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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einführen einer
Nadel in einen tierischen Körper,
um eine Strahlungstherapie in dem Körper zu bewirken, auf eine
Nadelantriebseinrichtung für
ein Antreiben einer Nadel durch die Schablone zu einem erwünschten
Ort in dem Körper
und auf eine Echtzeit-Abbildungseinrichtung zum Erzeugen und Darstellen
eines Bildes von dem erwünschten Ort
und der Position der Nadel während
des Einführens.
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Es
sollte beachtet werden, dass die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
die in der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist, für jede medizinische
Applikation angewendet werden kann, bei der eine Nadel in einen
tierischen Körper
unter Verwendung einer Abbildungseinrichtung eingeführt wird.
Beispielsweise können
die Vorrichtung und das Verfahren, die in dieser Patentanmeldung
beschrieben sind, als Biopsie-Vorrichtungen und für beliebige andere
Vorrichtungen angewendet werden, bei denen eine Therapie mit hoher
Strahlungsdosis (High Dose Radiation) oder mit niedriger Strahlungsdosis (Low
Dose Radiation) bei einem tierischen Körper angewendet wird beispielsweise
die Behandlung von Prostatakrebs mit einem Implantieren von radioaktiven
Seeds.
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Es
gibt drei grundsätzliche
Behandlungen für Prostatakrebs,
wobei eine Radikalprostatektomie (Chirurgie), eine externe Bestrahlung
mittels elektromagnetischer Strahlbündel mit hoher Energie und eine
Implantation von radioaktiven Seeds umfasst sind. Eine Radikalprostatektomie
ist historisch sehr wirksam gewesen, bringt aber auch eine relativ
hohe Rate an Impotenz, Inkontinenz und operative Morbidität im Zusammenhang
mit ihr mit sich. Eine externe Strahlbestrahlung war angemessen
wirksam für
eine Behandlung von frühen
Stufen von Prostatakrebs und hat weniger Nebeneffekte als die Radikalprostatektomie. Über die
frühen
Stufen der Erkrankung hinaus nimmt jedoch die Effektivität der externen
Strahlbestrahlung im Vergleich zu den chirurgischen Verfahren ab.
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Bei
dem dritten Verfahren bringt das Implantieren von radioaktiven Seeds
das Anordnen von radioaktiven seedartigen Elementen (Samen) in der Prostatadrüse mit sich.
Die radioaktiven Seeds liefern hohe Dosen an Strahlung zu der Prostata,
jedoch relativ geringe Dosen zu dem umgebenden Gewebe, so dass die
Strahlung eher auf die Prostata zielt, was zu der Zerstörung von
Krebszellen in der Prostata führt,
bevor diese sich zu anderen Teilen des Körpers ausbreiten können.
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Ein
Beispiel für
die Behandlung von Prostatakrebs mittels Implantierens von radioaktivem
Seed gemäß der Beschreibungseinleitung
ist beispielsweise in der Europäischen
Patentanmeldung Nr. EP-A1-1 070 519 offenbart, die durch die Anmelderin der
vorliegenden Patentanmeldung angemeldet worden ist. Durch dieses
Verfahren, das auch als Brachytherapie bekannt ist, ist es möglich, einen
Patienten außerhalb
anstelle in der Klinik zu behandeln, und der Patient kann seinen
normalen Aktivitäten schon
nach einer Reihe an Tagen nach der Behandlung wieder aufnehmen.
Es hat sich herausgestellt, dass das Verfahren relativ geringe Raten
an Inkontinenz und Impotenz mit sich bringt und ist daher zunehmend
attraktiv geworden und wurde häufiger
als die Chirurgie (die Radikalprostatektomie) angewendet.
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Durch
die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Druckschrift EP-A1-1
070 519 werden hohle Nadeln in die Prostatadrüse unter Führung einer Abbildungseinrichtung
eingeführt
wie beispielsweise Ultraschall unter Verwendung einer Ultraschallsonde, wobei
die Sonde in das Rektum eingeführt
wird. Eine noch genauere Position der Nadeln kann erhalten werden
durch Anwendung einer Schablone, die mit einer Vielzahl an Führungslöchern für die Implantiernadeln
versehen ist. Unter Fluoroskopie werden die Positionen der Nadeln überprüft. Wenn
die hohlen Nadeln einmal an ihren erwünschten Orten in der Prostatadrüse eingeführt sind,
werden die radioaktiven Seeds in die hohlen Nadeln eingeführt. Die
Anzahl und die Relativpositionen von den Seeds werden bestimmt und
berechnet in Übereinstimmung
mit einem zuvor geplanten Dosiemetriemuster unter Verwendung eines
Dosierplantherapiesystems.
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Wenn
die radioaktiven Seeds einmal in die hohlen Nadeln implantiert worden
sind, werden die Nadeln aus dem Körper zurückgezogen, wobei die implantierten
Seeds in der Prostatadrüse
belassen bleiben, um die Krebszellen mittels des natürlichen radioaktiven
Zerfalls zu bestrahlen.
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Ein
Nachteil von diesem Verfahren kann in den Endstücken der hohlen Nadeln oder
Stilette befunden werden, wobei die Endstücke abgeschrägte Abschnitte
haben, die bewirken, dass die Nadeln von der „Einführlinie oder Bewegungslinie" weg abweichen und
von den eigentlichen erwünschten
Positionen in der Prostatadrüse
abweichen. Dies beeinflusst die Dosiemetriequalität der implantierten
Seeds, wenn die Nadeln von ihren Ausrichtungen, die vor der Behandlung
geplant worden sind, abweichen.
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Das
Nadelabweichen kann mit der Abbildungseinrichtung durch das medizinische
Personal überwacht
werden, welches die Abweichung korrigieren kann, indem die Nadel über einen
geringen Abstand zurückversetzt
wird und die Nadel entlang ihrer richtigen „Einführlinie" wieder eingeführt wird. Wenn das geringfügige Zurückziehen
der Nadel und das Wiedereinführen
derselben nicht erfolgreich ist, kann es erforderlich sein, die
Nadel in der richtigen Richtung zu führen, indem ein geringfügiger Druck
mit einem Finger aufgebracht wird, wie dies in der Druckschrift
US-A-5 938 583 vorgeschlagen wird.
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Dennoch
ist ein perfektes Übereinstimmen der
implantierten Nadeln mit dem erwünschten
geplanten Dosiemetriemuster nicht immer aufgrund verschiedener Ursachen
möglich.
Das medizinische Personal kann eine Abweichung von einer eingeführten Nadel
von ihrem erwünschten
Ort in der Prostata akzeptieren. Darüber hinaus können anatomische und
räumliche
Hindernisse ebenfalls verhindern, dass eine Nadel ihren erwünschten
Ort in der Prostatadrüse
erreicht. Ein Nadelabweichen verschlechtert die Dosiemetriequalität der implantierten
Seeds: Die minimale Zieldosis, der Zieldosendurchschnitt und daher
die biologische effektive Tumordosis (tumor biological effecive
dose) können
wesentlich abnehmen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein genaueres Verfahren
und eine genauere Vorrichtung für
ein Einführen
einer Nadel in einen tierischen Körper für ein Bewirken einer Strahlungstherapie
in dem Körper
vorzusehen, wobei gemäß der vorliegenden
Erfindung die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass weitere
Einrichtungen vorhanden sind, um die Bewegung der Nadeln zu dem
erwünschten
Ort während
des Einführens
einzustellen, wodurch die Einstelleinrichtungen die Bewegung der Nadel auf
der Grundlage von Signalen einstellen, die durch die Abbildungseinrichtung
geliefert werden. Durch diese verbesserte Vorrichtung kann ein genaueres
Einführen
von Nadeln in einen Tierkörper
erhalten werden, wobei jegliche Abweichung der Nadel während der
Einführung
korrigiert wird und automatisch eingestellt wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,
was dazu führt,
dass eine implantierte Nadel genauer mit ihrem erwünschten
Ort übereinstimmt.
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Insbesondere
sind die Einstelleinrichtungen dazu in der Lage, Korrekturkräfte auf
die Nadel annähernd
senkrecht zu der Einführrichtung
auszuüben, und
insbesondere sind die Einstelleinrichtungen dazu in der Lage, die
Nadel in einer Richtung zu bewegen, die senkrecht zu der Einführrichtung
ist. Insbesondere können
die Einstelleinrichtungen die Nadel in zwei orthogonale Richtungen
bewegen, wobei die Einstelleinrichtungen zumindest eine Antriebseinrichtung
zum Bewegen der Nadel in zumindest einer der Richtungen aufweisen.
Hierbei ist es möglich, jegliche
Abweichung der eingeführten
hohlen Nadel zu dem eigentlichen erwünschten Ort zu korrigieren.
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Ein
spezifisches Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtungen
eine Welle aufweisen, die zumindest mit einer Antriebseinrichtung
verbunden ist, wobei die Welle an ihrem freien Ende mit einem Führungsring
versehen ist, durch den die einzuführende Nadel geführt wird.
Genauer gesagt weist der Führungsring
zumindest zwei Ringteile auf, wobei die Teile bewegt werden können, um
von der einzuführenden
Nadel freigegeben zu werden oder um die einzuführende Nadel herum angeordnet
zu werden.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird automatisch eine neue Nadel in den Körper des Patienten eingeführt, wobei
die Welle hohle längliche
Bohrung hat, durch die ein Betätigungsstab
beweglich montiert ist, um die zumindest zwei Ringteile zu betätigen, wobei
der Betätigungsstab
mit einem Ende von jedem der zumindest zwei Ringteile verbunden
ist. Für ein
Freigeben einer Nadel, die gerade in den Körper des Patienten eingeführt worden
ist, wird der Betätigungsstab
in der Richtung, die zu der Nadel hinweist, bewegt, so dass die
freien Enden von den Ringteilen voneinander weg bewegt werden.
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Um
eine neue Nadel, die einzuführen
ist, in einen Wirkkontakt mit der Einstelleinrichtung zu bringen,
wird der Betätigungsstab
in der von der Nadel wegweisenden Richtung derart bewegt, dass die
freien Enden der Ringteile zueinander hin bewegt werden. Dadurch
können
die zumindest zwei Ringteile an einem Nocken anliegen, der in der
Nähe von
dem freien Ende der Welle montiert ist.
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Bei
einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist
die Schablone, die zum Einführen
der Nadel bei einer ersten Position oder Ausrichtung in Bezug auf den
Tierkörper
verwendet wird, aus einem flexiblen Gummimaterial wie beispielsweise
Silikon hergestellt. Daher werden bereits bekannte Schablonen, die
mit einer Vielzahl an gleichförmig
voneinander beabstandeten Führungslöchern für die einzuführende Nadel
versehen sind, nicht länger
benötigt.
Durch ein Ersetzen von derartigen speziell konstruierten und kostspieligen
Schablonen durch eine Schablone ohne Führungslöcher wird ein weniger eingeschränktes Optimierungsverfahren
erhalten, und die genaue Position der Nadeln, die durch ein reales
inverses Brachytherapieplansystem bestimmt werden, können durch
die motorisierte Schablonen-Nadel-Einführeinrichtung gesteuert werden.
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Zum
Vorsehen einer Gegenkraft an der Nadel wird beispielsweise als ein
Ergebnis der Flexibilität
von der Gummischablone in der Nähe
von zumindest einer Seite der Schablone eine Metallplatte positioniert,
die mit einer Vielzahl an Löchern
versehen ist.
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Darüber hinaus
wird das Einführen
der Nadel beendet, wenn die Nadel einmal an dem erwünschten
Ort in dem Körper
eingeführt
worden ist.
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Ein
Verfahren zum Einführen
von zumindest einer hohlen Nadel zu einem erwünschten Ort in einem tierischen
oder menschlichen Körper
für eine Verwendung
bei einer Behandlung von Krebs mit einem Implantieren von radioaktiven
Seed weist die folgenden Schritte auf: Positionieren einer Nadel
in der Nähe
des tierischen Körpers,
Einführen
der Nadel zu dem erwünschten
Ort in dem Körper
und Abbilden des erwünschten
Ortes unter Position der Nadel während
des Einführens
der Nadel unter Verwendung einer Echtzeitabbildungseinrichtung,
wobei das Verfahren den weiteren Schritt eines Einstellens des Einführens der
Nadel zu dem erwünschten
Ort während des
Einführens
aufweist.
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Darüber hinaus
werden Signale durch die Abbildungseinrichtung geliefert, die für das Einstellen des
Einführens
der Nadel verwendet wird.
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Die
Erfindung ist nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische und vereinfachte Vorrichtung gemäß dem Stand
der Technik.
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2 zeigt
eine schematische Ansicht von einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die 3 bis 6 zeigen
schematische Ansichten in detaillierterer Weise von dem in 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel.
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Es
sollte beachtet werden, dass die nachstehend detaillierte Beschreibung
in Bezug auf eine Behandlung einer Prostatadrüse erfolgt. Jedoch können die
erfindungsgemäße Vorrichtung
und das erfindungsgemäße Verfahren
für jede
medizinische Applikation verwendet werden, bei der eine Nadel in
einen tierischen Körper
unter Verwendung einer Abbildungseinrichtung eingeführt wird.
Die Vorrichtung und das Verfahren, die in dieser Patentanmeldung beschrieben
sind, können
ebenfalls als Biopsievorrichtungen verwendet werden, und bei weit
mehr Applikationen, bei denen eine Therapie mit hoher Strahlungsdosis
(High Doses Radiation) oder mit geringer Strahlungsdosis (Low Doses
Radiation) bei einem tierischen Körper angewendet wird. Daher
sollte die nachstehend dargelegte Beschreibung als Veranschaulichung
von einer spezifischen Anwendung und nicht als Beschränkung der
vorliegenden Erfindung erachtet werden.
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1 zeigt
in sehr schematischer Form verschiedene Elemente einer bekannten
Vorrichtung für ein
Implantieren von radioaktiven Seeds in eine Prostatadrüse. Ein
Patient 1 ist gezeigt, wobei er in Lithomieposition auf
einem Tisch 2 liegt. Mit dem Tisch 2 ist ein Gehäuse 3 fest
verbunden. Das Gehäuse 3 hat eine
Antriebseinrichtung 4, um einen Stab 4a schrittweise
zu bewegen. Eine Schablone 5 ist mit dem Tisch 2 verbunden
oder an diesem montiert, wobei die Schablone mit (nicht gezeigt)
einer Vielzahl an Führungslöchern versehen
ist, wobei durch diese Löcher
hohle Nadeln 9, 10 relativ zu dem Patienten positioniert
werden können.
Durch einen Halter 6 ist eine transrektale Abbildungssonde 7 mit
dem Stab 4a fest verbunden, der in einer Richtung zu dem
Patienten hin und von dem Patienten weg durch die Antriebseinrichtung 4 beweglich
ist. Die Abbildungssonde 7 kann eine Ultraschallsonde sein.
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Eine
Nadel 9 wird verwendet, um die Prostatadrüse 11 in
einer Position relativ zu der Schablone 5 zu fixieren.
Eine Anzahl an Nadeln 10 wird zu der Position durch die
Schablone 5 in der Prostatadrüse 11 fixiert. Die
Schablone 5 bestimmt die Relativpositionen der Nadeln 10 in
zwei Dimensionen. Die Nadeln 10 sind an ihrem distalen
Enden offen und sind durch einen Pfropfen aus einem biologisch kompatiblen,
vorzugsweise biologisch absorbierbaren Wachs abgedichtet. In dem
Gehäuse 3 ist
eine Seedladeeinheit 8 vorhanden.
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Ein
gut bekanntes Therapieplanmodul 12a ist vorgesehen, um
die Zahl und Relativpositionen von Seeds in jeder Nadel für die Implantation
in der Prostatadrüse 11 zu
bestimmen. Ein derartiges Therapieplanmodul 12a weist üblicherweise
einen Computer auf, der mit einem Therapieplanprogramm programmiert
worden ist. Das Therapieplanmodul 12a ist mit der Seedladeeinheit 8 über eine
Steuervorrichtung 12 zum Steuern der Anzahl an Seeds für jede Nadel
verbunden. Die Steuervorrichtung 12 kann eine separate
Vorrichtung sein oder sie kann ein integriertes Teil entweder von
der Seedladeeinheit 8 oder vom dem Therapieplanmodul 12a sein
oder sie kann in der Software von dem Therapieplanmodul 12a oder
von der Seedladeeinheit 8 ausgeführt sein.
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Die
in 1 gezeigte bekannte Vorrichtung arbeitet wie folgt.
Ein Patient 1 befindet sich in Spinalanästhesie oder allgemeiner Anästhesie
und liegt auf dem Operationstisch 3 in Lithomieposition.
Die Abbildungssonde (Ultraschallabbildungssonde) 7 wird
in den Rektum eingeführt
und die Sonde wird über
eine Signalleitung 7a mit einem bekannten Bildschirm verbunden,
an dem ein Bild von dem Inneren des Patienten und insbesondere von
der Prostatadrüse 11 unter
Betrachtung von dem Blickpunkt der Abbildungssonde 7 ersichtlich
ist (gesehen werden kann). Die Schablone 5 ist an der Antriebseinrichtung 4 angebracht,
wodurch die Wechselbeziehung von der Ultraschallbildgeometrie und
der Schablone 5 sichergestellt ist. Die Prostatadrüse 11 ist
relativ zu der Schablone 5 und der Antriebseinrichtung 4 und
der Abbildungssonde 7 mittels einer Nadel oder mehreren
Nadeln 9, 10 fixiert. Anschließend werden weitere Nadeln 10 in
den Körper
und die Prostatadrüse
unter Ultraschallführung
einzeln eingeführt.
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Das
Bewegen der Abbildungssonde mit der Antriebseinrichtung 4 in
Längsrichtung
innerhalb des Rektums steuert die Nadeltiefe von jeder Nadel 10. Nachdem
alle Nadeln 10 angeordnet worden sind, werden ihre Positionen
relativ zu der Prostatadrüse 11 in
zumindest einer von mehreren bekannten Weisen bestimmt. Bei einer
bekannten Weise bestimmt das Therapieplanmodul 12a, wie
die Nadeln 10 in der Prostata anzuordnen sind und wie viele
radioaktive Seeds in welcher Reihenfolge in jeder der Nadeln 10 anzuordnen
sind. Die Information über
das erwünschte
Anordnen der radioaktiven Seeds in den Nadeln 10 wird verwendet,
um die Seedladeeinheit 8 zu steuern.
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Üblicherweise
sind die Seeds voneinander durch Abstandshalter beabstandet. Beispielsweise können Seeds
mit einer Länge
von 0,5 cm durch Abstandshalter ebenfalls mit einer Länge von
0,5 cm beabstandet sein. Andere Maße von Seeds und Abstandshaltern
sind denkbar. Ein Satz an Seeds und Abstandshaltern, der in eine
Nadel geladen worden ist oder in eine Nadel zu laden ist, wird Seedzug
oder ein Zug an Seeds oder ein Seed-Abstandshalter-Zug genannt.
Für jede
Nadel 10 wird der Aufbau eines anwendbaren Seed-Abstandshalter-Zuges
durch das Therapieplanmodul 12a bestimmt. Die Seedladeeinheit 8 wird
durch die Steuervorrichtung 12 gesteuert, um einen Seed-Abstandshalter-Zug
für jede
Nadel 10 aufzubauen. Wenn ein Seed-Abstandshalter-Zug einmal
für eine
bestimmte Nadel aufzubauen ist oder aufgebaut worden ist, wird eine
Verbindung zu der spezifischen Nadel hergestellt. Nachdem der Seed-Abstandshalter-Zug
aufgebaut worden ist, wird er in die spezifische Nadel durch einen
(nicht gezeigten) Drückantrieb
gedrängt,
der ein Teil der Seedladeeinheit 8 ist.
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Da
sämtliche
Elemente der Seedladeeinheit 8 und der Nadeln 10 und
ihre Zwischenverbindungen spezifische zuvor bekannte Maße haben,
bei denen es sein kann, dass sie für sämtliche gleichen Elemente oder ähnliche
Elemente gleich sind oder nicht gleich sind, und derartige Maße bekannt
sind, beispielsweise zuvor gespeichert worden sind oder über eine
Tastatur 12b zu der Steuervorrichtung 12 zuvor eingegeben
worden sind, drückt
der Drückantrieb
mit einem Drückdraht
den Seed-Abstandshalter-Zug unmittelbar, bis er das distale Ende
der spezifischen Nadel erreicht. Anschließend wird der Drückdraht
bei seiner Position fixiert und die spezifische Nadel wird um einen
Abstand zurückversetzt,
der gleich wie oder geringfügig
größer als
die Länge
des in ihr befindlichen Seed-Abstandshalter-Zuges ist. Dadurch werden
der Wachspfropfen und der Seed-Abstandshalter-Zug in die Prostatadrüse 11 eingeleitet.
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Danach
wird der Drückdraht
in die Seedladeeinheit 8 zurückversetzt, um den nächsten Seed-Abstandshalter-Zug
in die Prostatadrüse 11 zu
drücken. Das
Liefern der Seed-Abstandshalter-Züge in die Prostatadrüse wird
fortgesetzt, bis jede Nadel 10 zurückversetzt worden ist und eine
Anzahl an Seed-Abstandshalter-Zügen,
die gleich der Anzahl an Nadeln 10 ist, in die Prostatadrüse 11 geliefert
worden ist. Anschließend
werden die Nadeln 10 von dem Patienten gänzlich zurückgezogen.
Nachdem die Geometrie der implantierten Seeds unter Fluoroskopie
oder einem anderen Verfahren zum Überprüfen des Vorhandenseins der
Seeds in der Prostatadrüse 11 überprüft worden
ist und nach dem Entfernen der Ultraschallsonde 7 wird
der Patient 7 zum Zwecke der Wiedergenesung im Krankenhaus
behandelt.
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Ein
bekannter Nachteil der bekannten Vorrichtung kann in dem Endstück der hohlen
Nadeln oder Stilette, die verwendet werden, befunden werden, wobei
das Endstück
einen abgeschrägten
Abschnitt hat, der bewirkt, dass die Nadel von der „Einführlinie
oder Bewegungslinie" weg
abweicht und von der eigentlichen erwünschten Position in der Prostatadrüse abweicht.
Dies beeinflusst die Dosiemetriequalität der implantierten Seeds,
wenn die Nadeln von ihren Ausrichtungen, die vor der Behandlung
geplant worden sind, abweichen. Dieses Nadelabweichen kann mit der
Abbildungseinrichtung durch das medizinische Personal beobachtet
werden, das die Abweichung korrigieren kann, indem die Nadel über einen
kleinen Abstand zurückversetzt
wird und die Nadel entlang ihrer richtigen „Einführlinie" wieder eingeführt wird. Wenn die Nadel geringfügig zurückversetzt
wird und ihr Wiedereinführen
nicht erfolgreich ist, kann es erforderlich sein, die Nadel in der
richtigen Richtung zu führen,
indem ein geringfügiger Druck
mit einem Finger aufgebracht wird.
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Dennoch
ist ein perfektes Übereinstimmen der
implantierten Nadeln mit dem erwünschten
geplanten Dosiemetriemuster nicht immer möglich, wobei es dafür viele
Gründe
gibt. Das medizinische Personal kann eine Abweichung einer eingeführten Nadel
von ihrem erwünschten
Ort in der Prostata akzeptieren. Darüber hinaus können anatomische
und räumliche
Hindernisse ebenfalls verhindern, dass eine Nadel ihren erwünschten
Ort in der Prostatadrüse
erreicht. Ein Nadelabweichen verschlechtert die Dosiemetriequalität der implantierten
Seeds: die minimale Zieldosis, der Zieldosisreichweite und daher die
biologische effektive Tumordosis können wesentlich abnehmen.
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In 2 ist
ein Ausführungsbeispiel
in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung schematisch abgebildet, wobei die Vorrichtung die vorstehend
beschriebenen Nachteile beseitigt. Aus Gründen der Deutlichkeit sind
die entsprechenden Teile der Vorrichtungen der 1 und 2 mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Um
ein genaueres Einführen
der hohlen Nadeln 10 zu erreichen, bei dem diese noch näher mit dem
erwünschten
geplanten Dosiemetriemuster übereinstimmen,
ist das in 2 offenbarte Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer weiteren Einrichtung 13 versehen, die
die Bewegung der Nadel 10 einstellt, die zu dem erwünschten
Ort in der Prostatadrüse 11 einzuführen ist.
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Genauer
gesagt sind die Einstelleinrichtungen derart eingerichtet, das sie
dazu in der Lage sind, die Bewegung der Nadel einzustellen, die
in die Prostata 11 einzuführen ist, unter Verwendung
von Signalen 7a, die durch die Abbildungseinrichtung 7 geliefert
werden.
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Diese
Merkmale der vorliegenden Erfindung sind detaillierter unter Bezugnahme
auf die 3, 4 und 5 beschrieben, in denen ebenfalls aus Gründen der
Deutlichkeit die entsprechenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen
bezeichnet sind.
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3 zeigt
die Abbildungssonde (Ultraschallabbildungssonde) 7, die
in dem Rektum des Patienten eingeführt ist, um ein Bild von dem
Inneren des Patienten und insbesondere von der Prostatadrüse 11 zu
erhalten. Dieses Bild wird über
eine Signalleitung 7a zu der Signalverarbeitungseinrichtung 15 übertragen,
die eine Bildfangeinrichtung (frame grabber) 16, eine Bildanalysiereinrichtung 17 und eine
Steuereinrichtung 18 enthält. Darüber hinaus sind die Signalverarbeitungseinrichtungen 15 mit
einem bekannten Bildschirm 19 für ein Anzeigen des Bildes verbunden,
das durch die Ultraschallabbildungssonde 7 aufgenommen
wird.
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Die
Sonde 7 sammelt Bilddaten von einem Behandlungsbereich
oder von einem zu behandelnden Organ des Patienten 1, wobei
die diese Bilddaten unter Verwendung einer zweidimensionalen Bildinformation
in einem kleinen definierten Bereich verarbeitet werden, in dem
das Endstück 10a der
einzuführenden
Nadel 10 erwartet wird. Das Bild wird in einer geeigneten
(nicht gezeigten) Speichereinrichtung gespeichert, die in der Signalverarbeitungseinrichtung 15 vorhanden
ist, und die Signaleinführeinrichtung 14 führt die
Nadel 10 automatisch ein, bis das Endstück 10a der Nadel 10 in
dem Ultraschallbild erscheint, das fortlaufend durch die Sonde 7 aufgenommen
wird. Der neue Abbildungsbereich mit dem Nadelbild wird erneut analysiert
und das Nadelendstück 10a wird
automatisch durch einen speziellen Abtasterfassungsalgorithmus erfasst,
der in der Bildanalysiereinrichtung 17 vorhanden ist, indem
jede Pixelinformation in dem ausgewählten Bereich der beiden Bilder,
die vor und nach dem Vorwärtsbewegen der
Nadel 10 aufgenommen worden sind, verglichen werden. Die
Pixelinformation vom dem ersten Bild wird von der Pixelinformation
vom dem zweiten Bild subtrahiert, und das Nadelbild wird automatisch
erfasst und der Ort von dem erfassten Nadelbild wird mit dem vorgeschriebenen
Nadelort verglichen.
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Wenn
keine Unterschiede zwischen der vorgeschriebenen und der erreichten
Nadelposition erfasst werden, wird die Sonde 7 zu der nächsten Position
in dem Körper 1 des
Patienten bewegt, und ein neues Bild wird angefertigt und gespeichert,
und ohne Ausüben
irgendeines Drucks auf die Nadel 10 während des Einführens und
das Endstück 10a der Nadel
zu der neuen Position hin bewegt und wird der Analysierprozess wiederholt,
wie dies vorstehend beschrieben ist.
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Somit
wird bei der Signalverarbeitungseinrichtung 15 das Bild,
das durch die Ultraschallabbildungssonde 7 geliefert wird,
und genauer gesagt der exakte Ort der Nadel 10 in der Prostatadrüse 11 während des
Einführens
durch die Nadeleinführeinrichtung 14 analysiert.
Jegliche Abweichung der Nadel 10 von ihrer erwünschten
Ausrichtung, die zuvor für die
Behandlung durch das Therapieplanmodul 12a geplant worden
ist, kann mit Leichtigkeit bestimmt werden. Um eine derartige Abweichung
zu korrigieren, werden die Signalverarbeitungseinrichtungen 15 ebenfalls
mit einer Information von dem Therapieplanmodul 12a betreffend
den geplanten erwünschten
Ort der fraglichen Nadel 10 beliefert.
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Unter
Verwendung der momentanen Ausrichtung der Nadel 10 in der
Prostatadrüse 11,
die durch die Sonde 7 abgebildet wird, und der erwünschten
Ausrichtung, die durch das Therapieplanmodul 12a geplant
worden ist, beginnt die Signalverarbeitungseinrichtung 15 mit
dem Steuern der Einstelleinrichtung 13 unter Verwendung
der Steuereinrichtung 18, um die Abweichung der eingeführten Nadel 10 zu
ihrer „erwünschten
Einführlinie
oder Bewegungslinie" korrigieren.
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Wenn
die Nadel 10 nicht die vorgeschriebene Position erreicht,
starten die Bildanalysiereinrichtung 17 und die Steuereinrichtung 18 eine
Steuerung der Einstelleinrichtung 13, wobei die Einrichtung 13 einen
gut berechneten und gerichteten Druck auf die Nadel 10 ausübt, um die
Richtung der Bewegung der Nadeln zu korrigieren. Die eingestellte
Richtung der Nadel wird die Nadel zu der vorgeschriebenen Position
bewegen.
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Wie
dies in den 3 bis 5 gezeigt
ist, sind die Einstelleinrichtungen 13 dazu in der Lage,
eine Kraft auf die einzuführende
Nadel 10 auszuüben,
und insbesondere sind die Einstelleinrichtungen 13 dazu in
der Lage, die Nadel in eine Richtung zu bewegen, die senkrecht zu
der Einführrichtung
in dem Körper 1 des
Patienten ist.
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Die
Einstelleinrichtungen 13 weisen erste und zweite Antriebseinrichtungen 20 und 21 auf,
wobei die ersten Antriebseinrichtungen 20 so eingerichtet
sind, dass sie die Nadel in einer vertikalen Richtung relativ zu
dem Körper 1 des
Patienten bewegen, während
die zweiten Antriebseinrichtungen 21 so eingerichtet sind,
dass sie die Nadel in einer horizontalen Richtung relativ zu dem
Körper 1 des
Patienten bewegen.
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Obwohl
bei diesem Ausführungsbeispiel
das Einführen
der Nadel 10 in zwei Richtungen, die senkrecht zueinander
stehen, eingestellt werden kann, kann bei einem vereinfachten Ausführungsbeispiel lediglich
eine Antriebseinrichtung eingebaut sein, beispielsweise die erste
Antriebseinrichtung 20, um die Nadel in beispielsweise
in einer vertikalen Richtung einzustellen. Außerdem kann lediglich die zweite
Antriebseinrichtung 21 angewendet werden.
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Wie
dies in 3 gezeigt ist, ist ein Ausführungsbeispiel
der Schablone 5 mit einer Vielzahl an Führungslöchern 5a versehen,
durch die eine Nadel 10 positioniert wird für ein Einführen in
die Prostatadrüse 11 mit
der Nadelantriebseinrichtung 14. Für das Einstellen des Einführens der
Nadel 10 aufgrund einer aufgetretenen und beobachteten
Abweichung von dem erwünschten
Ort in der Prostatadrüse 11 weist
die Einstelleinrichtung 13 eine Welle 22 auf, von
der ein Ende mit der ersten und zweiten Antriebseinrichtung 20 und 21 verbunden
ist. An ihrem freien Ende 22b ist die Welle mit einem Führungsring 23 versehen,
durch den die einzuführende
Nadel 10 geführt
wird. Durch das Betätigen
der Welle 22 in einer vertikalen oder horizontalen Richtung
mittels der Antriebseinrichtung 20 und/oder 21 übt der Führungsring 23 eine
Kraft in der erwünschten
Richtung auf die Nadel 10 auf, wobei diese ausgeübten Kräfte verwendet
werden, um jegliche Abweichung der Nadel von ihrer erwünschten
Position in der Prostatadrüse 11 zu
korrigieren.
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Zum
Versetzen der Welle 22 und des Führungsring 23 zum
Zwecke des Einstellens der Bewegung der Nadel 10 in der
Prostatadrüse 11 sind
die Antriebseinrichtungen 20 und 21 mit Zahnrädern 24a, 24b und 24c versehen,
wobei die Zahnräder
mit einer entsprechenden Verzahnung in Zahneingriff stehen, die
an der Schablone 5 und der Welle 22 vorgesehen
ist. Durch diesen Aufbau kann ein genaues Versetzen der Schablone 5 und
der Welle 22 für
ein Einstellen der Nadel 10 zu ihrem erwünschten
Ort in der Drüse
erhalten werden.
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In 4 ist
ein anderes Ausführungsbeispiel von
der Schablone 5 offenbart, bei dem die Schablone 5 aus
einem flexiblen Gummimaterial gestaltet ist, beispielsweise Silikon,
ohne jegliche Führungslöcher wie
bei dem Ausführungsbeispiel
von 3. Die Nadeln, die in den erwünschten Ort oder in die Nähe von dem
erwünschten
Ort in dem tierischen Körper
einzuführen
sind, können
bei einer beliebigen Position an der Gummischablone 5 angeordnet
werden. Daher werden bereits bekannte Schablonen, die mit einer Vielzahl
an gleichförmig
voneinander beabstandeten Führungslöchern für die einzuführende Nadel
versehen sind, nicht länger
benötigt.
Indem derartige speziell aufgebaute und kostspielige Schablonen
durch eine Schablone ersetzt werden, die keine Führungslöcher hat, wird ein weniger
eingeschränktes
Optimierungsverfahren erhalten, und die genaue Position der Nadeln,
die durch ein Real-invers-Brachtherapie-Plansystem
bestimmt werden, kann unter Verwendung der Antriebseinrichtungen 20 und 21 und der
Nadeleinführeinrichtung 14 eingestellt
werden.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist benachbart zu der Silikonschablone 5 eine Metallplatte 5b,
die mit einer Vielzahl an Führungslöchern 5bc versehen
ist, angeordnet, um eine Gegenkraft auf die Nadel 10 auszuüben, wobei
in diesem Fall die Schablone 5 ebenfalls flexibel ist.
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Die 5A und 5B zeigen
detaillierter den Aufbau der Welle 22 und des Führungsrings 23. Bei
diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Welle mit einer länglichen
hohlen Bohrung 22a versehen, in der ein Betätigungsstab 25 beweglich
untergebracht ist. Der Betätigungsstab 25 kann
in der hohlen Bohrung unter Verwendung einer geeigneten Einrichtung
wie beispielsweise eine elektromagnetische Antriebseinrichtung (diese
ist nicht dargestellt) bewegt werden. Darüber hinaus weist der Führungsring 23 zumindest
zwei Ringteile 26 und 27 auf, bei denen ein Ende 26a beziehungsweise 27a mit
dem freien Ende 25a des Aktuators beziehungsweise Betätigungsstabes 25 verbunden
ist. Vorzugsweise hat die Verbindung die Form eines Scharniers,
womit eine Bewegung der Ringteile 26 und 27 relativ
zu dem Betätigungsstab 25 und
zueinander ermöglicht
wird.
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Aufgrund
der Tatsache, dass die zumindest zwei Ringteile 26 und 27 relativ
zueinander bewegt werden können,
können
sie von der einzuführenden Nadel 10 freigegeben
werden oder um die einzuführende
Nadel 10 herum angeordnet werden. Diese Situation ist in 5A gezeigt,
in der ein Anordnen des Betätigungsstabes
in einer nach unten weisenden vertikalen Richtung zu der Nadel 10 hin
die freien Enden 26b und 27b der beiden Ringteile 26 und 27 voneinander
weg beispielsweise aufgrund der Schwerkraft bewegt. Dies ist auch
die Pfeile in 5A gezeigt. Die Welle 22 kann
nunmehr um die einzuführende
Nadel 10 herum angeordnet werden, indem die Welle 22 mit
der ersten vertikalen Antriebseinrichtung 20 versetzt wird.
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Das
Versetzen des Betätigungsstabes 25 in einer
nach oben weisenden vertikalen Richtung, wie dies in 5B offenbart
ist, bringt die beiden Ringteile 26 und 27 in
Kontakt mit Nocken 28a und 28b, die an dem freien
Ende der Welle 22 montiert sind, wobei die freien Enden 26a und 27b der
beiden Ringteile 26 und 27 zueinander gedrängt werden,
um dadurch die Nadel 10 zu umschließen.
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Das
beschriebene Verfahren ermöglicht
eine kontinuierliche Steuerung des Endstücks 10a der Nadel 10 während des
Einführens
in einen tierischen Körper,
und geringfügige Abweichungen
von der idealen Richtung werden automatisch mit den beiden Antriebseinrichtungen
oder Motoren 20 und 21 korrigiert, und die Nadel 10 wird
während
des Einführens geführt. Die
beiden Motoren 20 und 21 übernehmen den Druck, der mit
einem Zeigefinger einer Person aufgebracht wird und selbst gesteuert
wird – auf
der Grundlage von der Analyse des Bereichs von dem Ultraschallbild
des Einführens
der Nadeln.
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Bei
der in 5B gezeigten Situation ist eine neue
Nadel 10, die in die Prostatadrüse 11 einzuführen ist,
nunmehr umgeben und geführt
durch den Führungsring 23 für die Einstellzwecke
durch die Einstelleinrichtung 13.
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In 6 ist
ein spezifisches Ausführungsbeispiel
der Nadeleinführeinrichtung 14 offenbart.
Die Nadeleinführeinrichtung
weist eine Platte 30 mit einem Motor 31, der an
der Platte 30 fixiert ist, und einer Kodiervorrichtung 32 auf,
die ebenfalls an der Platte fixiert ist. Die einzuführende Nadel 10 ist
durch vier Antriebsräder 33a–33d umschlossen,
die aus einem harten Gummimaterial gestaltet sind. Die Antriebsräder 33a–33d sind
austauschbar, steril und Einwegartikel, und sie müssen für jeden
neuen Patienten und jede neue Therapie ersetzt werden. Eine bewegliche
Platte 34 mit den beiden Antriebsdruckrädern 33c–33d ermöglicht das
Freigeben der Nadel 10 nach dem Einführen. Die bewegliche Platte 34 hat zwei
fixierte Positionen, die erste ist in 6A gezeigt
und die zweite Position zum „Freigeben" ist in 6B gezeigt.
Die bewegliche Platte kann zwischen diesen beiden fixierten Positionen
mittels einer geeigneten (nicht gezeigten) Einrichtung wie beispielsweise
ein Schrittmotor oder eine elektrische Drück- und Zurückziehvorrichtung positioniert
werden.
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Die
Nadeleinführeinrichtung 14 hat
außerdem
eine Einrichtung zum Bestimmen und Einstellen einer ersten anfänglichen
Referenzposition oder „Null-Position" für das Endstück der Nadel.
Diese Einrichtung weist ein Paar an optischen Sensoren 35a, 35b auf,
die an der oder in der Nähe
von der Schablone 5 angeordnet sind. Die Position von dem Paar
an Sensoren 35a bis 35b ist von Bedeutung für die Steuerung
der Einführtiefe
der Nadel in den Körper
und das Organ. In jedem Fall muss der Abstand von dem Paar an optischen
Sensoren von dem Schablonenreferenzpunkt für jedes System bestimmt werden
und muss durch die Steuereinrichtung 15 bekannt sein.
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Wenn
die Nadel 10 bis zu der erwünschten und vorgeschriebenen
Position eingeführt
wird, wird die Nadel 10 von der Nadeleinführeinrichtung 14 und von
der Führungs- und Einstelleinrichtung
(13, 22, 22b, 23) freigegeben,
wie dies vorstehend beschrieben ist. Durch diesen Aufbau kann jede
Nadel 10 automatisch von der Nadelantriebseinrichtung 14 und der
Einstelleinrichtung 13 (siehe die 5A und 5B)
nach dem Einführen
an dem erwünschten Ort
in der Prostatadrüse 11 freigegeben
werden. Eine neue Nadel 10, die an einem anderen Referenzpunkt in
Bezug auf die Schablone 5 und den Körper positioniert wird, kann
nunmehr in einen kooperierenden Kontakt mit den Antriebsrädern 33a–33b und
mit dem Führungsring 23 (siehe
die 5A und 5B) gebracht
werden für
Einstellzwecke während
des Einführens
dieser weiteren Nadel 10.
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Es
ist aus der vorstehend dargelegten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in
Kombination mit den Zeichnungen deutlich, dass die Erfindung eine
selbst gesteuerte bildgeführte
Vorrichtung für
ein Einführen
einer Nadel in einen tierischen Körper vorsieht, bei der ein
Nadelabweichen während
des Einführens
derart korrigiert werden kann, dass die Nadel genauer an ihrem erwünschten
Ort an oder in der Nähe
von dem Ort einer beabsichtigten Strahlungstherapie in dem Körper positioniert
werden kann, womit ein noch besseres Übereinstimmen der implantierten
Nadeln mit dem erwünschten
geplanten Dosiemetriemuster erhalten wird.