gemäß Fig.
2 dargestellt. Im Katheterkörper 5 ist zusätzlich der Streu
mediumab- und zulauf 12, 13 für den Bereich 18 im Hohlorgan
2 untergebracht. Die Lichtfaser 1, 3 wird von der Halbie
rungsebene 14 gegenüber der Wandung des Katheterkörpers 5
fixiert, wobei die Halbierungsebene 14 den Zu- und Ablauf
12, 13 voneinander trennt.
Die Ballone 10 und 11 (Fig. 1) sind koaxial um den Katheter
körper 5 herum befestigt und über Zutrittsöffnungen 16, 16
mit Streumedium 26 derart befüllbar, daß ihre Außenwandungen
sich an die Innenfläche des Hohlorgans 2 anlegen. Die Bal
lonhaut ist flexibel und optisch transparent. Im leeren
Zustand können sie zusammen mit dem Katheterkörper 5 in das
Hohlorgan 2 eingeführt werden. Der Bereich 17 des Katheter
körpers 5 ist zwischen den beiden Ballonen 10 und 11 biege
steifer als der übrige Teil ausgebildet, so daß keine Verän
derung des Abstandes zwischen den beiden Ballonen 10, 11
bzw. eine Verbiegung entstehen kann.
Der Zwischenraum 18 zwischen den Ballonen 10, 11 wird zur
Messung bzw. Therapie ebenfalls mittels Streumedium 26 ge
füllt und zwar über die Zu- und Abführöffnungen 19, 20 zum
Zu- bzw. Ablauf 12 bzw. 13 im Katheterkörper 5, bevorzugt im
Bereich 17. Die mittels der Füllspritzen 21, 22 im Katheter
kopf 23 befüllbaren Ballone 10, 11 legen sich an die Innen
wandung des Hohlorgans 2 derart an, daß eine zentrierte Lage
des Katheterkörpers 5 bzw. der Lichtleiterspitze 3 ermög
licht wird. Die Detektoren 4 sind sowohl an den Ballonen 10,
11 als auch am Katheterkörper 5 selbst angeordnet. Der
Katheterkopf 23 kann mit einer Spülung (Kühlung) 24 versehen
sein.
Die Fig. 3 zeigt im Schnitt einen Teil eines zylindrischen
Hohlorgans 27 bzw. einen Teils einer Speiseröhre, Darms oder
Blutgefäßes. Der Katheterkörper 5 mit der Lichtfaser 1 und
seinen beiden Ballonen 10 und 11 grenzt einen längeren
Teilbereich 18 mit Streumedium 26 ab. Der versteifte Teilbe
reich 17 des Katheterkörpers 5 kann, insbesondere wenn das
Hohlorgan 27 selbst gebogen oder gewunden ausgebildet ist,
mittels weiteren Zwischenballons (nicht dargestellt) fixiert
werden. Die äußeren Ballone 10, 11 können auch zur Abdich
tung gegenüber externen Medien dienen. Die Detektoren, wel
che hier nicht dargestellt sind, können im Katheterkörper 5,
wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2, integriert
oder separat eingeschoben werden. Als Detektoren 4 kommen z.
B. Glasfasersensoren oder Halbleiterelemente in Frage. An
stelle der Lichtfaser 1 können auch im Katheterkörper 6
andere Licht-Bestrahlungsquellen (Halbleiterlaser, Glühlam
pen, LED) und/oder radioaktive Quellen (z. B. für Wandunter
suchung) integriert sein. Bei ausschließlicher Ausleuchtung
des Bereichs 18 eignet sich die Anordnung bei Verwendung
nicht-transparenter Ballone 10, 11 und/oder nicht-transpa
renter Füllungen in den Ballonen. Es ist prinzipiell mög
lich, die Ballone 10, 11 mit unterschiedlichen Medien zu
füllen.
Claims (5)
1. Meß- und Bestrahlungseinrichtung für Hohlräume, in die
ein Streumedium für anregende Strahlung eingefüllt und
über ein Katheter anregende Strahlung ein- sowie Meß
strahlung ausgekoppelt wird, wobei die Bestrahlungsquelle
und die Meßaufnehmer am Katheter angebracht sind, dadurch
gekennzeichnet, daß am Katheterkörper (5) mindestens zwei
optisch transparente, den Katheterkörper (5) umschließen
de und im Abstand voneinander angeordnete Ballons (10,
11) befestigt sind, welche mit Streumedium (26) derart
auffüllbar sind, daß sie an Teilen der Wandung der Hohl
räume (2) zur Anlage kommen.
2. Meß- und Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ballons (10, 11) getrennt über
Kanäle (12, 15 bzw. 13, 16) im Katheterkörper (5) auf
füllbar oder entleerbar sind.
3. Meß- und Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der oder die Zwi
schenräume (18) im Hohlraum (2) zwischen den Ballons (10,
11) über den Katheterkörper (5) mittels Streumedium (26)
befüllbar sind.
4. Meß- und Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1 oder
einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an der
Oberfläche der Ballons (10, 11) und/oder dem Katheterkör
per (5) an auszuwählenden Meßorten Detektoren (4) ange
ordnet sind.
5. Meß- und Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1 oder
einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der
Bereich (17) des Katheterkörpers (5) zwischen den Ballons
(10, 11) biegesteifer als die übrigen Bereiche ausgebil
det ist.
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