DE69227888T2

DE69227888T2 - System zur hyperthermiebehandlung eines körpers und verfahren zur kalibrierung

Info

Publication number: DE69227888T2
Application number: DE69227888T
Authority: DE
Inventors: Maurice Chive; Yves 6 Moschetto; Jean-Pierre Sozanski; Daniel Vanloot
Original assignee: Universite de Lille 1 Sciences et Technologies; Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Current assignee: Universite de Lille 1 Sciences et Technologies; Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2012-07-24
Also published as: FR2679455A1; US5354325A; FR2679455B1; EP0552341B1; WO1993002747A1; JPH06503028A; DE69227888D1; JP3348216B2; EP0552341A1

Description

Die Erfindung betrifft ein System für die innere Wärmebehandlung eines bestimmten Körpers und die Verwendung eines solchen Systems.
Die Geräte zur inneren Wärmebehandlung werden normalerweise einerseits in industriellen Prozessen und andererseits gemäß einer neuen Tendenz in therapeutischen verfahren durch Hyperthermie eingesetzt.
In den beiden vorgenannten Fällen sind wesentliche Elemente dieser Gerätetypen sowohl die Präzision der Temperatur als auch das Gebiet der Aufbringung der zu erzeugenden Hyperthermie bezüglich der zu behandelnden Zone.
Wenn solche Betriebsweisen insbesondere bei der thermischen Behandlung eines bestimmten Körpers wie beispielsweise des menschlichen Körpers eingesetzt werden, besteht eine Methode darin, in eine natürliche Vertiefung von diesem ein Emitterelement und/oder eine Konzentrationseinrichtung für eine Energie wie beispielsweise eine elektromagnetische Mikrowellenenergie einzusetzen, wobei aufgrund des diszipativen Charakters der Wandungen dieser Vertiefung, die Sitz eines resultierenden elektrischen Feldes ist, diese einer Temperaturerhöhung unterworfen werden.
Obwohl eine solche Betriebsweise zufriedenstellend ist, erlaubt sie es nicht, mit einem ausreichenden Maß an Präzision die von der zu behandelnden Zone zu erreichende effektive Zieltemperatur oder den Bereich des bestimmten Körpers und damit die zu behandelnde Zone in diesem Bereich, der der Hyperthermie ausgesetzt ist, zu etablieren, ohne daß ein oder mehrere Temperaturaufnehmer vorgesehen werden, die in der Nähe der vorgenannten Zone angeordnet werden.
In dem Fall, wo der bestimmte Körper, welcher der Behandlung unterworfen wird, der menschliche Körper ist, versteht es sich, daß die Verwendung einer solchen natürlichen Vertiefung zur Realisierung der Implantation der vorgenannten Temperaturaufnehmer in Betracht gezogen werden kann. Eine solche Vorgehensweise ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß hierdurch die entsprechende natürliche Vertiefung besetzt wird, was praktisch die Verwendung von dieser für die Implantation einer Quelle oder eines Konzentrationselements für eine Hyperthermie erzeugende Energie verbietet. In einem solchen Fall kann die Nähe von zwei benachbarten natürlichen Vertiefungen nicht verwendet werden, um beispielsweise die Behandlung einer dazwischen liegenden Zone durch Hyperthermie zu provozieren.
Weiterhin wird bemerkt werden, daß die Verwendung von Temperaturaufnehmern, die in der Nähe des Quellenelements für elektromagnetische Energie, welche die Hyperthermie erzeugt, unheilvoll für die Funktion dieser Aufnehmer sein kann, und zwar insbesondere aufgrund der Tatsache, daß die aktiven Halbleiterelemente von den letzteren anfällig dagegen sind, während der Funktion einem intensiven elektrischen Feld ausgesetzt zu werden. Man kennt beispielsweise aus dem Dokument FR-A-2 650 319 den Einsatz eines Systems für die innere Wärmebehandlung von bestimmten Körpern durch Aufbringung von Mikrowellenenergie, bei dem ein oder mehrere Aufbringungseinrichtungen für die Mikrowellenenergie vorgesehen sind, wobei diese Aufbringungseinrichtung bzw. diese Aufbringungseinrichtungen außer ihrer Funktion als Aufbringungseinrichtung dazu bestimmt sind, die Rolle eines Temperaturaufnehmers zu spielen, wenn temporär keine Mikrowellenenergie aufgebracht wird, was es erlaubt, eine sofortige Messung der Temperatur an bestimmten Punkten in der Nähe der zu behandelnden Zone durchzuführen, wobei diese Punkte exakt den Punkten entsprechen, an denen die Mirkowellenenergie in der Nachbarschaft der zu behandelnden Zone aufgebracht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Anordnung die vorgenannten Nachteile zu überwinden, indem ein System für die innere Wärmebehandlung von bestimmten Körpern durch Aufbringung von Mikrowellenenergie eingesetzt wird, das es erlaubt, eine ausreichende Präzision sowohl hinsichtlich der zu erreichenden Temperatur als auch hinsichtlich des Bereichs, in dem die Hyperthermie erzeugt wird, zu erreichen.
Ein solches System gemäß der Erfindung weist insbesondere die Merkmale auf, die in dem Anspruch 1 genannt sind.
Im Hinblick auf diesen Einsatz ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch ein Kalibrierungsverfahren, wie es in Anspruch 14 beschrieben ist.
Die vorliegende Erfindung erlaubt somit den Einsatz eines Systems für die innere Wärmebehandlung von bestimmten Körpern durch Aufbringung von Mikrowellenenergie, wobei dieses System dank einer großen Dynamik des Leistungsniveaus, das auf die Umgebung der zu behandelnden Zone gestrahlt wird, eine große Anpassungsfähigkeit im Gebrauch für sehr verschiedene Anwendungen besitzt. Das System für die innere Wärmebehandlung von bestimmten Körpern durch Aufbringung von Mikrowellenenergie, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß es aufweist einen Generator für Mikrowellenenergie von einer ersten bestimmten Frequenz und wenigstens einen Übertragungskanal für die Mikrowellenenergie, die durch den Generator emittiert wird, wobei jeder Kanal es erlaubt, ein Mikrowellenbehandlungssignal zu erzeugen, das in der Amplitude gemäß einem bestimmten periodischen Modulationsgesetz in eine zweite bestimmte Frequenz moduliert ist, wobei die Trägerwellenmikrowellenenergie von zwei aufeinanderfolgenden Kanälen eine vorgegebene Pha senverschiebung aufweisen. Wenigstens eine Mikrowellenaufbringungseinrichtung ist wenigstens einem Kanal zugeordnet und erlaubt es, die Aufbringung von Mikrowellenenergie, welche durch die Kanäle zugeführt worden ist, auf bestimmte Punkte in der Nachbarschaft der zu behandelnden Zone zu gewährleisten, und ein Radiometer für zwei innere Referenztemperaturen ist wahlweise mit der Mikrowellenaufbringungseinrichtung verbunden und spielt die Rolle eines Aufnehmers und erlaubt es, die absolute Temperatur des entsprechenden bestimmten Punktes in der Umgebung der zu behandelnden Zone zu messen. Eine Konsole zur Berechnung und Anzeige der ausgestrahlten Mikrowellenleistung und der momentanen Temperaturen der bestimmten Punkte der zu behandelnden Zone ist vorgesehen.
Das System für die innere Wärmebehandlung von bestimmten Körpern, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, findet insbesondere Anwendung bei der Behandlung von lebenden Geweben, insbesondere der Prostataadänomie, der Interuterusmenoragie oder dergleichen.
Eine genauere Beschreibung eines Systems für die innere Wärmebehandlung eines bestimmten Körpers und der Verwendung von diesem wird nachfolgend in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnungen erfolgen, in denen:
- die Fig. 1 ein synoptisches Schema eines Systems für die innere Wärmebehandlung eines bestimmten Körpers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- die Fig. 2 ein synoptisches Schema eines Radiometers für zwei Referenztemperaturen zeigt;
- die Fig. 3a eine nicht beschränkende vorteilhafte Ausführungsform eines Radiometers für zwei Bezugstemperaturen zeigt, das für die Verwendung in dem System für die innere Wärmebehandlung eines bestimmten Körpers gemäß der Erfindung, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, geeignet ist;
- die Fig. 3b, 3c und 3d Teilansichten sind, die die Verwendung des Systems für die innere Wärmebehandlung von bestimmten Körpern, das Gegenstand der Erfindung ist, und insbesondere ein Kalibrierungsverfahren für dieses System in Eichzuständen verbesserter Präzision vor und/oder während einer Behandlungsperiode betreffen;
- die Fig. 4 eine nicht beschränkende vorteilhafte Ausführungsform eines Systems für die innere Wärmebehandlung eines bestimmten Körpers darstellt, die insbesondere für die Behandlung einer Prostataadänomie geeignet ist;
- die Fig. 5a, 5b und 5c unterschiedliche Ausführungsformen für Mikrowellenenergie-Aufbringungseinrichtungen, die gemäß einem wesentlichen Merkmal des Gegenstands der Erfindung auch geeignet sind, die Rolle eines Temperaturaufnehmers zu spielen, betreffen;
- die Fig. 6a die Verwendung des Systems für die innere Wärmebehandlung von bestimmten Körpern gemäß der Erfindung in dem Fall der Behandlung von lebenden Geweben in bezug auf die Verringerung einer Prostataadänomie betrifft;
- die Fig. 6b und 6c die Verwendung des Systems für die innere Wärmebehandlung von bestimmten Körpern gemäß der Erfindung in einem allgemeinen Fall und insbesondere in dem Fall der Fig. 6a betrifft.
Eine genauere Beschreibung eines Systems für die innere Wärmebehandlung von bestimmten Körpern durch Aufbringung von Mikrowellenenergie auf eine zu behandelnde Zone gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit der Fig. 1 gegeben werden.
In einer allgemeinen Weise und wie es in der vorgenannten Figur dargestellt ist, umfaßt das System, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, einen Generator 1 für Mikrowellenenergie von einer bestimmten Frequenz f0. Der Generator 1 kann aus einem Oszillator bestehen, der eine progressive Welle der Frequenz 915 MHz beispielsweise liefert.
Das System umfaßt weiterhin, wie es in der vorgenannten Fig. 1 dargestellt ist, wenigstens einen Kanal, der mit 20, 21 bezeichnet ist, für die Übertragung der Mikrowellenenergie, die von dem Generator 1 emittiert wird. Jeder Kanal erlaubt es, ein Mikrowellen-Behandlungssignal zu erzeugen, das in der Amplitude gemäß einem bestimmten periodischen Modulationsgesetz in eine Frequenz f1 moduliert wird. In der Fig. 1 sind in nicht beschränkender Weise die Kanäle 20 und 21 dargestellt, die durch einen Verstärker gebildet werden, dem beispielsweise eine Amplitudenmodulationseinrichtung zugeordnet ist.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Merkmal des Systems, das Gegenstand der Erfindung ist, weisen die Trägerwellen der Mikrowellenenergie von zwei aufeinanderfolgenden Kanälen, den Kanälen 20 und 21 in der Fig. 1, eine vorgegebene Phasenverschiebung auf.
Wie es in genauerer Weise in der Beschreibung noch beschrieben werden wird, erlaubt es die Phasenverschiebung, die auf dem Niveau der Trägerwelle, die von zwei aufeinanderfolgenden Kanälen übertragen wird, eingeführt wird, es in der Tat, eine sehr große Dynamik der auf die zu behandelnde Zone Z aufgebrachten Mikrowellenenergie zu erhalten.
Wie es weiterhin in der Fig. 1 dargestellt ist, besitzt das System, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, wenigstens eine Mikrowellenaufbringungseinrichtung 30, 31, die dem wenigstens einen Kanal zugeordnet ist. Die Aufbringungseinrichtung 30 ist beispielsweise dem Kanal 20 zugeordnet, genauso wie die Aufbringungseinrich tung 31 dem Kanal 21 zugeordnet ist. Jede Aufbringungseinrichtung erlaubt es somit, die Aufbringung der Mikrowellenenergie, die durch den entsprechenden Kanal zugeführt wurde, auf bestimmte Punkte in der Nachbarschaft der zu behandelnden Zone Z aufzubringen.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Merkmal des Systems, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, besitzt dieses ein Radiometer 4 für zwei Referenztemperaturen. Das Radiometer 4 kann wahlweise mit dem einen oder dem anderen der Mikrowellenaufnehmer 30, 31 verbunden sein, wobei jede Aufbringungseinrichtung so die Rolle des Temperaturaufnehmers spielt und es somit erlaubt, die absolute Temperatur des entsprechenden bestimmten Punktes in der Nachbarschaft der zu behandelnden Zone Z zu messen.
In der Fig. 1 ist die mögliche Verbindung des Radiometers 4 für zwei Referenztemperaturen mit der einen und/oder der anderen der Aufbringungseinrichtungen 30, 31 durch Zwischenschaltung eines ersten Mehrkanal- Mikrowellenwandlers 5 und eines zweiten Mehrkanal- Mikrowellenwandlers 6 dargestellt. Die Verwendung von zwei Mehrkanal-Mikrowellenwandlern 5 und 6, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, schließt die Verwendung eines einzelnen Mehrkanal-Mikrowellenwandlers zur Gewährleistung einer analogen Funktion nicht aus.
Wie es weiterhin in der Fig. 1 dargestellt ist, besitzt das System, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, eine Konsole zur Berechnung und Anzeige der ausge strahlten Mikrowellenleistungen und der momentanen Temperaturen der bestimmten Punkte der zu behandelnden Zone Z. Man wird sicher erkennen, daß die Rechen- und Anzeigekonsole 7 beispielsweise einen Mikrocomputer, der mit seinen Peripheriehilfsmitteln versehen ist, wobei dieser Mikrocomputer einerseits mit dem Generator 1 für die Mikrowellenenergie, um das Emittieren der Trägerwelle des Mikrowellensignals zum Zuführen der thermischen Behandlungsenergie zu steuern, und mit einer oder mehreren Phasenverschiebungsschaltungen wie der Schaltung 210, die an dem Übertragungskanal 21 dargestellt ist, wobei die Phasenverschiebung durch die Zwischenschaltung des Mikrocomputers der Rechen- und Anzeigekonsole 7 als Funktion der betrachteten Aufbringungen, wie es nachfolgend in der Beschreibung noch erläutert werden wird, befohlen wird, verbunden ist. Weiterhin erlaubt die Rechen- und Anzeigekonsole es, unter Zwischenschaltung einer Zwischenverbindung die Mikrowellenwandler 5 und 6 in einer Weise zu steuern, daß ein Umschalten der Aufbringungseinrichtungen 30 und 31 beispielsweise entweder in Verbindung mit dem Radiometer 4 für zwei Bezugstemperaturen oder in Verbindung mit den entsprechenden Kanälen 20 oder 21, gewährleistet ist.
Man wird auch bemerken, daß die Funktionsweise des Systems, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, im Hinblick auf die Vorrichtung des Stands der Technik beim Messen, wo der oder die Aufbringungseinrichtungen 30 oder 31 auch Temperaturaufnehmer bilden, vereinfacht ist, wo ihre Einbindung in die Funktion der Aufbringung nicht durch die notwendige Einbindung von bestimmten Temperaturaufnehmern benachteiligt ist, was es selbstverständlich erlaubt, die Behandlungsgenauigkeit sowohl was den effektiv in der zu behandelnden Zone Z erzeugten Temperaturwert angeht, als auch hinsichtlich der Messung dieser Temperatur an dem effektiven Aufbringungspunkt der Mikrowellenenergie, die Hyperthermie erzeugt, zu verbessern.
Eine der Komponenten, die es erlaubt, die größte Genauigkeit hinsichtlich der in der zu behandelnden Zone Z zu erreichenden Temperatur zu erhalten, besteht gemäß einem der Gegenstände der vorliegenden Erfindung in der Verwendung eines Radiometers 4 für zwei Referenztemperaturen.
Eine genauere Beschreibung einer solchen Art von Radiometer, wie sie an sich bekannt und in dem Dokument FR-A- 2 650 390 beschrieben ist, wird in Verbindung mit der Fig. 2 erfolgen.
Gemäß der vorgenannten Figur kann ein solches existierendes Radiometer für zwei Referenztemperaturen 4 einen ersten Mikrowellenwandler 43 aufweisen, der zwei Eingangskanäle 43a, 43b aufweist. Von diesen Eingangskanälen ist der eine 43a mit dem Ausgang einer Aufbringungseinrichtung unter Zwischenschaltung eines Mehrkanal- Mikrowellenwandlers, der mit 43 bezeichnet ist, und der andere 43b mit einem Mikrowellenkurzschluß, der mit 42 bezeichnet ist, verbunden. Ein Ausgang 43c des Mikrowellenwandlers 43 kann mit dem einen oder dem anderen der beiden vorgenannten Eingänge verbunden sein.
Wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, besitzt das Radiometer 4 für zwei Referenztemperaturen unter anderem eine Richtungsgabel 411 mit drei Kanälen 411a, 411b, 411c. Der erste Kanal 411a ist mit dem Ausgang des ersten Mikrowellenwandlers 43 verbunden, und der zweite Kanal 411b ist an den Eingang einer elektronischen Mikrowellenbehandlungsanordnung 414, 415, 416, 417 angeschlossen. Der dritte Kanal 411c bildet einen Referenzeingang, d. h. einen Eingang, der das Signal erhält, welches durch eine der Referenztemperaturen geliefert wird, wie es nachfolgend in der Beschreibung noch erläutert werden wird.
In der Fig. 2 könnte man beobachten, daß das Radiometer 4 für zwei Referenzen auch wenigstens zwei Quellen 47, 48 für innere Bezugstemperaturen und einen zweiten Mikrowellenwandler 49 aufweist. Der zweite Mikrowellenwandler 49 besitzt wenigstens zwei Eingangskanäle 49a und 49b, die jeweils an einen Ausgang von einer der Referenz- bzw. Bezugsquellen 47, 48 angeschlossen sind. Der zweite Mikrowellenwandler 49 besitzt einen Ausgang 49c, der mit dem dritten Referenzeingang in der Richtungsgabel 411 verbunden ist.
Das Radiometer für zwei Bezugstemperaturen besitzt weiterhin eine Synchronisationssteuerschaltung 417, die sowohl auf den ersten Mikrowellenwandler als auch auf den zweiten Mikrowellenwandler einwirkt, um wenigstens vier aufeinanderfolgende unterschiedliche Ausgangssignale zu erhalten, wobei jedes der vorgenannten Signale einer der Verbindungsmöglichkeiten der beiden Mikrowellenwandler 43 und 49 jeweils entspricht.
So besitzt der erste Mikrowellenwandler 43 zwei Eingangskanäle, und besitzt der zweite Mikrowellenwandler 49 wenigstens zwei Eingangskanäle.
Wie man es in der Fig. 2 sehen kann, ist der Ausgang 411b der Richtungsgabel 411 mit einem Mikrowellenverstärker 414 verbunden, und ist der Ausgang des Mikrowellenverstärkers 414 selbst mit einer Mikrowellenfassungseinrichtung 415 an einem Eingang, der mit der Bezugsziffer 415 bezeichnet ist, verbunden. Der Ausgang 415a der Mikrowellenerfassungseinrichtung 415 ist mit einer Signalabtast-Schaltung 416 verbunden, die abgetastete Werte der durch die Mikrowellenerfassungseinrichtung 415 gelieferte Signale über einen Ausgang 418 der Rechen- und Anzeigekonsole 7 zuführt.
Man wird bemerken, daß die Rechen- und Anzeigekonsole 7 unter der Steuerung der Steuer- und Synchronisationsschaltung 117 es erlaubt, ausgehend von den erfaßten Werten der vier vorgenannten aufeinanderfolgenden Signale die Temperatur mit der betrachteten Aufbringungsvorrichtung unabhängig von dem Reflektionskoeffizienten der Aufbringungsvorrichtung vis-à-vis der zu behandelnden Zone Z und von Verlusten der Mikrowellenwandler und der Verbindungskabel zu berechnen.
Man wird insbesondere bemerken, daß der Wert der absoluten Temperatur T in dem zu behandelnden Bereich 2 ausgehend von bekannten Referenztemperaturen T1 und T2 von Widerstandselementen, die mit dem zweiten Wandler 49 verbunden sind und durch die Bezugsziffern 47 und 48 in der Fig. 2 dargestellt sind, und von Spannungen, die am Ausgang der Abtasteinrichtung 416 vorliegen, zu bestimmen, und dies unabhängig vom Reflektionskoeffizienten r und von der Größe des Frequenzdurchlaßbereiches der Vorrichtung.
Für eine genauere Beschreibung der Funktion eines Radiometers für zwei Referenzen, wie es in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten und in der Fig. 2 dargestellt ist, könnte man sich in vorteilhafter Weise auf die französische Patentanmeldung Nr. 89 10 148, die auf den Namen der Anmelderin am 27. Juli 1989 angemeldet und am 1. Februar 1991 unter der Nummer 2 650 390 veröffentlicht wurde, beziehen.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Systems gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die ein Radiometer 4 für zwei Referenztemperaturen enthält und die besonders vorteilhaft ist, wird jetzt in Verbindung mit der Fig. 3a beschrieben werden.
In einer allgemeinen Weise wird man bemerken, daß die Temperaturmeßvorrichtung, die durch das Radiometer 4 für zwei Referenztemperaturen gebildet wird, im wesentlichen auf dem Mikrowellenwandler 43 mit zwei Kanälen, der in Fig. 2 dargestellt ist, gebildet wird, wobei dieser Wandler durch einen Wandler der allgemeinen Art MICROWAVE Modell F9120 oder F9220, der an die Arbeitsfrequenz, die den Einlaß 411a der Richtungsgabel 411 entweder mit der Antenne der Aufbringungsvorrichtung 30 oder 31 oder aber mit der vorangehend in der Beschreibung erläuterten Kurzschlußschaltung 42 verbindet, gebildet wird.
Die Verbindungskabel zwischen dem Mikrowellenwandler 43 und der entsprechenden Aufbringungsvorrichtung der Kurzschlußschaltung 42 und demselben Mikrowellenwandler müssen geringe Verluste aufweisen und von gleicher Länge sein, die in der Fig. 3a mit B1 bezeichnet ist, um dieselben Signalübertragungskoeffizienten zu besitzen.
Die Richtungsgabel 411 ist eine Signalgabel mit einem großen Bandbereich, wobei das Frequenzband von ihr wenigstens ein GHz um die zentrale Frequenz des Systems liegt, die für das Radiometer für zwei Referenzen 4 gleich 1, 2 oder 3 oder 9 GHz genommen werden kann. Die vorgenannte Richtungsgabel kann beispielsweise eine Richtungsgabel mit drei Kanälen der Art NARDA COS 2652 oder dergleichen sein.
Man wird schließlich bemerken, daß der Mikrowellenwandler 49 es erlaubt, zwei Bezugstemperaturrauschquellen 47, 48 zu wandeln, die Referenztemperaturen TRj liefern, wobei j die Werte 1 oder 2 annehmen kann.
Eine Kombination der Wandlungspositionen der Mikrowellenwandler 43 und 49, wie sie durch die nachfolgend angegebene Wahrheitstabelle beschrieben werden, erlaubt es, unterschiedliche Signale S1, S2 und S3, S4 am Ausgang des Abtastblocks 416 zu erhalten. Wandlungspositionen
In den angegebenen Relationen der vorgenannnten Signalwerte wird man bemerken, daß K die Boltzman-Konstante bezeichnet, P den Wert des Frequenzdurchlaßbereiches des Radiometers für zwei Referenzen 4 bezeichnet und r den Wert des Reflektionskoeffizienten der betrachteten Aufbringungseinrichtung 30 oder 31 bezeichnet. Die vorgenannten erfaßten Signale werden in dem Mikrocomputer gespeichert, der die Rechen- und Anzeigekonsole 7 bildet, und eine lineare Kombination von diesen Signalen, die ausgehend von den nachstehenden Ausdrücken erhalten wird:
Va &sim; S1 - S2
Vb &sim; S2 - S4
erlaubt es, den Wert der absoluten Temperatur T der zu behandelnden Zone Z durch die nachfolgende Relation zu erhalten:
T = VaTR2 - VbTR1/Va - Vb.
Man wird bemerken, daß der Wert der absoluten Temperatur T der zu behandelnden Zone Z ausgehend von den Referenztemperaturen TR1 und TR2 berechnet werden kann, und dies in völliger Unabhängigkeit vom Reflexionskoeffizienten r und von der Größe P des Frequenzdurchlaßbereiches des Radiometers für zwei Referenzen.
Für eine genauere Beschreibung des Radiometers für zwei Referenzen 4, das in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, könnte man sich auf die Beschreibung der oben schon genannten französischen Patentanmeldung beziehen.
Wie es unter anderem in der Fig. 3a dargestellt ist, umfaßt ein Radiometer 4 für zwei Referenzen ein Eichmodul 420 mit drei Ausgängen. Ein erster Ausgang 421 des Eichmoduls 420 ist mit einer elektrischen Kurzschlußschaltung in dem Mikrowellenfrequenzband des Radiometers verbunden, ein zweiter Ausgang 422 des Eichmoduls ist mit einem ersten Widerstand, der auf einen bestimmten Wert in dem Frequenzband des Radiometers kalibriert ist, verbunden, wobei der Widerstand auf einer ersten Temperatur T1 bestimmten Wertes im Betrieb gehalten wird. Schließlich ist der dritte Ausgang 423 des Eichmoduls 420 mit einem zweiten Widerstand verbunden, der auf denselben bestimmten Wert in dem Frequenzband des Radiometers kalibriert, wobei der zweite Widerstand im Betrieb auf einer bestimmten Temperatur T2 gehalten wird.
Man wird bemerken, daß in einer vorteilhaften Weise der Mikrowellenwandler 43 des Radiometers für zwei Referenzen, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, durch einen Mehrkanal-Mikrowellenwandler ersetzt werden kann, der mit 643 bezeichnet ist, wobei die Bezugsziffer 643 in der Tat eine Kombination des Zweikanal-Mikrowellenwandlers 43 der Fig. 2 und des Mehrkanal-Mikrowellenwandlers 6 der Fig. 1 beispielsweise darstellt.
Man wird sicher erkennen, daß der Mehrkanal-Mikrowellenwandler 643 es erlaubt, wahlweise eine Mikrowellenaufbringungseinrichtung 30 oder 31 oder einen der Ausgänge des Eichmoduls mit dem Eingang zu verbinden, der den Meßeingang des Radiometers 4 für zwei Referenzen bildet. So ist der Mehrkanal-Mikrowellenwandler 643 ein Wandler mit sechs Eingängen und einem Ausgang, wobei die sechs Eingänge mit 643a, b, d, e, f, g bezeichnet sind und der Ausgang mit 643c in Analogie mit dem Mikrowellenwandler 643 der Fig. 2 bezeichnet ist. Die Eingänge 643d, e, f sind jeweils mit dem ersten 421, zweiten 422 und dritten 423 des Ausgang-Eichmoduls 420 mit drei Ausgängen verbunden. Weiterhin sind die Eingänge 643g, a und b jeweils mit Anschlußklemmen 5a, 5b des Mehrkanalwandlers 5, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, und mit der Kurzschlußschaltung 42 verbunden.
Man wird bemerken, daß in dem Rahmen der Fig. 3 der Meßeingang des Radiometers 4 mit zwei Referenzen entweder durch die Anschlußklemme 643 g oder durch die Anschlußklemme 643a des Mehrkanalwandlers 643 realisiert ist.
Man wird in vorteilhafter Weise bemerken, daß die Verbindungskabel zwischen dem Mehrkanalwandler 643, den vorstehend beschriebenen Eingängen von diesem und ihren verschiedenen Verbindungspunkten in vorteilhafter Weise durch Kabel gleicher Länge, die mit B1 bezeichnet sind, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist, gebildet werden können. Die Länge der Kabel ist auf eine solche Weise gewählt, daß ein Gleichgewicht der Einrichtung hinsichtlich der Verluste, die durch die Verbindungskabel entstehen, hergestellt wird.
Eine Beschreibung der Betriebsweise, die eine automatische Kalibrierung eines Systems für die innere Wärmebehandlung von bestimmten Körpern, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, gemäß der Ausführungsform der Fig. 3a, wird nun in Verbindung mit den Fig. 3b bis 3d, die Teilansichten des Radiometers der Fig. 3a in der Funktion der betroffenen Kalibrierung darstellen, erfolgen.
In dem eingesetzten Kalibrierungsverfahren wird man bemerken, daß die Kalibrierung ausgehend von einer der Aufbringungseinrichtungen 30, 31 in ähnlicher Weise bewirkt werden kann. In allen Fällen wird der Meßeingang des Radiometers mit zwei Referenzen 4 wie die Anschlußklemme 643c des Mehrkanal-Mikrowellenwandlers 643 betrachtet werden, die mit einer der vorstehend in der Beschreibung des Mehrkanalwandlers 643 beschriebenen Eingangsanschlußklemmen verbunden werden kann.
Das Kalibrierungsverfahren besteht gemäß der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise, wie es in Verbindung mit der Fig. 3b dargestellt ist, in einem ersten Schritt darin, daß der Meßeingang des Radiometers für zwei Referenzen an einen ersten Ausgang 421 des Eichmoduls 420 angeschlossen wird, wodurch der Meßeingang des Radiometers für zwei Referenzen in Kurzschluß gebracht wird. Der zweite Mehrkanalwandler 49 des Radiometers für zwei Referenzen wird dann auf die erste TR1 und dann auf die zweite TR2 Bezugstemperatur eingestellt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Die entsprechenden Werte Vo1 und Vo2 des von der Signal-Abtastschaltung gelieferten Signals wird dann gemessen und gespeichert.
Das Kalibrierungsverfahren besteht in einem zweiten Schritt darin, daß der Meßeingang des Radiometers für zwei Referenzen mit dem zweiten Ausgang 422 des Eichmoduls verbunden wird. Der vorgenannte Meßeingang wird dann mit dem Widerstand vorgegebenen Wertes verbunden, der auf einer Temperatur T1 vorgegebenen Werts gehalten wird. Der so verbundene zweite Mehrkanalwandler 49 wird dann auf die erste TR1 und auf die zweite TR2 Bezugstemperatur eingestellt. Die entsprechenden Werte V11 und V12 des von der Signal-Abtastschaltung 416 gelieferten Signals werden dann gemessen und gespeichert.
An dritter Stelle besteht das Kalibrierungsverfahren darin, daß der Meßeingang des Radiometers für zwei Referenzen mit dem dritten Ausgang 423 des Eichmoduls verbunden wird. Der vorgenannte Meßeingang wird dann mit dem Widerstand vorgegebenen Wertes, welcher auf der Temperatur T2 vorgegebenen Wertes gehalten wird, verbunden. Der zweite Mehrkanalwandler 49 des Radiometers 4 für zwei Referenzen, das so angeschlossen worden ist, wird dann auf die erste TR1 und dann die zweite TR2 Referenztemperatur eingestellt. Die entsprechenden Werte V21 bzw. V22 des von der Signal-Abtastschaltung gelieferten Signals werden dann gemessen und gespeichert.
Man wird bemerken, daß die vorgenannten gespeicherten Werte jeweils eine Relation der Form verifizieren:
Vij = K.ΔF(a.K2 · T · (1-p) + Tcab.K2(1-a).(1-ρ) - a²ρ + TRj(a²+K²2.ρ-K²1).
Man wird bemerken, daß in dieser Relation
ViJ jeden vorgenannten gespeicherten Wert bezeichnet,
K das Produkt der Leistung G der Kette mit der Boltzman-Konstante KB bezeichnet,
ΔF den Durchlaßbereich des Radiometers für zwei Referenzen bezeichnet,
TRj sowohl die erste TR1 als auch die zweite TR2 Referenztemperatur bezeichnet,
K1 und K2 die Verlustkoeffizienten des ersten Mikrowellenwandlers des Radiometers für zwei Referenzen für die betrachteten Kanäle 1 und 2 bezeichnen,
a die Verluste des Kabels bezeichnet, was es erlaubt, die Verbindung zwischen dem Meßeingang des Radiometers für zwei Referenzen und den unterschiedlichen Eingängen des Kalibrierungs- oder Eichmoduls herzustellen,
Tcab die Temperatur des Verbindungskabels mit ρ = 0 bei der Verbindung des Eingangs des Radiometers mit dem zweiten oder dritten Eingang und dem entsprechenden Widerstand bestimmten Wertes des Eichmoduls und mit ρ = 1 bei einer Verbindung des Eingangs des Radiometers an den ersten Eingang und an den Kurzschluß des Eich- oder Kalibrierungsmoduls bezeichnet.
Die linearen Gleichungen, die die vorgenannten gespeicherten Wert Vij und die vorstehend genannten Parameter der Vorrichtung haben, können so auf numerische Weise mittels des Mikrocomputers, der die Rechen- und Anzeige konsole 7 bildet, aufgelöst werden, um die vorgenannten Parameter zu bestimmen.
Man wird bemerken, daß in einer allgemeinen Weise die unterschiedlichen Etappen des vorstehend beschriebenen Kalibrierungsverfahrens ausgetauscht werden können, ohne aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung zu fallen, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die durch die erfaßten Spannungswerte Vij beschriebenen Relationen linear sind, wobei die physikalischen Parameter der Vorrichtung als unabhängige Variablen betrachtet werden.
Man wird weiterhin bemerken, daß das vorstehend beschriebene Kalibrierungsverfahren insbesondere im Rahmen der im Labor realisierten Eichung, wie sie nachfolgend beschrieben ist, eingesetzt werden kann, wenn die beiden Temperaturen T1 und T2, auf welcher die Widerstände des Kalibrierungsmoduls 420 gehalten werden, einstellbar sind. In einem solchen Fall kann das Kalibrierungsverfahren in vorteilhafter Weise darin bestehen:
- daß an erster Stelle die vorstehend in der Beschreibung des Rahmens des Kalibrierungsverfahrens an erster Stelle beschriebene Etappe ausgeführt wird,
- daß an zweiter Stelle die vorstehend in dem vorherigen Kalibrierungsverfahren an zweiter und dritter Stelle beschriebenen Schritte hinsichtlich der Referenztemperaturen TR1 wird anschließend TR2 ausgeführt werden, wobei die einstellbare Temperatur T1, T2, d. h. eine der beiden, in der Weise eingestellt wird, daß ein Wert 0 für die entsprechenden Werte V11, V12 oder V21, V22, welche von der Abtastschaltung 41b für die entsprechenden Werte der Nulltemperaturen der einstellbaren Temperaturen T1 oder T2, die als TZ1 bzw. TZ2 bezeichnet werden, geliefert werden, erhalten werden. Jede Null-Temperatur genügt einer Relation der Art:
TZj = (TRj.K1² - Tcab.K2(1-a) + Voj)/(a.K2.K.ΔF).
Man wird bemerken, daß in dieser Relation j den Index bezeichnet, der den Wert 1 oder 2 hinsichtlich der effektiv verwendeten Bezugstemperatur annehmen kann. Außerdem bezeichnet K das Produkt des Gewinns der Kette mit der Boltzman-Konstante KB.
Man wird bemerken, daß in der Ausführungsform der Fig. 3a die Existenz der Kurzschlußschaltung 42, die mit der Anschlußklemme 643b des Mehrkanalwandlers 643 verbunden ist, und der Kurzschlußschaltung, die mit dem Ausgang 421 des Kalibrierungsmoduls 420 verbunden ist, die Verwendung von identischen Verbindungskabeln impliziert, um ein gutes physikalisches Gleichgewicht der Systemanordnung zu realisieren. Dieses Gleichgewicht kann durch einen Vergleich der Spannungen oder der abgetasteten Signale, die von dem Abtastmodul 416 geliefert werden, bzw. eines identischen oder im wesentlichen identischen Wertes mit Meßfehlern von diesen Signalen, die jeweils von dem Abtastmodul 416 geliefert werden, bis die Wandlung auf der einen oder der anderen der Kurzschlußschaltungen ein ausreichendes Gleichgewicht der Anordnung der Vorrichtung anzeigt, hergestellt werden.
Selbstverständlich kann, wie in Fig. 3d dargestellt ist, eine der Kurzschlußschaltungen unterdrückt sein, und in diesem Fall besitzt der Mehrkanal-Mikrowellenwandler 643 wenigstens eine Eingangsanschlußbuchse, wobei die Kurzschlußschaltung des Kalibrierungsmoduls 420 und der erste Ausgang 421 von diesem beispielsweise unterdrückt sind. Das Eichmodul 420 ist somit ein Eichmodul mit zwei Ausgängen 422 und 423. Eine solche Modifikation des Eichmoduls erlaubt es, ein Eichmodul zu realisieren, das äquivalent zu dem zuvor in der Beschreibung erläuterten ist.
Eine genauere Beschreibung eines Systems für die innere Wärmebehandlung von bestimmten Körpern gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung, das insbesondere für die Behandlung von lebenden Geweben, insbesondere für die Behandlung einer Prostataadänomie, geeignet ist, wird jetzt in Verbindung mit der Fig. 4 erfolgen.
Wie es in der vorgenannten Figur dargestellt ist, besitzt das System gemäß der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise einen ersten 20, einen zweiten 21 und einen dritten 22 Übertragungskanal, die parallel an den Ausgang des Mikrowellenenergiegenerators 1 angeschlossen sind. Eine erste 30 und eine zweite 31 Mikrowellenaufbringungseinrichtung sind vorgesehen, wobei die erste Mikrowellenaufbringungseinrichtung 30, die rektale Aufbringungseinrichtung, einerseits direkt mit dem Ausgang des ersten Kanals 20 und andererseits wahlweise mit dem Ausgang des zweiten Kanals 21 oder dem Meßeingang des Radiometers 4 für zwei Referenzen unter Zwischenschaltung eines ersten und eines zweiten Mehrkanal-Mikrowellenwandlers angeschlossen ist, die in der Fig. 4 mit 5 und 6 bezeichnet sind.
Die zweite Aufbringungseinrichtung 31, die uretale Aufbringungseinrichtung, ist auch wahlweise an den Ausgang des dritten Kanals 22 oder andererseits dem Meßeingang des Radiometers für zwei Referenzen unter Zwischenschaltung des ersten Mehrkanalwandlers 5 und des zweiten Mehrkanalwandlers 6 angeschlossen.
Man wird insbesondere bemerken, daß die ersten und zweiten Aufbringungseinrichtungen 30, 31 durch die Zwischenschaltung eines Thermostabilisierungsblocks 8, der jeder der vorstehend genannten Aufbringungseinrichtungen ein Thermostabilisierungsfluid zuführt, thermostabilisiert sind. Der Thermostabilisierungsblock wird nicht im einzelnen beschrieben werden, weil er einem Element entspricht, das einem Fachmann an sich bekannt ist.
Man wird währenddessen bemerken, daß die zweiten und dritten Kanäle 20, 21 jeweils eine programmierbare Phasenschieberschaltung 210, 211 umfassen, die es erlaubt, die Trägerwelle der zu den entsprechenden Aufbringungseinrichtungen 30, 31 übertragenen Mikrowellenenergie in der Phase zu verschieben.
Man wird weiterhin bemerken, daß jeder Kanal 20, 21, 22 einen entsprechenden Verstärker 201, 211, 221 für die Mikrowellenenergie aufweist, wobei dieser Verstärker die Rolle eines Modulators, der die Trägerwelle gemäß einer Reihe von bestimmten zylindrischen Bezugsimpulsen zu modulieren, wobei der zylindrische Impuls es erlaubt, die effektiv von jeder Aufbringungseinrichtung aufgebrachte Mikrowellenenergie zu bestimmen. Die zuvor genannten modulierenden Mikrowellenverstärkereinrichtungen werden nicht im einzelnen beschrieben werden, weil sie durch jede modulierende Verstärkereinrichtung, die normal im Handel erhältlich ist, realisiert werden können, um eine Verstärkung und eine Modulation der Mikrowellenenergie, deren Frequenz f0 im wesentlichen bei 915 Mz liegt, zu gewährleisten.
Eine genauere Beschreibung der uretralen Aufbringungseinrichtung 31 wird in Verbindung mit den Fig. 5a bis 5c erfolgen.
Gemäß den vorstehend genannten Figuren besitzt die uretale Aufbringungseinrichtung in einer Sonde der Foley- Sondenart eine fadenförmige Antenne 311, die mit dem entsprechenden Wandler über eine Mikrowellen-Verbindungseinrichtung 3110a und ein Koaxialkabel 3110b verbunden ist. Die uretrale Aufbringungseinrichtung umfaßt weiterhin einen Wassereinlaßschlauch 12 und einen Wasserauslaßschlauch 313 in der Sonde, wobei das Wasser durch den Thermostabilisierungsblock 8 zugeführt wird, und die es erlauben, eine Zirkulation des Wassers, das die Rolle des Thermostabilisierungsfluids spielt, zu gewährleisten.
Wie man bei Beobachtung der Fig. 5b bemerken wird, besitzt die fadenförmige Antenne 311, die durch das Mikrowellenkabel 311 gebildet wird, einen Anschlag 3113, der mit einem vorgegebenen Abstand von dem Ende der fadenförmigen Antenne angeordnet ist und es erlaubt, die effektive Länge der fadenförmigen Antenne in der Sonde der Foley-Art einzustellen. Der Anschlag 3113 kann aus einem plastischen Material bestehen, das beispielsweise auf das Mikrowellenkabel 3110b aufgeklebt ist.
Wie es auch in der Fig. 5b dargestellt ist, wird man bemerken, daß die fadenförmige Antenne 311 durch das Koaxialkabel gebildet wird, das aufeinanderfolgend an seinem Ende in dem Sinn einer direkten Übertragung der Mikrowellenenergie aufweist einen Abschnitt 3111 der Länge h, in dem die Abschirmung des Koaxialkabels aufgehoben worden ist, wobei die zentrale Ader des Koaxialkabels in diesem Abschnitt durch das dielektrische Material des Kabels abgedeckt ist. Ein Abschnitt 3112 der Länge h' ist durch die zentrale Seele des Koaxialkabels, welche vollkommen entblößt worden ist, gebildet. Die Längen h und h' sind als Funktion der Frequenz f0 der Trägerwelle der Mikrowellenenergie und die Größe der zu erwärmenden Zone bestimmt.
Man wird bemerken, daß im Hinblick auf gynäkologische Anwendungen die in Verbindung mit den Fig. 5a und 5b beschriebene Aufbringungseinrichtung in vorteilhafter Weise modifiziert werden kann, wie es in Fig. 5c dargestellt ist.
In diesem Fall sind die Abschnitte der Länge h und h' durch eine Abdeckung 3114 aus dieleketrischem Material abgedeckt, die eine Adaptierung der Impädanz der fadenförmigen Antenne gewährleisten.
Eine detaillierte Beschreibung einer Betriebsweise einer Anwendungsform des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, und insbesondere in dem Fall der Behandlung einer Prostataadänomie, wird in Verbindung mit den Fig. 6a bis c erfolgen.
In dem vorgenannten Fall umfaßt das Behandlungsverfahren nach der Implantation der rektalen und uretalen Aufbringungseinrichtungen 30, 31, wie es in Fig. 6a dargestellt ist, in der oder den adäquaten physiologischen Ausnehmungen insbesondere Schritte, die in einer Emission eines bestimmten Niveaus von Mikrowellenenergie in Richtung des oder der Aufbringungseinrichtungen 30, 31 und der Phasenmodulation der Trägerwelle der durch die aufeinanderfolgenden zwei Kanäle übertragenen Mikrowellenenergie gemäß einem bestimmten Modulationsprogramm, um das übertragene Energieniveau auf dem Niveau der zu behandelnden Zone Z zu modulieren, umfaßt.
Selbstverständlich wird man aus der Beobachtung der Fig. 6a verstehen, daß die zu behandelnde Zone Z die der Behandlung unterworfene Prostata einschließt, wobei diese Zone Z zwischen den beiden Aufbringungseinrichtungen nach der Implantation von den letzteren angeordnet ist.
Wie es in Fig. 6b dargestellt ist, erlaubt die Phasenmodulation, d. h. die Auswahl eines Wertes der Phase bezüglich des elektrischen Feldes, das durch die erste und die zweite Aufbringungseinrichtung, beispielsweise 30, 31 ausgestrahlt wird, auf dem Niveau der zu behandelnden Zone Z ein resultierendes elektrisches Feld ER zu erzeugen, dessen Amplitude der Relation ER = 2E.cos. genügt, was die Wirkung hat, daß die Aufbringung einer Mikrowellenenergie proportional zu dem Quadrat der vorgenannten Amplitude oder proportional zum Vierfachen der Amplitude des elektrischen Feldes, das durch eine der Aufbringungseinrichtungen abgestrahlt wird, erlaubt wird. Man erhält so eine sehr große Dynamik der effektiven Energie, die auf dem Niveau der zu behandelnden Zone Z aufgebracht wird, wobei diese Dynamik in einem Bericht 2 bezüglich der Dynamik der Energie, die in Abwesenheit der Modulation aufgebracht wird, besteht. Die programmierte Modulation der relativen Phase der Trägerwelle der Mikrowellenenergie und somit das elektrische Feld, das von jeder Aufbringungseinrichtung abgestrahlt wird, kann kontinuierlich oder durch diskrete schrittweise Erhöhungen bewirkt werden, um die Quantität der auf die zu behandelnde Zone Z aufgebrachte Energie und schließlich den Zuwachs der dieser Zone zugeführten Temperatur zu modulieren.
In der Fig. 6c ist als nicht einschränkendes Beispiel ein Evolutionsgesetz des Anstiegs der Temperatur der zu behandelnden Zone Z gegenüber einer konstanten Temperatur, die Tass bezeichnet ist, dargestellt, wobei die letztere durch periodische Emission von der einen und/oder der anderen Aufbringungseinrichtung 30, 31 gehalten werden kann.
Man wird selbstverständlich bemerken, daß einerseits die Regelungstemperatur Tass sowie die Steigung P oder das Konvergenzgesetz gegen diese Regelungstemperatur durch den Praktiker in der Funktion der betrachteten Aufbringung bestimmt werden.
Gemäß einem vorteilhaften Merkmal kann die Neigung P oder das Konvergenzgesetz zu der geregelten Temperatur in der Weise gewählt, daß sie einer monoton wachsenden Funktion der Temperatur als Funktion der Zeit entspricht, wobei die Temperaturanstieg zwischen 0,8ºC und 1,2ºC/min verstanden sind.
Vorzugsweise und gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung kann die abgestrahlte Leistung, die einer maximalen abgestrahlten elektrischen Leistung von 50 W entspricht, in einer solchen Weise eingestellt werden, daß sie für die Leistungsinkremente, die durch jede aufeinanderfolgende Strahlung aufgebracht wird, der Relation genügt:
ΔP = M. ΔT + N. ΔT theoretisch/ΔT erreicht.
Man wird sicher verstehen, daß in der vorstehenden Relation
ΔP das Leistungsinkrement darstellt, das durch die eine und/oder die andere der Aufbringungseinrichtungen 31 oder 30 geliefert wird,
M einen Proportionalitätskoeffizienten darstellt, der von der Zone und schließlich von dem zu behandelnden Organ und von den verwendeten Aufbringungseinrichtungen abhängig ist;
ΔT den Anstieg der Temperatur gegenüber einer vorherigen Messung mittels des Radiometers für zwei Referenzen darstellt,
N einen Proportionalitätsfaktor darstellt, der von dem Organ und den verwendeten Aufbringungseinrichtungen sowie von dem Temperaturanstiegsgesetz, das von dem Praktiker gewählt ist, abhängig ist,
ΔT theoretisch
ein im Mikrocomputer, der die Rechen- und Anzeigekonsole 7 bildet, gespeicherter Wert ist, wobei die gespeicherten Werte der betrachteten Anwendung entsprechen und für diese Anwendung eine Datenbasis zur Disposition für den Praktiker bilden, und
ΔT erreicht
die von dem Radiometer für zwei Referenzen zwischen zwei Temperaturmessen, die durch die Aufbringung einer vorgegebenen Mikrowellenenergiemenge getrennt sind, gemessene Differenz ist.
Man wird selbstverständlich bemerken, daß auf der Basis der vorgegebenen Daten die Werte M und N sowie die Werte, die das Temperaturanstiegsgesetz erstellen, eingeschlossen sind, wobei die Anordnung für den Praktiker zur Verfügung steht.
Man wird insbesondere bemerken, daß für die vorgegebenen Phasenverschiebungswerte der wärmste Punkt der zu behandelnden Zone Z sich entweder vor die Harnröhre oder hinter das Rektum unter Anrechnung der Dicke der Prostata verschiebt. Somit ist es möglich, für eine Prostata mit einem durch Sonographie bestimmten Volumen die unterschiedlichen Phasen und die Beziehung der Mikrowellenleistungen von jedem der Kanäle zu bestimmen, um eine maximale thermische Wirkung zu erzielen. Wenn beispielsweise die drei Kanäle eine Mikrowellenleistung in Phase liefern, wobei die Leistungen, die von jedem der Kanäle geliefert werden, identisch sind, liegt die wärmste Zone etwa mittig zwischen der Harnröhre und dem rektalen Wand.
Gemäß einer anderen Behandlungsform kann diese darin bestehen, die Phase der Trägerwelle, die von jedem der Kanäle und insbesondere von zwei aufeinanderfolgenden Kanälen geliefert wird, in der Funktion der Zeit variieren, und zwar entweder in kontinuierlicher Weise durch eine variable Phase zwischen 0 und 180º oder mit festen Phasenverschiebungswerten.
So kann eine Behandlungsart bestehen für:
t = 0 uretrale Aufbringungseinrichtung 31 Phase = 0
Kanal rektale Aufbringungseinrichtung 21 Phase = 0
Kanal rektale Aufbringungseinrichtung 20 Phase = 120
t = 4 sec
zyklische Permutation uretrale Phase = 120º,
wobei die anderen Phasen gleich 0º genommen werden.
Man wird bemerken, daß die Wahl der aufeinanderfolgenden Zeiten eine Funktion der Geometrie und des Volumens des zu behandelnden Organs und damit der Zone Z, welche der Hyperthermie ausgesetzt wird, ist. Diese Folge muß zwischen 3 und 9 sec genommen werden, um gemäß einer theoretischen Studie einen optimalen thermischen Effekt zu erzeugen.
Man wird bemerken, daß die Mehrkanal-Mikrowellenwandler es erlauben, die unterschiedlichen Aufbringungseinrichtungen zu wandeln, wobei diese entweder als Mikrowellenenergie-Aufbringungseinrichtung oder als Temperatursensoren oder -aufnehmer wirken. Beispielsweise ist es in einigen Fällen bevorzugt, die Gewebe mit einer der Aufbringungseinrichtungen, beispielsweise der rektalen Aufbringungseinrichtung, zu erwärmen und die Temperatur durch Radiometrie der uretralen Aufbringungseinrichtung und/oder einem der Kanäle der rektalen Aufbringungseinrichtung oder umgekehrt zu messen.
Es ist somit ein System für die innere Wärmebehandlung von bestimmten Körpern durch Aufbringung von Mikrowelle nenergie beschrieben worden, wobei das System wegen der Verwendung eines Radiometers mit zwei Referenztemperaturen es erlaubt, mit großer Präzision die Temperatur einer zu behandelnden Zone zu bestimmen. Weiterhin besitzt das System gemäß der vorliegenden Erfindung eine große Anwendungsflexibilität aufgrund der Tatsache, daß die Mikrowellen-Aufbringungseinrichtungen auch als Temperaturaufnehmer an der vorgenannten Bestrahlungsstelle durch Mikrowellenenergie. Die sehr große Anwendungsflexibilität des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch dank des Einsatzes einer Phasenmodulation der Mikrowellenenergie, die von zwei aufeinanderfolgenden Aufbringungseinrichtungen geliefert wird, erhalten, wobei diese Phasenmodulation es insbesondere dem Praktiker erlaubt, eine Verschiebung des wärmsten Punkts der behandelten Zone zu provozieren und damit spezifische Behandlungen der vorgenannten Zone vorzunehmen.

Claims

1. System für die innere Wärmebehandlung von bestimmten Körpern durch Aufbringung von Mikrowellenenergie auf eine zu behandelnde Zone, wobei dieses System aufweist

- einen Generator (1) für Mikrowellenenergie von einer ersten bestimmten Frequenz, wenigstens zwei Übertragungskanälen (20, 21; 20, 21, 22) für die Mikrowellenenergie, die durch den Generator (1) emittiert wird, wobei jeder Kanal es erlaubt, ein Mikrowellenbehandlungssignal zu erzeugen, das in der Amplitude gemäß einem bestimmten periodischen Modulationsgesetz in eine zweite bestimmte Frequenz moduliert ist, wobei die Trägerwellen der Mikrowellenenergie von zwei aufeinanderfolgenden Kanälen eine vorgegebene Phasenverschiebung aufweisen,

- wenigstens eine Mikrowellenaufbringungseinrichtung (30, 31), die jedem der wenigstens zwei Kanäle zugeordnet ist und es erlaubt, die Aufbringung von Mikrowellenenergie, welche durch die Kanäle zugeführt worden ist, auf bestimmte Punkte in der Nachbarschaft der zu behandelnden Zone (Z) zu gewährleisten,

- Mitteln (7) zur Berechnung und Anzeige der ausgestrahlten Mikrowellenleistungen und der momentanen Temperaturen der bestimmten Punkte der zu behandelnden Zone,

- ein Radiometer (4) für zwei innere Referenztemperaturen, das wahlweise mit der wenigstens einen Mikrowellenaufbringungseinrichtung pro Kanal verbunden ist, die Rolle eines Aufnehmers spielt und es erlaubt, die absolute Temperatur des entsprechenden bestimmten Punktes in der Umgebung der zu behandelnden Zone durch die Aufbringung von Mikrowellenenergie zu messen, dadurch gekennzeichnet, daß es auch aufweist

- ein Eichmodul (420) mit drei Ausgängen, das mit dem Radiometer (4) für zwei innere Referenzen verbunden ist,

- wobei ein erster Ausgang (421) des Eichmoduls mit einem elektrischen Kurzschluß in dem Mikrowellenfrequenzband des Radiometers verbunden ist,

- wobei ein zweiter Ausgang (422) des Eichmoduls mit einem ersten Widerstand, der auf einen bestimmten Wert in dem Frequenzband des Radiometers kalibriert ist, verbunden ist, wobei der Widerstand auf einer ersten Temperatur T1 bestimmten Wertes im Betrieb gehalten wird,

- wobei ein dritter Ausgang (4, 23) des Eichmoduls mit einem zweiten Widerstand verbunden ist, der auf denselben bestimmten Wert in dem Frequenzband des Radiometers kalibriert ist, wobei der zweite Widerstand im Betrieb auf einer bestimmten Temperatur T2 gehalten wird,

- einen Mehrkanal-Mikrowellenwandler (643), der es erlaubt, wahlweise eine der Mikrowellenaufbringungseinrichtungen (30, 31), die den Kanälen zugeordnet sind, oder einen der Ausgänge des Eichmoduls (420) an den Eingang des Mikrowellenwandlers, der den Meßeingang des Radiometers für zwei Referenzen bildet, anzuschließen.

2. System gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Radiometer für zwei Referenzen aufweist:

- einen ersten Mikrowellenwandler (43), der zwei Eingangskanäle, von denen der eine (43a) an den Ausgang einer Aufbringungseinrichtung (30, 31) unter der Zwischenschaltung eines Mehrkanal-Wandlers und der andere (43b) an den Mikrowellenkurzschluß angeschlossen ist, und einen Ausgang (43c), der an den einen oder den anderen der beiden Eingänge anschließbar ist, eine Richtungsgabel (411) mit drei aufeinanderfolgenden Kanälen, von denen der erste (411a) an den Ausgang des ersten Mikrowellenwandlers und der zweite (411b) an den Eingang einer elektronischen Mikrowellenbehandlungsan ordnung (414, 415, 416, 417) angeschlossen ist, wobei der dritte Kanal (411c) einen Referenzeingang bildet, aufweist,

- wenigstens zwei Quellen (47, 48) für innere Bezugstemperaturen und einen zweiten Mikrowellenwandler (49) mit wenigstens zwei Eingangskanälen, die jeweils an einen Ausgang der wenigstens beiden Bezugsquellen (47, 48) angeschlossen sind, und einem Ausgang, der mit dem dritten Bezugseingang der Richtungsgabel (411) verbunden ist, wobei die elektronische Behandlungsanordnung aufweist:

- eine Synchronisationsteuerschaltung (417), die sowohl auf den ersten Mikrowellenwandler als auch auf den zweiten Mikrowellenwandler einwirkt, um wenigstens vier aufeinanderfolgende unterschiedliche Ausgangssignale zu erhalten, wobei jedes der wenigstens vier Signale einer der wenigstens vier Möglichkeiten der Verbindung der beiden Mikrowellenwandler, der erste mit zwei Eingangskanälen und der zweite mit wenigstens zwei Eingangskanälen, entspricht,

- eine Mikrowellenerfassungseinrichtung (415) mit einem Eingang, der unter Zwischenschaltung eines Mikrowellenverstärkers (414) an den Ausgang der Richtungsgabel angeschlossen ist,

- eine Signalabtast-Schaltung (416), die mit dem Ausgang der Mikrowellenerfassungseinrichtung verbunden ist und abgetastete Werte der durch die Mikrowellenerfassungseinrichtung gelieferten Signale den Rechen- und Anzeigemitteln zuführt, wobei die Rechenmittel unter der Steuerung der Steuerungs- und Synchronisationsschaltung es erlauben, ausgehend von den erfaßten Werten der wenigsten vier aufeinanderfolgenden Signale die Temperatur auf der Höhe der Aufbringungseinrichtung unabhängig von dem Reflexionskoeffizienten der Aufbringungseinrichtung gegenüber der zu behandelnden Zone und von Verlusten der Mikrowellenwandler und der Verbindungskabel zu berechnen.

3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in dem Fall der Behandlung eines lebenden Gewebes wie der Prostata aufweist:

- einen ersten (20), einen zweiten (21) und einen dritten (23) Übertragungskanal, die parallel an den Ausgang des Mikrowellenenergiegenerators (1) angeschlossen sind,

- eine erste (30) und eine zweite (31) Mikrowellenaufbringungseinrichtung, wobei die erste Mikrowellenaufbringungseinrichtung, die rektale Aufbringungseinrichtung, einerseits direkt mit dem Ausgang des ersten Kanals und andererseits wahlweise mit dem Ausgang des zweiten Kanals oder dem Meßeingang des Radiometers für zwei Referenzen unter Zwischenschaltung eines ersten und eines zweiten Mehrkanal-Mikrowelllenwandlers angeschlossen ist, und wobei die zweite Aufbringungseinrichtung, die uretrale Aufbringungseinrichtung, wahlweise einerseits mit dem Ausgang des dritten Kanals oder andererseits dem Meßeingang des Radiometers für zwei Referenzen unter Zwischenschaltung des ersten Mehrkanal-Wandlers und eines zweiten Mehrkanal- Wandlers angeschlossen ist.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Aufbringungseinrichtungen (30, 31) thermostabilisiert sind.

5. System nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die rektale Aufbringungseinrichtung (30) in der Lage ist, durch einen gegenüber der Trägerwelle der Mikrowellenenergie phasenverschobenen Kanal und einen gegenüber dieser nicht phasenverschobenen Kanal mit Mikrowellenenergie versorgt zu werden, und daß die uretrale Aufbringungseinrichtung (31) durch einen gegenüber der Trägerwelle der Mikrowellenenergie phasenverschobenen Kanal mit Mikrowellenenergie versorgt wird, wobei die Zone Z der zu behandelnden Prostata während der Behandlung zwischen den beiden Aufbringungseinrichtungen (30, 31) angeordnet ist.

6. System nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten (21) und dritten (22) Kanäle jeweils eine programmierbare Phasenschieberschaltung (210, 211) der Trägerwelle der zu den entsprechenden Aufbringungseinrichtungen übertragenen Mikrowellenenergie aufweisen, die es erlauben, die Phase der durch die aufeinanderfolgenden beiden Kanäle übertragenen Mikrowellenenergie gegenüber der Trägerwelle gemäß einem bestimmten Modulationsprogramm zu modulieren, um das in den Bereich der zu behandelnden Zone Z oder eines Teils von dieser übertragene Energieniveau zu modulieren und für die letztere eine geregelte Temperatur zu erhalten.

7. System nach dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die programmierte Modulation der Phase gegenüber der Trägerwelle der Mikrowellenenergie kontinuierlich oder durch bestimmte Schritte bewirkt wird.

8. System nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung (p) oder das Konvergenzgesetz zu der geregelten Temperatur in der Weise gewählt ist, daß sie einer monoton wachsenden Funktion der Temperatur als Funktion der Zeit entspricht, wobei die Temperaturanstiege zwischen 0,8ºC und 1,2ºC pro Minute verstanden werden.

9. System nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenmodulation gegenüber der Trägerwelle der durch die beiden aufeinanderfolgenden Kanäle übertragenen Mikrowellenenergie entweder kontinuierlich durch eine variable Phase zwischen 0º und 180º oder mit festen Phasenverschiebungswerten bewirkt wird.

10. System nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite uretrale Aufbringungseinrichtung (31) in einer Sonde der Foley-Sondenart umfaßt

- eine fadenförmige Antenne (311), die mit dem entsprechenden Mehrkanal-Wandler durch eine Mikrowellenverbindungseinrichtung und ein Koaxialkabel verbunden ist,

- einen Wassereinlaßschlauch (312) und einen Wasserauslaßschlauch (313) in der Sonde, die es erlauben, eine Wasserzirkulation zu gewährleisten.

11. System nach dem Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die fadenförmige Antenne (311) einen Anschlag (311.3) aufweist, der mit einem vorgegebenen Abstand von dem Ende der fadenförmigen Antenne angeordnet ist und es erlaubt, die effektive Länge der fadenförmigen Antenne in der Sonde der Foley-Art einzustellen.

12. System nach dem Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die fadenförmige Antenne (311) durch das Koaxialkabel gebildet wird, das aufeinanderfolgend an seinem Ende in dem Sinn einer direkten Übertragung der Mikrowellenenergie aufweist:

- einen Abschnitt (3111) der Länge h, in dem die Abschirmung des Koaxialkabels aufgehoben worden ist, wo bei die zentrale Ader des Koaxialkabels in diesem Abschnitt durch das dielektrische Material des Kabels abgedeckt ist,

- einen Abschnitt (312) der Länge h', der durch die zentrale Seele des Koaxialkabels, welche vollkommen entblößt worden ist, gebildet wird, wobei die Längen h und h' als Funktion der Frequenz f0 der Mikrowellenenergie bestimmt sind.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Hinblick auf gynäkologische Anwendungen die Abschnitte der Länge h und h' durch eine Abdeckung aus dielektrischem Material abgedeckt sind, die eine Adaptierung der Impedanz der fadenförmigen Antenne gewährleisten.

14. Verfahren der Kalibrierung und der Eichung eines Systems zur inneren Behandlung von bestimmten Körpern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es vor/oder während des Vorgangs der Behandlung umfaßt:

a) - daß der Meßeingang des Radiometers (4) für zwei Referenzen an den ersten Ausgang (421) des Eichmoduls (420) angeschlossen wird, wodurch der Meßeingang des Radiometers für zwei Referenzen in Kurzschluß gebracht wird,

- daß der zweite Mehrkanal-Wandler (49) des Radiometers für zwei Referenzen auf die erste TR1 und dann auf die zweite TR2 Bezugstemperatur eingestellt wird,

- daß die entsprechenden Werte Vo1, Vo2 des von der Signal-Abtastschaltung gelieferten Signals gemessen und gespeichert wird,

b) - daß der Meßeingang des Radiometers für zwei Referenzen mit dem zweiten Ausgang (422) des Eichmoduls verbunden wird, wobei der Meßeingang mit dem Widerstand vorgegebenen Wertes verbunden wird, der auf einer Temperatur T1 vorgegebenen Wertes gehalten ist,

- daß der zweite Mehrkanal-Wandler des Radiometers für zwei Referenzen auf die erste TR1 und dann auf die zweite TR2 Bezugstemperatur eingestellt wird,

- daß die entsprechenden Werte v11 und dann v12 des von der Signal-Abtast-Schaltung gelieferten Signals gemessen und gespeichert werden,

c) - daß der Meßeingang des Radiometers für zwei Referenzen mit dem dritten Ausgang (423) des Eichmoduls verbunden wird, wobei der Meßeingang mit dem Widerstand vorgegebenen Wertes, welcher auf der Temperatur T2 vorgegebenen Wertes gehalten wird, verbunden ist,

- daß der zweite Mehrkanal-Wandler des Radiometers für zwei Referenzen erst auf die erste TR1 und dann auf die zweite TR2 Bezugstemperatur eingestellt wird,

- daß die entsprechenden Werte V21, V22 des von der Signal-Abtast-Schaltung (416) gelieferten Signals gemessen und gespeichert werden,

d) - daß das System aus linearen Gleichungen, das die gespeicherten Werte Vo1, Vo2; V11, V12; V21, V22 verbindet, gelöst wird, wobei die Werte jeweils eine Relation der Form verifzieren

Vij = K.ΔF(a.K2 · T · (1-ρ) + Tcab.K2(1-a).(1-ρ) - a²ρ + TRj(a²+K22. ρ-K²1)

wobei

Vij den vorgenannten gespeicherten Wert bezeichnet,

K das Produkt der Leistung G der Kette mit der Boltzmannkonstante KB bezeichnet,

ΔF den Durchlaßbereich des Radiometers für zwei Referenzen bezeichnet,

TRj sowohl die erste TR1 als auch die zweite TR2 Bezugstemperatur bezeichnet,

K1 und K2 die Verlustkoeffizienten des ersten Mikrowellen-Wandlers des Radiometers für zwei Referenzen für die betrachteten Kanäle 1 und 2 bezeichnen,

a die Verluste des Kabels bezeichnet, was es erlaubt, die Verbindung zwischen dem Meßeingang des Radiometers für zwei Referenzen und den unterschiedlichen Eingängen des Kalibrierungs- oder Eichmoduls herzustellen,

Tcab die Temperatur des Verbindungskabels mit ρ = 0 bei der Verbindung des Eingangs des Radiometers mit dem zweiten oder dritten Eingang und dem entsprechenden Widerstand bestimmten Wertes des Eichmoduls und mit ρ = 1 bei einer Verbindung des Eingangs des Radiometers an den ersten Eingang und an den Kurzschluß des Eich- oder Kalibrierungsmoduls bezeichnet.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Temperaturen T1 und T2, auf denen die Widerstände des Kalibrierungs- oder Eichmoduls (420) gehalten werden, einstellbar sind, wobei der Kalibrierungsvorgang umfaßt:

a') daß der vorher genannte Abschnitt a) ausgeführt wird,

b') daß die vorherigen Abschnitte b) oder c) bezüglich der Bezugstemperaturen TR1 und dann TR2 ausgeführt werden, wobei die einstellbare Temperatur T1 oder T2 progressiv in der Weise eingestellt wird, daß ein Wert 0 für die entsprechenden Werte V11, V12 oder V21, V22, welche von der Signal-Abtast-Schaltung für die entsprechenden Werte geliefert werden, erhalten werden, wobei die 0-Temperaturen TRZ1, TRZ2, die einstellbaren Temperaturen T1 bwz. T2 einer Relation der Art genügen:

TRZj = (TRj.K1² - Tcab.K2(1-a) + Voj)/(a.K2.KΔF), wobei

j den Indice bezeichnet, der den Wert 1 oder 2 annehmen kann,

K = G.KB