DE60310187T2

DE60310187T2 - Einrichtung zur automatischen bildgesteuerten Einführung einer langen Hohlnadel zur Brachytherapie

Info

Publication number: DE60310187T2
Application number: DE60310187T
Authority: DE
Inventors: Jan Jacob Wouter Lagendijk; Marinus Adriaan Moerland
Original assignee: Nucletron Operations BV
Current assignee: Nucletron Operations BV
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2023-01-28
Also published as: AU2003266458A1; US7306557B2; CA2453826C; ATE347397T1; DE60310187D1; EP1440708A1; AU2003266458B2; ES2278111T3; CA2453826A1; US20040147836A1; EP1440708B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum bildgesteuerten, automatisierten Einsetzen von einer verlängerten, hohlen Nadel an einer gewünschten Stelle in einem Tierkörper zum Bewirken einer Strahlentherapie von krebsartigen Gewebe in dem Körper mit
Nadelpositioniereinrichtungen zum Positionieren der Nadel mit einem entfernt liegenden Ende und einem nahe liegenden Ende bezüglich der gewünschten Stelle;
Nadelantriebseinrichtungen zum Antreiben der Nadel mit ihrem entfernt liegendem Ende zu der gewünschten Stelle;
und Echtzeit-Bildeinrichtungen zum Erzeugen und Präsentieren eines Bilds der gewünschten Stelle und der Position des entfernt liegenden Endes der Nadel während eines Einsetzens der Nadel.
Es ist anzumerken, dass die Vorrichtung gemäß der Erfindung, wie in dieser Anmeldung beschrieben ist, für jede medizinische Anwendung verwendet werden kann, bei der eine Nadel in einen Tierkörper mittels Bildeinrichtungen eingesetzt werden soll. Zum Beispiel kann die Vorrichtung, die in dieser Patentanmeldung beschrieben ist, als Biopsievorrichtungen und für weitere beliebige Vorrichtungen verwendet werden, wobei Bestrahlungstherapien mit hoher Dosis, Impulsdosis oder niedriger Dosis an einem Tierkörper angewandt werden, zum Beispiel die Implantierbehandlung mit radioaktiven Teilen von Prostatakrebs.
Eine Vorrichtung gemäß dem oben genannten Oberbegriff ist in US-A1-2003/018232 offenbart, die das Neupositionieren einer Nadel bezüglich einer anschließend gewünschten Stelle vor einem anschließenden Einsetzen ermöglicht, wohingegen in US-A1-2002/0143229 eine Vorrichtung offenbart ist, die eine Winkelneuorientierung einer Schablone zwischen Therapiebehandlungssitzungen ermöglicht.
Es gibt unterschiedliche Behandlungsverfahren zum Behandeln von Prostatakrebs wie zum Beispiel eine radikale Prostataektomie (Operation), eine äußere Bestrahlung mittels hochenergetischen, elektromagnetischen Strahlen und eine Implantierung von radioaktiven Teilen. Eine radikale Prostataektomie ist grundsätzlich sehr wirksam, aber weist eine relativ hohe Rate von Impotenz, Inkontinenz und chirurgischer Morbidität auf, die damit verbunden sind. Eine äußere Strahlenbehandlung ist grundsätzlich wirksam für eine Behandlung eines Prostatakrebs in frühen Stadien und hat weniger Nebeneffekte als eine radikale Ektomie. Nach den frühen Stadien der Erkrankung verringert sich jedoch eine Wirksamkeit der äußeren Strahlenbehandlung bezüglich des chirurgischen Verfahrens.
Die dritte Technik eine Implantierung von radioaktiven Teilen beinhaltet die Platzierung von radioaktiven, saatkornähnlichen Elementen in der Prostatadrüse. Die radioaktiven Teile überbringen hohen Dosen an Strahlung zu der Prostata aber relativ geringe Dosen zu dem umgebenen Gewebe, so dass die Strahlung gezielt zu der Prostata zugeführt wird, wodurch sich die Zerstörung von Krebszellen in der Prostata ergibt, bevor sie sich zu anderen Teilen des Körpers ausbreiten können.
Ein Beispiel einer Implantierbehandlung mit radioaktiven Teilen von Prostatakrebs gemäß der vorstehenden Einleitung ist zum Beispiel in der europäischen Patentanmeldung mit der Nr. EP-A1-1 070 519 offenbart, die durch den gleichen Anmelder angemeldet wurde. Durch diese Technik, die auch als Brachytherapie bekannt ist, ist es möglich, einen Patienten stationär anstelle in dem Krankenhaus zu behandeln, und der Patient kann seine normalen Aktivitäten nur ein paar Tage nach der Behandlung wieder aufnehmen. Die Behandlung hat sich bewährt, so dass sie relativ geringe Inkontinenz- und Impotenzraten aufweist, und daher wurde sie immer attraktiver und öfter als eine Operation (radikale Prostataektomie) angewandt.
Mit der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß EP-A1-1 070 519 werden hohle Nadeln an einer gewünschten Stelle in der Prostatadrüse gemäß einer Führung von Echtzeit-Bildeinrichtungen zum Beispiel von Ultraschall mittels einer Ultraschallsonde eingesetzt, wobei die Sonde in das Rektum eingeführt wird. Eine akkuratere Position der Nadel kann mittels Positioniereinrichtungen erhalten werden, die eine Schablone aufweisen, die mit einer Vielzahl von Führungslöchern für die Implantiernadeln vorgesehen ist. Wenn einmal die hohlen Nadeln an deren gewünschten Stellen in der Prostatadrüse eingesetzt sind, werden radioaktive Teile in die hohlen Nadeln eingesetzt. Die Anzahl und relativen Positionen der Teile werden in Übereinstimmung mit einem im Voraus geplanten Dosimetriemuster mittels eines Dosisplanungstherapiesystems bestimmt und berechnet.
Wenn einmal die radioaktiven Teile in die hohlen Nadeln implantiert sind, werden die Nadeln von dem Körper herausgezogen, wobei die implantierten Teile in der Prostatadrüse zum Bestrahlen der Krebszellen mittels natürlichen radioaktiven Zerfalls zurückgelassen werden.
Ein Nachteil der Technik kann in der großen Anzahl von hohlen Nadeln gefunden werden, die alle an unterschiedlichen Stellen in dem Patientenkörper implantiert werden. Diese Nadeln bleiben eine gewisse Zeitspanne innerhalb des Patientenkörpers, da die Nadeln eine nach der anderen mit einem sogenannten Nachladegerät zum Einsetzen der radioaktiven Teile in jede Nadel verbunden werden. Jede Nadel erzeugt eine Implantierwunde, und da die Anzahl von Implantiernadeln 20 oder mehr sein kann, erleidet der Patient viele Verletzungen, Blutungen und Schmerzen.
Ein weiterer Nachteil ist der begrenzte Raum zwischen den Beinen des Patienten und der begrenzte Zugang zu der Prostata aufgrund des Vorhandenseins von zum Beispiel der Symphyse, die die Dimensionen der verwendeten Schablone begrenzt, wodurch sich eine geringere Flexibilität beim Gestalten eines Behandlungsplans für die anzuwendende Strahlentherapie ergibt.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum automatisierten Einsetzen einer Nadel in einen Tierkörper zum Bewirken einer Strahlentherapie in dem Körper vorzusehen, wobei ein besserer Zugang zu dem Behandlungsort in dem Patientenkörper erhalten wird, wodurch somit die Möglichkeiten beim Gestalten eines Behandlungsplans für den Patienten verbessert werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Einsetzen einer Nadel in einen Tierkörper zum Bewirken einer Strahlentherapie in dem Körper vorzusehen, wobei der Patient weniger Verletzungen, Blutungen und Schmerzen erleidet.
Gemäß der Erfindung sind diese Aufgaben durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst, die zum Ausführen anschließender Einsetzungen mittels nur einer einfachen Nadel angeordnet ist, wobei die Nadelantriebseinrichtungen zum Zurückziehen der einfachen Nadel von der gewünschten Stelle angeordnet sind, und wobei die Positioniereinrichtungen zum Neupositionieren der einfachen Nadel bezüglich einer anschließend gewünschten Stelle vor einem anschließenden Einsetzen angeordnet sind.
Die Verwendung einer großen Anzahl von Nadeln sowie einer Schablone als Positioniereinrichtungen mit ziemlich großen Dimensionen ist mit der vorliegenden Erfindung nicht länger erforderlich, da die Verwendung von nur einer einzigen Nadel zum anschließenden Einsetzen eine effizientere Verwendung des Raums nahe dem Behandlungsort des Patienten und insbesondere zwischen den Beinen eines männlichen Patienten ermöglicht, wenn ein Prostatakrebs behandelt wird.
Außerdem ermöglicht die Verwendung von nur einer schwenkbaren, einfachen Nadel eine geringere Anzahl von Implantierwunden, weniger Verletzungen, Blutungen und Schmerzen für den Patienten.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung reduziert die Anzahl von Implantierwunden auf eine oder zwei Wunden durch Neupositionieren der einfachen Nadel zwischen anschließenden Einsetzungen, wodurch das zurückgezogene entfernt liegende Ende der Nadel um zumindest einen Schwenkpunkt geschwenkt wird. Bevorzugterweise ist der Schwenkpunkt innerhalb oder außerhalb des Tierkörpers oder an einer Hautebene des Tierkörpers angeordnet.
Für eine geeignete Orientierung und Positionierung der einfachen Nadeln nahe dem Behandlungsort des Patientenkörpers weisen die Nadelpositioniereinrichtungen einen Führungskanal mit einem nahe liegenden Ende und einem entfernt liegenden Ende zum Aufnehmen der einfachen Nadel auf.
Insbesondere weisen die Nadelpositioniereinrichtungen ein Robotiksystem auf, das mit dem Führungskanal verbunden ist. Die Verwendung eines Robotiksystems ermöglicht eine akkurate und vielseitige Orientierung der einfachen, hohlen Nadel in fast jeder Orientierung relativ zu dem Patientenkörper und dem gewünschten Ort, der zu behandeln ist.
Außerdem erfordert diese räumliche Konstruktion einen kleineren Raum nahe dem Patientenkörper, wodurch somit eine vielseitigere Gestaltung des auszuführenden Strahlungsbehandlungsplans ermöglicht wird.
Bevorzugterweise ist die einfache, verlängerte, hohle Nadel aus einem nicht ferromagnetischen Material zum Beispiel aus einer Titan-Zirkonium Legierung im Falle einer MRI-Bilderfassung hergestellt.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein System, dass sich aus einem Nachladegerät und einer Vorrichtung zusammensetzt, die vorstehend beschrieben ist.
Das nahe liegende Ende der einfachen, verlängerten, hohlen Nadel ist mit dem Nachladegerät verbunden, und insbesondere ist das nahe liegende Ende der einfachen, verlängerten, hohlen Nadel mit dem Nachladegerät mittels einer flexiblen Katheterröhre verbunden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Nachladegerät mit dem Robotiksystem verbunden.
Das Nachladegerät kann zum Beispiel ein Ladegerät für radioaktive Teile sein, oder die Nachladevorrichtung ist eine HDR-, PDR- oder LDR-Vorrichtung sein.
Außerdem kann die einfache, verlängerte, hohle Nadel ein offenes, entfernt liegendes Ende aufweisen, das das Implantieren von einer oder mehreren Energie emittierenden Quellen in dem Patientenkörper in einer permanenten Art und Weise ermöglicht, das heißt das Implantieren von zum Beispiel radioaktiven Teilen, wobei die Teile (zum Beispiel an einer spezifischen Stelle innerhalb der Prostata eines Mannes) nach dem Zurückziehen der einfachen Nadel in dem Patientenkörper verbleiben.
Ferner kann die einfache, verlängerte, hohle Nadel ein geschlossenes, entfernt liegendes Ende aufweisen, das ein temporäres Implantieren einer Energie emittierenden Quelle (zum Beispiel einer Strahlungsquelle mit hoher, Impuls oder niederer Dosis) nahe dem entfernt liegenden Ende innerhalb der hohlen Nadel und innerhalb des Patientenkörpers ermöglicht. Wenn einmal die Energie emittierende Quelle für einen gewissen Zeitbetrag an der Stelle innerhalb des Patientenkörpers verbleibt, wird die Energie emittierende Quelle von der hohlen Nadel, wobei die Nadel anschließend für ein anschließendes Einsetzen zurückgezogen wird, nun in Richtung einer weiteren Stelle innerhalb des Patientenkörpers für eine anschließende Strahlenbehandlungssitzung mit der gleichen Energie emittierenden Quelle zurückgezogen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung können die Echtzeit-Bildeinrichtungen Ultraschall-Bildeinrichtungen, Magnetresonanz-Bildeinrichtungen (MRI-Bildeinrichtungen) oder Computertomografie-Bildeinrichtungen (CT-Bildeinrichtungen) sein.
Die Erfindung ist nachstehend ausführlich mit Bezug auf eine Zeichnung beschrieben, wobei die Zeichnung Folgendes zeigt:
1 zeigt eine schematische und vereinfachte Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
2 zeigt das Prinzip der Erfindung;
3 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;
4 zeigt eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Es sollte angemerkt werden, dass die nachstehende, ausführliche Beschreibung mit Bezug auf eine Behandlung einer Prostatadrüse erläutert ist. Jedoch kann die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung für jede medizinische Anwendung verwendet werden, bei der eine Nadel in einem Tierkörper mittels Bildeinrichtungen eingesetzt wird. Die Vorrichtung und das Verfahren, die in dieser Patentanmeldung beschrieben sind, können auch als Biopsievorrichtungen und in vielen weiteren Anwendungen verwendet werden, bei denen eine Hochdosierungsstrahlung- oder Niedrigdosierungsstrahlungstherapie an einem Tierkörper angewandt wird. Daher ist die nachstehende Beschreibung als illustrativ für eine spezifische Anwendung und nicht als Beschränkung der Erfindung anzusehen.
1 zeigt in sehr schematischer Form verschiedene Elemente einer bekannten Vorrichtung zum Implantieren von radioaktiven Teilen in einer Prostatadrüse. Ein Patient 1 ist liegend in einer Steinschnittposition auf einem Tisch 2 gezeigt. Fest mit dem Tisch 2 ist ein Gehäuse 3 verbunden. Das Gehäuse 3 weist eine Antriebseinrichtung 4 auf, die einen Stab 4a schrittweise bewegt. Eine Schablone 5 ist mit dem Tisch 2 verbunden oder an diesem montiert, wobei die Schablone mit einer (nicht gezeigten) Vielzahl von Führungslöchern vorgesehen ist, durch die hohle Nadeln 9, 10 bezüglich dem Patienten positioniert werden können. Mittels einer Halterung 6 ist eine transseptale Bildsonde 7 fest mit dem Stab 4a verbunden, der in einer Richtung zu und von dem Patienten mittels der Antriebseinrichtung 4 beweglich ist. Die Bildsonde 7 kann eine Ultraschallsonde sein.
Eine Nadel 9 ist zum Fixieren der Prostatadrüse 11 in einer Position relativ zu der Schablone 5 verwendet. Eine Anzahl von Nadeln 10 ist in einer Position durch die Schablone 5 in der Prostatadrüse 11 fixiert. Die Schablone 5 bestimmt die relativen Positionen der Nadeln 10 in zwei Dimensionen. Die Nadeln 10 sind an deren entfernt liegenden Enden offen und durch einen biokompatiblen Stecker bevorzugterweise durch bioabsorbierendes Wachs abgedichtet. In dem Gehäuse 3 ist eine Teilenachladeinheit 8 vorliegend.
Ein bekanntes Therapieplanungsmodul 12a ist zum Bestimmen der Anzahl und relativen Positionen der Teile in jeder Nadel zum Implantieren in der Prostatadrüse 11 vorgesehen. Ein derartiges Therapieplanungsmodul 12a weist üblicherweise einen Rechner auf, der mit einem Therapieplanungsprogramm programmiert ist. Das Therapieplanungsmodul 12a ist mit der Teileladungseinheit 8 durch eine Steuervorrichtung 12 zum Steuern der Teileanzahl für jede Nadel verbunden. Die Steuervorrichtung 12 kann eine getrennte Vorrichtung oder ein integraler Bauteil entweder der Teileladungseinheit 8 oder des Therapieplanungsmoduls 12a sein oder kann in der Software des Therapieplanungsmoduls 12a oder der Teileladeeinheit 8 angewandt werden.
Die bekannte Vorrichtung, die in 1 gezeigt ist, wird wie folgt betrieben. Ein Patient 1 ist unter örtlicher oder vollständiger Anästhesie und liegt auf dem Operationstisch 2 in einer Steinschnittposition. Die (Ultraschall-) Bildsonde 7 wird in das Rektum eingeführt, und die Sonde ist über eine Signalleitung 7a mit einem bekannten Bildschirm verbunden, wobei ein Bild von der Innenseite des Patienten insbesondere der Prostatadrüse 11 von einem Ansichtspunkt der Bildsonde 7 gesehen werden kann. Die Schablone 11 ist an der Antriebseinrichtung 4 angebracht, wodurch die Korrelation der Ultraschallbildgeometrie und der Schablone 5 sichergestellt ist. Die Prostatadrüse 11 ist relativ zu der Schablone 5 und der Antriebseinrichtung 4 und der Bildsonde 7 mittels einer oder mehreren Nadeln 9, 10 fixiert. Anschließend werden weitere Nadeln 10 in den Körper und die Prostatadrüse mittels einer Ultraschallführung eine nach der anderen eingeführt.
Eine längsverlaufende Bewegung der Ultraschallsonde mit der Antriebseinrichtung 4 innerhalb des Rektums steuert die Nadeltiefen von jeder Nadel 10. Nachdem alle Nadeln 10 platziert wurden, werden deren Positionen relativ zu der Prostatadrüse 11 in zumindest einer der bekannten Arten bestimmt. In einer bekannten Art bestimmte das Therapieplanungsmodul 12a, wie die Nadeln 10 in der Prostata zu platzieren sind, und wie viele radioaktive Teile in welcher Reihenfolge in jeder der Nadeln 10 platziert werden sollen. Die Information über die gewünschte Platzierung der radioaktiven Teile in den Nadeln 10 wird verwendet, um die Teileladeinheit 8 zu steuern.
Üblicherweise sind die Teile voneinander durch Abstandhalter beabstandet. Zum Beispiel können Teile von 0,5 cm Länge durch Abstandhalter auch von 0,5 cm Länge beabstandet werden. Weitere Maße von Teilen und Abstandhaltern sind vorstellbar. Eine Gruppe von Teilen und Abstandhaltern, die in einer Nadel geladen sind oder geladen werden sollen, werden ein Teilezug oder ein Zug von Teilen oder ein Teile-Abstandhalterzug genannt. Für jede Nadel 10 ist die Gestaltung eines anwendbaren Teile-Abstandhalterzugs durch das Therapieplanungsmodul 12a bestimmt. Die Teileladeeinheit 8 ist durch die Steuereinrichtung 12 gesteuert, um einen Teile-Abstandshalterzug für jede Nadel 10 festzulegen. Wenn einmal ein Teile-Abstandshalterzug einer spezifischen Nadel festgelegt wird bzw. wurde, ist eine Verbindung zu der spezifischen Nadel hergestellt. Nachdem der Teile-Abstandshalterzug festgelegt wurde, wird er in die spezifische Nadel durch einen (nicht gezeigten) Drängantrieb, der Teil der Teileladeeinheit 8 ist, in die spezifische Nadel gedrängt.
Da alle Elemente der Teileladeeinheit 8 und der Nadeln 10 und deren Verbindungen spezifisch bekannte Dimensionen haben, die für alle gleichen Elemente gleich oder nicht gleich sein können, und derartige Dimensionen bekannt sind, die zum Beispiel im Voraus geladen oder über eine Tastatur 12b zu der Steuervorrichtung 12 im Voraus eingegeben werden, drängt der Drängantrieb mit einem Drängdraht den Teile-Abstandshalterzug, kurz bis er das entfernt liegende Ende der spezifischen Nadel erreicht hat. Anschließend wird die Drängdrahtposition fixiert, und die spezifische Nadel wird über einen Abstand gleich oder ein wenig größer als die Länge des Teile-Abstandhalterzugs in ihr zurückgezogen. Dadurch werden der Wachsstecker und der Teile-Abstandshalterzug in die Prostatadrüse 11 eingeführt.
Dann wird der Drängdraht in der Teileladeeinheit 8 zum Drängen eines nachfolgenden Teile-Abstandhalterzugs in die Prostatadrüse 11 zurückgezogen. Die Überbringung der Teile-Abstandshalterzüge in die Prostatadrüse wird fortgesetzt, bis jede Nadel 10 zurückgezogen wurde, und eine Anzahl von Teile-Abstandshalterzügen gleich zu der Anzahl von Nadeln 10 in die Prostatadrüse 11 eingebracht wurden. Anschließend werden die Nadeln 10 von dem Patienten vollständig zurückgezogen. Nachdem die Geometrie der implantierten Teile mit einer Fluoroskopie oder einem anderen Verfahren eines Prüfens des Vorliegens der Teile in der Prostatadrüse 7 und eine Entfernung der Ultraschallsonde 11 geprüft wurden, wird der Patient 1 im Krankenhaus zur Wiedergenesung stationär aufgenommen.
Wie in 1 eindeutig beschrieben ist, kann ein Hauptnachteil dieser Implantiertechnik in der großen Anzahl von hohlen Nadeln oder Stiletten erkannt werden, die alle an unterschiedlichen Stellen in dem Patientenkörper implantiert werden. Diese Nadeln bleiben eine gewisse Zeitspanne innerhalb des Patientenkörpers, da die Nadeln eine nach der anderen mit dem Nachladegerät zum Einsetzen der radioaktiven Teile in jede Nadel verbunden sind. Jede Nadel erzeugt eine Implantierwunde, und da die Anzahl von Implantiernadeln 20 oder mehr sein kann, erleidet der Patient viele Verletzungen, Blutungen und Schmerzen.
Ein weiterer Nachteil ist der begrenzte Raum zwischen den Beinen des Patienten und der begrenzte Zugang zu der Prostata aufgrund des Vorhandenseins von zum Beispiel der Symphyse die die Dimensionen der Schablone einschränken, die verwendet wird, wodurch sich eine geringere Flexibilität beim Gestalten eines Behandlungsplans für die anzuwendende Strahlentherapie ergibt.
Ein weiterer Nachteil der Verfahren, die derzeit verwendet werden, ist der, dass die hohlen Nadeln manuell durch das medizinische Personal eingesetzt werden. Dieser weitere Nachteil wird durch die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vermieden.
2 offenbart das Prinzip der vorliegenden Erfindung, wobei das Prinzip die Nachteile der bekannten Einsetzvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik vermeidet.
Ferner stellt in dieser Zeichnung das Bezugszeichen 1 den Körper eines Patienten dar, wohingegen die Prostatadrüse 11 schematisch mittels eines Kreises dargestellt ist. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung verwendet nur eine einfache Nadel zum Ausführen von anschließenden Einsetzungen in den Patientenkörper 1 zu einer gewünschten Stelle innerhalb der Prostatadrüse 11, die behandelt werden soll. Dazu kann zwischen anschließenden Einsetzungen die einfache Implantiernadel 10 mittels geeigneten Nadelpositioniereinrichtungen (die in 2 nicht gezeigt sind) relativ zu einer anschließend gewünschten neu positioniert werden.
Nach jenem Einsetzen sind die Nadelantriebseinrichtungen 3 angeordnet, um die einfache Nadel 10 von ihrer anfänglichen Stelle innerhalb der Prostatadrüse 11 zurück zu setzen, und die Nadelpositioniereinrichtungen positionieren die Nadel 10 gemeinsam mit den Nadelantriebseinrichtungen 3 relativ zu einer neuen anschließenden Stelle relativ zu dem Patientenkörper 1 und der Prostatadrüse 11 neu. Nach einem Neupositionieren setzen die Nadelantriebseinrichtungen 3 anschließend die Nadel 10 zu ihrer neuen gewünschten Stelle innerhalb der Prostatadrüse 11 ein.
Das Prinzip ist nachstehend ausführlich mit Bezug auf 2 beschrieben. Vor der Strahlenbehandlungssitzung ist die gesamte Vorrichtung (nachstehend schematisch mit gestrichelten Linien mittels der Nadelantriebseinrichtung 3₁' und der einfachen, hohlen Nadel 10₁ dargestellt) zwischen den Beinen eines männlichen Patienten positioniert und die einfache, hohle Nadel 10₁' ist durch geeignete Nadelpositioniereinrichtungen (die nicht gezeigt sind) relativ zu einer gewünschten Stelle innerhalb der Prostatadrüse 11 positioniert. Anschließend treibt die Nadelantriebseinrichtung 3₁ die Nadel 10₁ durch die Haut 1a in den Patientenkörper 1 zu einer gewünschten Stelle innerhalb der Prostatadrüse 11, wobei die gewünschte Stelle mit dem entfernt liegenden Ende 10a₁ in 2 dargestellt ist.
Wenn einmal die Nadel 10₁ in einer Position durch die hohle Nadel 10₁ eingesetzt wurde, können geeignete Energie emittierende Quellen zu den entfernt liegenden Enden 10a₁ eingebracht werden. Diese Energie emittierenden Quellen können radioaktive Teile sein, die permanent innerhalb der Prostatadrüse 11 an der Stelle 10a₁ implantiert sind, oder die Energie emittierende Quelle kann temporär während einer gewissen Zeitdauer zum Bewirken einer Strahlenbehandlung implantiert sein.
In dem ersten Behandlungsbeispiel ist die hohle Nadel 10₁ zurückgezogen, wobei die implantierten radioaktiven Teile an der gewünschten Stelle 10a₁ innerhalb der Prostatadrüse 11 zurückbleiben.
In dem zweiten Behandlungsbeispiel verbleibt die hohle Nadel 10₁ an einem Platz während der Zeitdauer der Strahlenbehandlungssitzung, die ausgeführt werden soll, und wird dann nach dem Zurückziehen der Energie emittierenden Quelle zurück zu zum Beispiel der Nachladevorrichtung oder Teileladevorrichtung gezogen, wobei die Geräte mit der einfachen, hohlen Nadel 10₁ verbunden sind (das in 2 nicht gezeigt ist).
In beiden Situationen wird die hohle Nadel 10₁ zurückgezogen und anschließend relativ zu einer neuen gewünschten Stelle, die durch das Vorausplanungssystem bestimmt wird, innerhalb der Prostatadrüse 11 neu positioniert. Während des Neupositionierens wird das entfernt liegende Ende 10a der hohlen Nadel durch die Nadelpositioniereinrichtungen an einer Position gehalten, so dass die Nadel 10 um den Schwenkpunkt geschwenkt wird. Der Schwenkpunkt ist mit einem Bezugszeichen A in 2 dargestellt.
Nach einem Neupositionieren sind die hohle Nadel 10 und die Antriebseinrichtungen 3 in einer neuen Einsetzposition (mit Bezugszeichen 3₂ und 10₂ dargestellt), und die Nadelantriebseinrichtungen 3₂ setzen die Nadel 10₂ zu einer neuen Stelle innerhalb der Prostatadrüse ein, bis das entfernt liegende Ende 10a₂ die gewünschte Stelle erreicht.
Wieder werden radioaktive Teile permanent implantiert oder eine Energie emittierende Quelle wird temporär durch die hohle Nadel 10₂ zu der neuen Stelle implantiert, die mit Bezugszeichen 10a₂ dargestellt ist.
Für jede anschließende Position innerhalb der Prostatadrüse 11 (die mit Bezugszeichen 10a₃ und 10a₄ dargestellt sind) wird die hohle Nadel 10 durch die Nadelantriebseinrichtung 3 zurückgezogen, bis das entfernt liegende Ende 10a an dem Schwenkpunkt A ankommt. Dann positioniert die Nadelpositioniereinrichtung die Nadelantriebseinrichtung 3 und die einfache, hohle Nadel 10 relativ zu einer neuen Stelle in dem Patientenkörper (zum Beispiel in einer neuen Position 3₃ –10₃ oder 3₄ –10₄ ) neu, und die hohle Nadel 10₃ (10₄ ) wird zu der anschließenden Position innerhalb der Prostatadrüse 11 eingesetzt, bis das entfernt liegende Ende 10a an der neuen Stelle 10a₃ (10a₄ ) ankommt.
Mittels geeigneter Bildeinrichtungen, die vorstehend mit Bezug auf 1 beschrieben sind, kann die genaue Stelle des entfernt liegenden Endes 10a der Nadel innerhalb des Patientenkörpers überwacht werden, und die Nadelantriebseinrichtungen 3 können zu dem Zeitpunkt deaktiviert werden, zu dem das entfernt liegende Ende 10a seine vorbestimmte Position innerhalb der Prostatadrüse 11 erreicht.
Die Bildeinrichtungen werden zum Überwachen des Zurückziehens der Nadel 10 vor dem anschließenden Einsetzen und zum Überwachen verwendet, ob das entfernt liegende Ende 10a der Nadel 10 geeignet bis zu dem imaginären Schwenkpunkt A zurückgezogen ist.
Es sollte angemerkt werden, dass bei dieser neuen Einsetztechnik nur eine einfache Nadel verwendet wird, und dass die Nadel für jedes anschließende Einsetzen derart neu positioniert wird, dass die Nadel 10 um zumindest einen Schwenkpunkt A geschwenkt wird, wobei das entfernt liegende Ende 10a in diesem Schwenkpunkt gehalten wird, wodurch sich weniger Einsetzwunden an einer Hautebene 1a ergeben, da die hohle Nadel 10 zu jeder anschließenden Stelle innerhalb der Prostatadrüse 11 durch die gleiche Einsetzwunde eingesetzt wird. Somit erleidet der Patient weniger Verletzungen, Blutungen und Schmerzen.
Außerdem wird mit dieser Technik ein besserer Zugang zu dem Behandlungsort nahe dem Patientenkörper 1 erhalten, wodurch somit die Möglichkeiten (Behandlungsstellen der Nadel 10) beim Gestalten eines Strahlenbehandlungsplans für den Patienten verbessert werden.
Außerdem verbleibt, im Gegensatz zu den bekannten Behandlungstechniken, diese einfache Nadel nur eine kurze Zeitdauer innerhalb des Patientenkörpers an einer spezifischen Stelle, da die einfache Nadel durchgehend mit dem Nachladegerät zum Einsetzen von radioaktiven Teilen in Richtung der spezifischen Stelle verbunden ist.
Ferner wird die einfache Nadel mit einer automatisierten Bildführung eingesetzt, wohingegen bei den üblicherweise verwendeten Verfahren die hohlen Nadeln durch das medizinische Personal händisch eingesetzt werden. Dies verbessert außerordentlich die Genauigkeit der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
In gewissen Fällen ist es möglich, die gesamte Vorrichtung relativ zu dem Patientenkörper 1 neu anzuordnen, und eine neue Serie von anschließenden Einsetzungen auszuführen. In dieser Situation wird der Schwenkpunkt der Nadel 10 zu einer anderen Stelle innerhalb des Patientenkörpers 1 verlagert, dies ist zum Beispiel in 2 mit Bezugszeichen B dargestellt.
Somit werden im Gegensatz zu der Einsetzvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, bei der eine Schablone zum Implantieren einer großen Anzahl von Nadeln (zum Beispiel 20) verwendet wird, wodurch sich eine Anzahl von Implantierwunden einer Hautebene 1a gleich der Anzahl von verwendeten Nadeln ergibt und der Patient viele Verletzungen, Blutungen und Schmerzen erleidet, gemäß dem Einsetzprinzip der vorliegenden Erfindung nur eine oder zwei (abhängig von dem Strahlenbehandlungsplan, der für den Patienten angewandt wird) Einsetzwunden gemacht, wodurch signifikant die Verletzungen, Blutungen und Schmerzen für den Patienten reduziert werden.
Bevorzugterweise ist jeder Schwenkpunkt A und B an einer Hautebene 1a angeordnet, wodurch sich kleine Implantierwunden ergeben, da die Nadel 10 durch die gleiche Implantierwunde nach jedem Vorgang zum Neupositionieren eingesetzt wird. Es ist ferner möglich, die Schwenkpunkte A und B ein wenig außerhalb des Patientenkörpers 1 nahe einer Hautebene 1a oder, wie in 2 gezeigt ist, ein wenig unterhalb einer Hautebene 1a innerhalb des Patientenkörpers 1 anzuordnen.
In 3 bzw. 4 ist ein erstes bzw. zweites Ausführungsbeispiel einer Einsetzvorrichtung gemäß der Erfindung gezeigt. In beiden Figuren sind korrespondierende Teile mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt.
Zum Neupositionieren der einfachen, hohlen Nadel 10 (wie in 2 gezeigt ist) in Richtung einer neuen anschließend gewünschten Stelle innerhalb der Prostatadrüse 11 weist die Vorrichtung, wie in 3 und 4 gezeigt ist, Nadelpositioniereinrichtungen 20 mit einem Robotiksystem 21 auf, wobei das Robotiksystem 21 mit einer Montageplatte 23 über ein Gelenk 22 zum Beispiel ein Kugelgelenk verbunden ist.
An der Montageplatte 23 sind die Nadelantriebseinrichtungen 3 montiert, die Nadelantriebseinrichtungen 3 weisen einen Führungskanal 3a auf, durch den die einfache, hohle Nadel 10 geführt ist.
Die Nadelpositioniereinrichtungen 20 sind zum Verschieben des Robotiksystems 21 in der längsverlaufenden Richtung, die mit dem Doppelpfeil angezeigt ist, sowie zum Drehen des Robotiksystems 21 in einer Richtung angeordnet, die durch den kreisförmigen Pfeil angezeigt ist. Sowohl eine querverlaufende/längsverlaufende Verschiebung als auch Drehverschiebung des Robotiksystems 21 resultiert in einer Neuorientierung der Montierplatte 23 und der Nadelantriebseinrichtungen 3 sowie der hohlen Nadel 10 relativ zu dem Patientenkörper 1.
Da die hohle Nadel 10 durch die Nadelantriebseinrichtungen 3 vor jedem Neupositionieren zurückgezogen wird, wird die hohle Nadel 10 um einen Schwenkpunkt geschwenkt. Während eines Neupositionierens wird das entfernt liegende Ende 10a in dem Schwenkpunkt durch die Nadelpositioniereinrichtungen 20 gehalten.
Da dieser Schwenkpunkt bevorzugterweise an einer Hautebene 1a angeordnet ist, erzeugt diese Einsetztechnik nur eine Einsetzwunde, die mit A in 3 und 4 dargestellt ist.
Das nahe liegende Ende der hohlen Nadel 10b ist zum Beispiel mit einem Nachladegerät 8 mittels einer flexiblen Katheterröhre 24 verbunden. Wenn einmal die einfache, hohle Nadel 10 an einer gewünschten Stelle innerhalb der Prostatadrüse 11 eingesetzt ist, werden radioaktive Teile oder eine Energie emittierende Quelle von dem Nachladegerät 8 durch die flexible Katheterröhre 24 und die hohle Nadel 10 in Richtung der gewünschten Stelle innerhalb der Prostatadrüse 11 eingesetzt, wie durch die Stelle des entfernt liegenden Endes 10a dargestellt ist.
Nach jedem Einsetzen und der permanenten Implantierung von radioaktiven Teilen oder der temporären Implantierung einer Energie emittierenden Quelle wird die hohle Nadel 10 zurückgezogen, bis das entfernt liegende Ende 10a an dem Schwenkpunkt A ankommt. Anschließend bedient die Nadelpositioniereinrichtung 20 das Robotiksystem 21, um die Nadeleinsetzeinrichtungen 3 und die hohle Nadel 10 relativ zu einer neuen gewünschten Stelle innerhalb des Patientenkörpers 1 neu zu positionieren. Dieses Neupositionieren basiert auf Strahlungsbehandlungsplanungsparameter 12a bis 12b, die in Übereinstimmung mit einem im Voraus geplanten Dosimetriemuster mittels eines Dosisplanungstherapiesystems 12 vorbereitet und berechnet wird, wie in 1 gezeigt ist. Dieses Dosisplanungstherapiersystem 20 steuert auch das Nachladegerät 8 zum Einsetzen der radioaktiven Implantierteile innerhalb des Patientenkörpers 1.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Robotiksystem 21 das Steuersystem des Nachladegeräts 8 aufweisen, wodurch sich eine kompakte und flexible Vorrichtung mit begrenzten Dimensionen ergibt, wobei die Vorrichtung einfach zwischen den Beinen eines männlichen Patienten positioniert werden kann.
In 3 ist das Nachladegerät 3 gemeinsam mit den Nadelantriebseinrichtungen 3 an der Montageplatte 23 montiert, die Platte ist über das Gelenk 22 mit dem Robotiksystem 21 verbunden. Somit positionieren in diesem Ausführungsbeispiel, wie in 3 gezeigt ist, die Nadelpositioniereinrichtungen 20 über das Robotiksystem 21 die Montageplatte 23 gemeinsam mit dem Nachladegerät 8, die Nadelantriebseinrichtungen 3 und die einfache, hohle Nadel 10 neu. Diese Konstruktion führt zu einer kompakten Vorrichtung mit begrenzten Dimensionen, die einfach zwischen den Beinen eines männlichen Patienten positioniert werden kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 4 offenbart, wobei das Nachladegerät 8 in einem gewissen Abstand von dem Patienten platziert ist, wohingegen die Montageplatte 23 nur die Nadelantriebseinrichtungen 3 mit dem Führungskanal 3a stützt, in dem die einfache, hohle Nadel 10 aufgenommen ist. Die Baugruppe der Montageplatte 23, der Nadelantriebseinrichtungen 3 und der einfachen, hohlen Nadel 10 ist über das Gelenk 22 mit dem Robotiksystem 21 verbunden.
Es sollte angemerkt werden, dass diese neue Einsetztechnik nicht nur eine effizientere Verwendung des begrenzten Raums zwischen den Beinen des Patienten und des begrenzten Zugangs zur Prostatadrüse 11 ermöglicht, sondern dass sie ferner die Anzahl von Einsetzwunden außerordentlich reduziert. Wenn geeignete und akkurate anschließende Einsetzvorgänge ausgeführt werden, kann die Anzahl von Einsetzwunden auf eine oder zwei Wunden minimiert werden, wodurch signifikant das Ausmaß der Verletzungen, Blutungen und Schmerzen für den männlichen Patienten begrenzt werden.

Claims

Vorrichtung zum bildgesteuerten, automatisierten Einsetzen von einer einfachen, verlängerten, hohlen Nadel (10) an einer gewünschten Stelle (11) in einem Tierkörper (1) zum Bewirken einer Strahlentherapie von krebsartigem Gewebe in dem Körper mit: Nadelpositioniereinrichtungen (20) zum Positionieren der Nadel mit einem entfernt liegenden Ende (10a) und einem nahe liegenden Ende (10b) bezüglich der gewünschten Stelle (11); Nadelantriebseinrichtungen (3) zum Antreiben der Nadel mit ihrem entfernt liegenden Ende (10a) zu der gewünschten Stelle; und Echtzeit-Bildeinrichtungen (7) zum Erzeugen und Präsentieren eines Bilds der gewünschten Stelle und der Position des entfernt liegenden Endes der Nadel während eines Einsetzens der Nadel; dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelantriebseinrichtungen (3) zum Zurückziehen der einfachen Nadel (10) von der gewünschten Stelle (11) angeordnet sind, bis das entfernt liegende Ende (10a) der Nadel an einem Schwenkpunkt (A, B) ankommt, und wobei die Nadelpositioniereinrichtungen (20) zum Neupositionieren der einfachen Nadel bezüglich einer anschließend gewünschten Stelle vor einem anschließenden Einsetzen durch Schwenken der Nadel (10) um den Schwenkpunkt (A, B) angeordnet sind, während das entfernt liegende Ende (10a) der Nadel (10) in dem Schwenkpunkt (A, B) gehalten wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkpunkt innerhalb des Tierkörpers angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkpunkt außerhalb des Tierkörpers angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkpunkt an einer Hautebene (1) des Tierkörpers (1) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelantriebseinrichtungen (3) einen Führungskanal (3a) mit einem nahe liegenden Ende und entfernt liegenden Ende zum Aufnehmen der einfachen Nadel aufweisen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelpositioniereinrichtungen ein Robotik System (20–21–22) aufweisen, das mit dem Führungskanal verbunden ist.
System bestehend aus einem Nachladegerät und einer Vorrichtung gemäß irgendeinem Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das nahe liegende Ende (10b) der einfachen, verlängerten, hohlen Nadel (10) mit dem Nachladegerät (8) verbunden ist.
System gemäß Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das nahe liegende Ende (10b) der einfachen, verlängerten, hohlen Nadel mit dem Nachladegerät mittels einer flexiblen Katheterröhre (24) verbunden ist.
System gemäß Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Nachladegerät (8) ein Ladegerät für radioaktive Teile, eine HDR-, PDR- oder LDR-Vorrichtung ist.
System gemäß irgendeinem Anspruch 7 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Nachladegerät (8) mit dem Robotik-System der Nadelpositioniereinrichtungen (3) verbunden ist.
Vorrichtung oder System gemäß irgendeinem Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die einfache, verlängerte, hohle Nadel (10) ein offenes, entfernt liegendes Ende (10a) aufweist.
Vorrichtung oder System gemäß irgendeinem Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die einfache, verlängerte, hohle Nadel (10) ein geschlossenes, entfernt liegendes Ende (10a) aufweist.
Vorrichtung oder System gemäß irgendeinem Anspruch 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die einfache, verlängerte, hohle Nadel (10) aus einem nicht ferromagnetischen Material zum Beispiel aus einer Titan-Zirkonium Legierung hergestellt ist.
Vorrichtung oder System gemäß irgendeinem Anspruch 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Echtzeit-Bildeinrichtungen (7) Ultraschall-Bildeinrichtungen sind.
Vorrichtung oder System gemäß irgendeinem Anspruch 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Echtzeit- Bildeinrichtungen (7) Magnetresonanz-Bildeinrichtungen sind.
Vorrichtung oder System gemäß irgendeinem Anspruch 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Echtzeit-Bildeinrichtung (7) Computertomographie-Bildeinrichtungen sind.