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Ein
Thermometerimplantat – insbesondere nützlich bei
medizinischen Diagnose- und
bei therapeutischen Verfahren – weist
einen Thermometerkörper
auf, der ein Fluid enthält,
welches sich auf eine Fluidlänge
ausdehnt und zusammenzieht, die eine Zieltemperatur zu einer Zielzeit
angibt und die in einem Körper
platziert ist, in welchem die Fluidlänge zur Zielzeit nicht sichtbar
ist, wobei die Fluidlänge
zur Zielzeit außerhalb
des Körpers
gemessen wird.
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Wenn
beispielsweise ein krebsartiger Tumor mittels Hyperthermie oder
Kryotherapie behandelt wird, dann ist es sehr wichtig, die Temperatur
in dem Tumor zu kontrollieren, zu steuern oder zu regeln, wie auch
die Temperatur in dem gesunden Gewebe. Da vorhandene Temperatursensoren
für diese
Aufgabe nicht geeignet sind, sind Fachleute seit langem auf der
Suche nach neuen Wegen, um die Temperatur in derartigen Fällen zu
messen.
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Ein
implantierter Reflektor, der ein Mikrowellensignal als eine Funktion
der Temperatur reflektiert, wird durch Nowogrodzki in der
US-PS 4,138,998 gezeigt.
Ein implantiertes Element, welches eine Temperatur abhängig von
den kernmagnetischen Resonanzeigenschaften besitzt, wird von Taicher
in der
US-PS 5,109,853 gezeigt.
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Die
US-PS 4,036,060 offenbart
ein Verfahren zur Temperaturmessung und eine Sonde, wobei die Temperatursonde
einen Kanal und eine Kugel einschließt und der Kanal an einem Ende
durch die Kugel abgeschlossen wird. Der Kanal und die Kugel enthalten
ein Fluid. Die Sonde schließt
einen Nachrichtenkanal in der Form von optischen Fasern ein, die verwendet
werden können,
um Informationen an einen entfernten Standort für eine Fernmessung der Temperatur
der Sonde zu übertragen.
Ein Lichtstrahl wird längs
einer Faser in die Sonde gesandt und wird durch das Fluid zurück und nach
Außen
durch die andere Faser zu einem entfernten Standort reflektiert. Die
Intensität
des reflektierten Lichts wird dann verglichen mit der des anfänglichen
Lichts, um die Temperatur der Sonde zu bestimmen.
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Die
französische
Patentanmeldung
FR 2199589 offenbart
ein Thermometer, das einen Kanal und eine Kugel aufweist, wobei
der Kanal an einem Ende von der Kugel abgeschlossen wird. Der Kanal und
die Kugel enthalten ein Fluid. Das Thermometer schließt einen
Mechanismus ein, der die Fluidlänge so
festhält,
dass die Fluidlänge
sich nicht ändert, nachdem
der Mechanismus aktiviert ist, wodurch er eine Messung der Fluidlänge ermöglicht,
nachdem die Temperatur gefallen ist.
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Die
dargestellte Erfindung stützt
sich auf die Entdeckung, dass kleine Thermometer mit sich ausdehnendem
Fluid mit Eigenschaften hergestellt werden können, die dieses seit langem
bestehende Problem lösen.
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Eine
Form der Erfindung des Thermometerimplantats weist einen Thermometerkörper auf,
welcher Thermometerkörper
einen Kanal und eine Thermometerkugel einschließt, wobei der Kanal von der Thermometerkugel
an einem Ende abgeschlossen wird, wobei der Kanal und die Thermometerkugel
ein Fluid enthalten, welches Fluid in der Lage ist, längs des
Kanals auf eine Fluidlänge
zu expandieren und zu kontrahieren, die funktionell in Bezug auf
eine Zieltemperatur der Thermometerkugel zu einer Zielzeit steht,
dadurch gekennzeichnet, dass das Thermometer einen Triggermechanismus
einschließt,
der aus einem Abstand heraus aktivierbar ist und welcher die Fluidlänge so festhält, dass
die Fluidlänge
sich nicht ändert,
nachdem der Triggermechanismus aktiviert ist, wodurch er eine Messung
der Fluidlänge, welche
nicht zu der Zielzeit sichtbar ist, außerhalb des Körpers einer
Versuchsperson ermöglicht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
einen Querschnitt einer Grundform eines Thermometerimplantats.
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2 zeigt
einen Querschnitt einer alternativen Form eines Thermometerimplantats,
bei dem der Kanal gefaltet ist und eine sich ändernde Kanalfläche besitzt.
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3 zeigt
einen Querschnitt einer weiteren alternativen Form eines Thermometerimplantats
mit einem Triggermechanismus.
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4 zeigt
ein mehrkomponentiges Thermometerimplantat in einem differentiellen
Thermometeraufbau.
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Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsbeispielen
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Ein
Querschnitt einer Grundform 10 eines Thermometerimplantats
ist in der 1 dargestellt. Die Grundform
weist einen Thermometerkörper 15 auf,
der einen Kanal 11 einschließt, welcher an einem Ende mit
einer Thermometerkugel 12 mit einem in der Kugel und dem
Kanal enthaltenen Fluid 13 abgeschlossen ist. Wenn die
Temperatur der Thermometerkugel ansteigt oder fällt, expandiert und kontrahiert das
Fluid 13 längs
des Kanals zu einer Fluidlänge 14, die
funktionell in Bezug auf eine Zieltemperatur der Thermometerkugel
zu einer Zielzeit steht. Die Zielzeit ist eine Zeit, zu der Temperaturdaten
gewünscht
sind, und die Zieltemperatur ist eine Temperatur der Thermometerkugel
zu der Zielzeit.
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Die
Abmessungen eines beispielhaften Thermometerimplantats, das in lebendes
Gewebe implantiert werden kann – beispielsweise
durch die Verwendung von üblichen
Biopsie-Verfahren – sind eine
Länge des
Thermometers von 20 mm, ein Innendurchmesser des Kanals von 50 μm, eine Länge der Thermometerkugel
von 5 mm, ein Innendurchmesser der Thermometerkugel von 0,75 mm,
ein Außendurchmesser
der Thermometerkugel von 1,25 mm, ein Außendurchmesser des Thermometers
abseits von der Thermometerkugel von 90 μm. Ein geeignetes Fluid in einem
Thermometer mit diesen Abmessungen wird sich längs des Kanals um ungefähr 1 mm/°C ausdehnen
beziehungsweise expandieren. Falls daher zum Beispiel eine Genauigkeit
von 0,3 °C benötigt wird,
muss die Fluidlänge
mit einer Genauigkeit von 0,3 mm gemessen werden. Diese Empfindlichkeit
ist diejenige, die bei Hyperthermiebehandlungen von krebsartigen
Tumoren benötigt
wird. Kleinere und größere Thermometer
können
nach Bedarf für spezielle
Anwendungen mit mehr oder weniger strengen Anforderungen an Größe und Empfindlichkeit hergestellt
werden.
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Die
Erfindung ist auch für
solche Fälle
passend, bei denen Thermometer in einem Untersuchungskörper angeordnet
werden, der kein lebendes Gewebe ist. Wenn allerdings der zu untersuchende Körper in
oder alternativ beabsichtigt zur Verwendung in einem lebenden Menschen
ist, bedeutet dies notwendigerweise, dass die Eigenschaften des
Thermometerkörpers
und die Eigenschaften des Fluids verschiedenen Anforderungen genügen müssen, die in
maßgeblichen
Vorschriften aufgeführt
sind. In den vereinigten Staaten wären dies die Bestimmungen der
U.S. Food and Drug Administration. In anderen Ländern wären dies die Bestimmungen von
entsprechenden Behörden.
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Der
Thermometerkörper
wird in einem Untersuchungskörper
angeordnet, von welchem die Fluidlänge zur Zielzeit nicht sichtbar
ist. Das bedeutet, dass zur Zielzeit die Fluidlänge nicht mit einer Genauigkeit
gemessen werden kann, die für
eine Anwendung benötigt
wird, wie beispielsweise oben beschrieben, unter Verwendung von
sichtbarem Licht. Diese Bedeutung schließt den üblichen Fall aus, bei dem ein
Thermometer aus einem Körper
entnommen und die Fluidlänge
dann gemessen wird, da in diesem üblichen Fall das Fluid sich
ausdehnen und zusammenziehen wird, wenn die Temperatur der Thermometerkugel
sich außerhalb
des Untersuchungskörpers ändert und
die Fluidlänge
wird die Temperatur der Thermometerkugel außerhalb eines Untersuchungskörpers zu
einer Zeit anzeigen, die nach der Zielzeit liegt.
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Daher
muss die Fluidlänge
zu der Zielzeit außerhalb
des Untersuchungskörpers
gemessen werden, beispielsweise durch das Projizieren eines Bildes
der Fluidlänge
außerhalb
des Körpers
zur Zielzeit. Die Eigenschaften des Thermometerkörpers und die Eigenschaften
des Fluids, die miteinander eine mögliche Messung der Fluidlänge außerhalb des
Körpers
ermöglichen,
und eine Vorrichtung, die verwendet wird, um das Bild einer Fluidlänge außerhalb
eines Untersuchungskörpers
zu projizieren und die verwendet wird, um das Bild der Fluidlänge zu messen,
zusammen mit Verfahren zum Kalibrieren dieser Messung sind angegeben
in der zum Anmeldezeitpunkt anhängigen
Internationalen Patentanmeldung PCT/US98/27316.
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Die
Eigenschaften des Thermometerkörpers und
die Eigenschaften des Fluides können
gemeinsam ausgewählt
werden, um das Verfahren und die verwendete Vorrichtung so anzupassen,
dass eine Fluidlänge
außerhalb
eines Untersuchungskörpers gemessen
wird. In dem Fall eines Röntgenstrahlverfahrens
und einer in der oben genannten Druckschrift dargestellten Vorrichtung
werden beispielsweise resorbierbare Laktidpolymere beispielsweise
die benötigten
Eigenschaften des Thermometerkörpers
zur Verfügung
stellen können,
wie auch einige andere Substanzen, und lohexol kann als ein Röntgenstrahlkontrastmittel
beispielsweise die benötigten
Eigenschaften für
das Fluid zur Verfügung
stellen, wie dies auch einige andere Substanzen können.
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In
der 2 ist ein Querschnitt einer alternativen Form
eines Thermometerimplantats dargestellt. Hier ist ein Kanal 11a,
der durch einen Thermometerkörper 15a eingeschlossen
ist und der an einem Ende durch eine Thermometerkugel 12a abgeschlossen
wird, mit einem Fluid 13a in der Thermometerkugel enthalten
und der Kanal ist so gefaltet, dass die Länge des Kanals 13a erheblich
ansteigt, bei einem kleinen Anstieg in der Gesamtgröße des Thermometerkörpers. Eine
spiralähnliche
Faltung ist dargestellt, aber andere Faltungen wie beispielsweise
helikale Faltungen und balgförmige
Faltungen können
verwendet werden.
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In 3 ist
eine Form eines Thermometerimplantats mit einem Triggermechanismus
dargestellt. Diese Form ist an Anwendungen angepasst, bei denen
die Temperatur der Thermometerkugel zu einer Zielzeit gemessen werden
muss, bei der jedoch zu einer Zielzeit ein Bild der Fluidlänge nicht
außerhalb
des Körpers
projiziert wird. Wenn der Triggermechanismus zur Zielzeit aktiviert
wird, dann hält
der Triggermechanismus das Fluid in dem Kanal bei der Fluidlänge fest,
welche die Temperatur der Thermometerkugel zur Zielzeit anzeigt.
Diese festgehaltene Fluidlänge
kann zu einem späteren
Zeitpunkt durch das Projizieren eines Bildes der Fluidlänge außerhalb
des Untersuchungskörpers
gemessen werden. Die getriggerte Form des Thermometerimplantats kann
auch aus dem Untersuchungskörper
entnommen werden, nachdem die Fluidlänge festgehalten worden ist,
und die Fluidlänge
wird dann außerhalb des
Körpers
gemessen, weil die Fluidlänge
immer noch die Zieltemperatur der Thermometerkugel innerhalb des
Untersuchungskörpers
zu einer Zielzeit anzeigt, zu der die Fluidlänge festgehalten wurde.
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In
der getriggerten Form schließt
der Thermometerkörper 15b einen
Kanal 11b ein, der an einem Ende durch eine Thermometerkugel 12b mit
einem in der Kugel und dem Kanal enthaltenen Fluid 13b abgeschlossen
ist. In einer Form eines Triggermechanismus weist die Termometerkugel
auch eine Austrittskammer 112 auf, die mit der Hauptkammer der
Kugel über
einen Austrittskanal 111 verbunden ist, sodass das Fluid
in der Hauptkammer in die Austrittskammer austreten kann, wenn eine
Dichtung 121, die quer über
den Austrittskanal abgedichtet ist, zur Zielzeit entfernt wird.
Wenn das Fluid in der Hauptkammer austritt, dann verbleibt das Fluid
in dem Kanal 11b an seinem Platz mit einer Länge, die die
Temperatur der Thermometerkugel anzeigt, wenn die Dichtung 121 entfernt
wurde.
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Eine
Form eines aus einem Abstand heraus aktivierten Triggermechanismus
weist einen Magneten 122 rund um den Austrittskanal 111 auf,
der eine ferromagnetische Dichtung 121 mit einem ferromagnetischen
Flüssigkeitsdichtungsmittel 123 an
ihrem Platz hält,
und eine externe Spule (nicht dargestellt), die bei einer Versorgung
mit Energie den Magneten 122 entmagnetisiert, sodass die
Dichtung 121 und das Dichtungsmittel 123 sich
von dem Austrittskanal entfernen.
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In
einigen Fällen
wird es gewünscht,
den Weg zwischen dem Kanal und der Thermometerkugel zu blockieren,
wenn die Dichtung 121 geöffnet wird. Ein Weg, um dies
vorzunehmen, ist es, eine Kanaldichtung 132 vorzusehen,
die an dem Thermometerkörper
mittels eines Armes 131 angebracht ist und die durch einen
Kanalmagneten 133 offengehalten wird. Wenn der Kanalmagnet 133 durch
das Versorgen der externen Spule mit Energie entmagnetisiert wird,
dann bewegt sich der Arm 131, der so vorgespannt ist, dass
er die Kanaldichtung quer zum Kanal bewegt, die Kanaldichtung 132 in
einen Sitz 134 und verschließt so den Weg zwischen dem
Kanal und der Hauptkammer der Thermometerkugel.
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Ein
erstes getriggertes Thermometerimplantat kann von einem ersten entmagnetisierten
externen Magnetfeld getriggert werden, ohne dass ein zweites Thermometerimplantat
getriggert wird, welches später
durch ein zweites, größeres entmagnetisierendes
externes Magnetfeld getriggert werden kann. Jedes von mehreren getriggerten
Thermometern kann daher in ausgewählter Form zu aufeinanderfolgenden
Zeitpunkten durch das Zuführen
von Energie zu der externen Spule getriggert werden, um die Magnetfelder
zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten zu verstärken.
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Andere
Formen für
einen Triggermechanismus werden für Fachleute hiernach offensichtlich sein.
Das Hinzufügen
einer gut bekannten eingeschnürten
Region zu dem Kanal wird beispielsweise ein getriggertes Maximum-Thermometerimplantat
ergeben.
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In
der 2 ist eine andere Variante gezeigt, welche in
eine beliebige Form eines Thermometerimplantats eingebracht werden
kann. In diesem Falle ist ein Kanalabschnitt 11'a vorgesehen,
der eine schmalere Fläche
als der verbleibende Bereich 11b des Kanal besitzt. Eine
sich verändernde
Fläche
längs des Kanals ändert die
Empfindlichkeit des Thermometerimplantats entsprechend. Dieses Thermometerimplantat
kann daher eine maximale Empfindlichkeit rund um einen kritischen
Wert einer Temperatur besitzen und eine geringere Empfindlichkeit
bei anderen Temperaturen.
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Zusammen
mit einem Thermometerimplantat kann zumindest ein folgendes Thermometerimplantat
in dem Untersuchungskörper
angeordnet werden. Jedes von diesen mehreren Thermometerimplantaten
kann von den anderen durch seine räumliche Position relativ zu
den anderen unterschieden werden. Auch kann jedes dieser mehreren
Thermometerimplantate durch einen Satz von Identifikationsmarkierungen
identifiziert werden.
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Ein
in der 1 gezeigter Satz von Markern 71 an dem
Thermometerkörper
ist an dem Kugelende des Thermometerkörpers und an Positionen abseits
von der Thermometerkugel angebracht. Sätze von Markern weisen unterschiedliche
Kombinationen von Markern auf und können als identifizierende Sätze von
Markern verwendet werden, um einen Thermometerkörper von einem folgenden Thermometerkörper zu
unterscheiden. Ein Marker in einem Satz kann auch als Kalibrierungsmarker
verwendet werden, um ein projiziertes Bild des Fluides zu kalibrieren.
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Die
dargestellten Marker sind als Knöpfe wiedergegeben,
aber verschiedene andere Markierungseinrichtungen können verwendet
werden, wie beispielsweise eingeschlossene Marker in dem Thermometerkörper. Die
Thermometerkugel 12 kann mit unterschiedlichen Formen gebildet
sein, die voneinander unterschieden werden können und dieses kann einen
Satz von Markern aufweisen, die den Platz des dargestellten Satzes 71 einnehmen.
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Ein
folgender Thermometerkörper
schließt einen
folgenden Kanal wie 11 ein, der an einem Ende durch eine
folgende Thermometerkugel ähnlich 12 abgeschlossen
ist. Die folgende Kugel und der folgende Kanal enthalten ein folgendes
Fluid ähnlich 13,
welches sich längs
des folgenden Kanals zu einer folgenden Fluidlänge ähnlich 14 ausdehnt,
welches eine Funktion einer folgenden Zieltemperatur der folgenden
Thermometerkugel zu einer folgenden Zielzeit ist, wobei die folgende
Zielzeit die gleiche wie die Zielzeit sein kann.
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Eine
alternative, mehrkomponentige Form eines Thermometerimplantats,
welches zumindest die Elemente der Grundform eines Thermometerimplantats
wie in der 1 dargestellt besitzt, abgesehen
davon, dass der Satz von Markern weggelassen werden kann, schließt auch
zumindest eine folgende Thermometerkugel und einen folgenden Kanal
ein, die ein folgendes Fluid enthalten, wobei die folgende Thermometerkugel
etwa wie 12 ist, der folgende Kanal etwa wie 11 ist,
und das folgende Fluid etwa wie 13 ist und sich längs eines
folgenden Kanals auf eine Fluidlänge ähnlich wie 14 ausdehnt,
die funktionell in Bezug auf eine folgende Zieltemperatur der folgenden
Thermometerkugel zu einer folgenden Zielzeit ist, die die gleiche
wie die Zielzeit sein kann. Wenn das mehrkomponentige Thermometer
in einem Untersuchungskörper
angeordnet ist, dann sind die mehreren Fluidlängen außerhalb des Körpers zu messen,
zum bestimmen der mehreren Temperaturen der Kugeln.
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Eine
differentielle Unterform der mehrkomponentigen Form der in der 4 gezeigten
Thermometerimplantate ist geeignet, um leicht Monitorveränderungen
in der Temperatur eines abnormen Gewebes relativ zu einem benachbarten
gesunden Gewebe zu überwachen.
Hier schließt
der Thermometerkörper 15c eine
Thermometerkugel 212 ein, die einen Kanal 211 abschließt und die
folgende Thermometerkugel 312 einschließt, die den folgenden Kanal 311 abschließt, wobei
der Kanal und der folgende Kanal gemeinsam einen fortgesetzten zusammenhängenden
Kanal bilden.
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Ein
beweglicher Kolben 214 – der von Dichtungsmitteln 216 und 316 begleitet
sein kann – läuft in diesem
zusammenhängenden
Kanal, der die Ausdehnung und das Zusammenziehen des Fluides von dem
Ausdünnen
und Zusammenziehen des folgenden Fluides trennt, mit einem Verhältnis der
Fluidlänge
zur folgenden Fluidlänge
zur Zielzeit, das funktionell in Bezug auf ein Verhältnis einer
Zieltemperatur der Thermometerkugel zu einer folgenden Zieltemperatur
der folgenden Thermometerkugel zur Zielzeit steht.
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Wenn
das Fluid und das folgende Fluid Gase sind, dann geben die Fluideigenschaften
und die Eigenschaften des Folgefluides ein akustisches Bild, das
gut zum Projizieren der Bilder der Fluidlänge und der Länge des
folgenden Fluids außerhalb
des Körpers
geeignet ist. Die Marker 271 und 371 können eingeschlossen
werden, sodass die Position des Kolbens 214 relativ zu
den Thermometerkugeln auf einem außerhalb des Körpers projizierten
Bild leicht gemessen werden kann. Die Position des Kolbens kann
auch bestimmt werden, um Effekte, auf einem elektrischen Schaltkreis
außerhalb
des Körpers
zu messen.
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Andere äquivalente
Formen für
die Thermometer werden hiernach für Fachleute offensichtlich werden.
Daher ist diese Erfindung nicht begrenzt auf die dargestellten und
hier beschriebenen speziellen Beispiele.