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Anordnung zur diathermischen Bestrahlung Die Erfindung betrifft eine
Anordnung zur diarthermischen Bestrahlung unter Brennmpunktbildung in dem zu behandelnden
Körperteil.
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Bei den allgemein verwendeten Diatehermiegeräten wird die Kurzwellenstrahlung
zwischen zwei Elektroden durch den zu behandelnden Körper geschickt, die im allgemeinen
Plattenform haben.
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Selbst bei ungestörter Ausbreitung, des elektrischen Feldes zwischen
den Platten kann man daher nur von einer etwa gleichmäßigen Bestrahlung der innerhalb
Ides Umfangs der Platten liegenden Körperteile sprechen. Man hat versucht, durch
die Formgebung der an die zu bestrahlenden Körper angelegten Platten einen gewissen
Einfluß auf das elektrische Feld und damit auf den Verlauf der Strahlen zwischen
den Elektroden zu nehmen. Es ist jedoch auch in solchen Fällen höchstens zu erreichen,
daß die Strahlendichte an der Oberfläche der kleineren Elektrode den größten Wert
hat, während sie in dem dazwischenliegenden bestrahlten Körper diesen Wert nirgends
erreichen kanne Es sind ferner Anordnungen bekanntgeworden, bei denen der u behandelnde
Körper dem Strahlenfeld einse Strahlers für elektromagnetische Wellen ausgesetzt
ist. Zur Brennpunktbildung in dem zu behandelnden Körperteil ist der Strahler mit
einem als Hohlspiegel ausgebildeten Reflektor versehen, der die Strahlung in die
gewünschte Richtung zum Behandlungsobjekt lenken und in diesem unter Brennpunktiblidng
im Körper verdichten soll. Die bekannten Strahler mit Hohlspiegelreflektoren haben
aber den Nachteil, daß immer nur ein Teil der insgesamt von dem Strahl er aus-
gehenden
Energie durch den EReflektor auf den zu bestrahlenden Körper gelenkt ist, während
ein anderer vom Strahler ausgehender Teil diffus abgestrahlt wird und z. B. an dem
zu behandelnden Körper vorbeiläuft oder unter Umständen unkontrollierbare Bestrahlungen
von Körperstellen verursacht, die der Bestrahlung nicht ausgesetzt werden sollen.
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Zur Behebung dieser Schwierigkeiten ast die Anordnung zur diathermischen
Bestrahlung unter Brennpunkt. bildung in dem zu behandeln, den Körperteil gemäß
der Erfindung so ausgebildet, daß zur Fokussierung, der Strahlen Sammellinien für
elektromagnetische Wellen dienen, die derart im Strahlengang angeordnet sind, daß
dies gesamte Strahlungsenergie durch die Linsen hindurchtreten muß, und im wesentlichen
auf den zu behandelnden Körperteil konzentriert wird.
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Linsen zur Veränderung der Strahlungsrichtung von elektromagnetischen
Wellen sind an sich bei Einrichtungen zur drahtlosen nachrichtenübertragung bekannt,
jedoch. dienen, diese doft nicht zur Brennpunktbildung der Strahlen, sondern die
erzeugten Strahlen werden durch die Linsen entweder so gerichtet, daß sie parallel
verlaufen oder zum Divergieren gebracht werden.
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Sammellinsen zur Konzentrierung der elektromagnetischen Wellenenergie
in einem Behandlungsobjekt können entweder in an sich bekannter Weise als Hohlleiter
aufgebaut sein, also z. B. aus quadratischen Fächern, deren Tiefe durch die Linsenoberfläche
bestimmt wird, oder aus dielektrischen Stoffen hergestellt sein, in die Metallkörper-
nach einem gewissen Plan eingelegt sind. Die Linsen der erstgenannten Art haben,
wenn sie Sammellinsen darstellen sollen, konkave, die Linsen der zweiten Art im
gleichen Fall konvexe Linsenflächen. Sie wirken in ähnlicher Weise wie die in der
Optik verwendeten Glaslinsen infolge der Tatsache, daß die elektromagnetischen Wellen
in ihnen andere Geschwindigkeiten besitzen, als in dem sie umgebenden Medium.
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Durch die Verwendung von Sammellinsen zur Konzentrierung der elektromagnetiwchen
Strablung im Behandlungsobjekt läßt sich nun im Gegensatz zu den bekannten Hohlspiegelanordnungen
erreichen, daß die gesamte, vom Strahler abgegebene Energie mit besonders hohem
jNutzeffekt an der gewünschten Stelle des Behandlungsobjektes wirksam gemacht werden
kann. Ferner läßt sich die Strahlenwirkung auf einen sehr kleinen Raum konzentrieren,
so daß die umliegenden Körperteile von der Bestrahlung so gut wie ganz frei bleiben,
die Behandlung also auf den zu behandelnden Teil beschränkt bleibt. Els ist ferner
dadurch möglich, mit wesentlich geringerenGesamtleistungen auszukommen, weil ein
sehr viel größerer Bruchteil der Strahlungsleistung dahin gelenkt werden kann, wo
er nötig ist und nicht zur Erwärmung von in der Umgebung der zu behandelnden Stelle
liegenden Körperteilen verbraucht wird.
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Zur praktischen Ausführung einer Anordnung gemäß der Erfindung benutzt
man zweckmäßig einen an sich bekannten Hornstrahler, dem die Energie durch einen
Hohl. leiter zugeführt und an dessen Mündung, wie aus der Nachrichtentechnik an
sich bekannt, die Linse angebracht wird. Wenn der Brennpunktabstand der Linse genügend
klein gemacht wird, kann man sie unmittelbar auf den Körper des zu bestrahlenden
Patienten auflegen, andernfalls kann sie natürlich auch in beliebigen Abständen
von tihin gehalten werden, damit der Brennpunkt in der richtigen Tiefe im Körper
liegt, oder man setzt, je nach der gewünschten Tiefenwirkung, Linsen verschiedener
Brennweite ein.
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Setzt man die Linse direkt auf die Körperoberfläche auf, so ist es
empfehlenswert, sowohl die Linse als auch den Horn, strahler mit einem Stoff von
annähernd der Dielektrizitätskonstanten Ides bestrahlten Körpers auszufüllen. Man
kann gegebenfalls auch noch en als Zuführungsleitung benutzten Hohlleiter mit einem
solchen Stoff füllen, was bei elnar Therapieanordnung, die jedoch keine energi ekonz
entrierenden Linsen enthält, bekannt ist. Da biologisches Gewebe eine Dielektrizitätskonstante
von r zur hat, verwendet man zur Füllung am besten Wasser, das die gleiche Dielektrizitätskonstante
besitzt. Dies es Wasser muß jedoch sehr rein sein, damit die Verluste klein bleiben.
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Im anderen Fall, wenn also die Linse in einiger Entfernung von der
Körperoberfläche bleibt, verbessert es die Leistung der Anordnung, wenn man den
Wellenwiderstand der Linse dem Wellenwiderstand des sie umgebenden Mediums. möglichst
anpaßt. Dies wird im allgemeinen Luft sein. Handelt es sich um eine Linse aus Hohlleitern,
so füllt man in diesem Fall in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Wellenleiter
mit einem Material aus, des sein relative Dielektrizitätskonatante #r = @/@@ ist.
In dieser Beziehung bedeutet r das Verhältnis der Grenzfrequenz der die Linse bildenden
Wellenleiter zur Frequenz der zur Bestrahlung benutzten Wellen. Bei einem 17 von
0,8 wird dann die Dielektnizitätskonstante des die Hohlleiter ausfüllenden Materials
2,77, also ungefähr gleich der von Trolitul, so daß man diesen Stoff zur Ausfüllung
der Hohlleiter verwenden kann. Durch diese Anpressung wird der Wellenwiderstand
der Linse gleich dem des freien Raums gemacht, es treten also an den Übergangsflächen
aus Luft in die Linse bzw. wieder aus der Linse in die Luft keine Reflexionen auf,
wie dies der Fall ist, wenn der Wellenwidertand sich an dieser Stelle sprunghaft
ändert. Durch die Linse tritt daher, wenn sie angepaßt ist, wesentlich mehr Energie
durch als im anderen Fall, 4. h. man kommt wieder mit geringerer Sendeleistung zur
Erzielung der gleichen Wirkung im bestrahlten Körper aus.
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Auch wenn die Linse unmittelbar auf die Körperoberfläche aufgesetzt
wird, ist eine Anpassung von Vorteil. Sie ist jedoch in diesem Fall
schwieriger
zu erreichen, weil die Linse eineresites an den Wellenwiderstand des freien. Raums,
andererseits an den Wellentiderstand., des biologischen Gewebes angepaßt werden
muß. Man erreicht dies dadurch, daß man statt einer Linse ein. aus zwei unmittelbar
hintereinanderliegenden Einzellinsen bestehendes Linsensystem verwendet. Von den
beiden Linsen dieses Systems ist die erste in der bereits geschilderten Weise auf
das vor ihm liegende Medium angepaßt, während die zweite mit einem Stoff gefüllt
ist, dessen Dielektrizitätskonstante gleich dem gometrischen Mittel der Dielektrizitätskonstanten
des bestrahlten Körpers und des vor der ersten Linse liegenden Mediums ist. Die
Dicke der zweiten Linse ist gleich ein Viertel der für den Stoff geltenden Wellenlänge.
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Benutet man als erstel Linse eine Plankonkavlinse, so trifft man
die Anordnung so, daß die zweite Linse an die ebene Oberfläche angelegt ist, praktisch
also wie eine ebene Platte von der Dicke 2/4 geformt ist. Man kann auch den Hornstrahler
mit Wasser füllen, so daß die zwischen Hornstrahler und Körper liegende Linse beidierseits
nur an ein Medium der Dielektrizitätskonstante Si angepaßt zu werden braucht. Die
Dielektrizitätskonstante für die Hohlleiter berechnet sich in diesem Fall aus der
Formel #r = 81/1-und für r = o, 8 erhält man hiernach einen Wert von #r = 225 für
die Dickelktrizitätskonstante der Linse.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung im
Empfänger dargestellt, und zwar zeigt Fig. I eine Anordnung m'it Trichterstrahler
und Linse, die unmittelbar iauf die Oberfläche des bestrahlten Körpers aufgesetzt
ist, Fig. 2 eine Anordnung mit Trichterstraher und Linse, die in einigem Abstand
von der Oberfläche des bestrahlten Körpers sich befindet, und endlich Fig. 3 eine
Anordnung mit einem aus zwei Einzel linsen bestehenden Linsensystem, das ebenfalls
unmittelbar auf der Oberfläche des bestrahlten Körpers aufliegt.
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In Fig. I ist H die Hohlleitung, die zur Zuführung der Energie zum
Trichterstrahler T dient.
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Auf diesen unmittelbar aufgesetzt ist die konkave Linse L, die aus
einzelnen Fächern (Hohl leitern) zusammengesetzt ist. 0 ist die Oberfläche des bestrahlten
Körpers, F2 der Brennpunkt, auf den die Strahlen durch die Linse L hingebrochen
werden.
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Der andere Brennpunkt F1, der Linse ist so gelegt, daß er in der Mündung
des Hohlleiters. H in den Trichterstrahler T liegt. Hohllieter H, Trichterstrahler
T und Linsen sind mit Wasser gefüllt, um die Dielektrizitätskonstante der strahlenberchenden
Anordnung der Dielektrizitätskonstante des bestrahlten Körpers möglichst anzupassen.
g, und g2 sind die Brennpunktabstände von den ihnen jeweise zugekehrten Linsenogerflächen,
zo die Linsendicke im Hauptstrahl.
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In Fig. 2 entsprechen die Benzeichnungen H, T, L und 0 wieder denen
von Fig. I. Die Linse ist hier im Abstand a von der Oberfläche des bestrahlten Körpers
angeordnet. Ebenso ist bei dieser Anordnung die Linse L nicht auf den Trichterstrahler
T unmittelbar aufgesetzt, sondern hat von dessen Mündung den Abstand b. zO ist wieder
die Linsendicke im Haupstrahl. Von und hinter der Linse befindet sich bei dieser
Anordnuing also Luft. Daher ist die Linse mit einem Dielektrikum gefüllt, das eine
Dielektrizitätskonstante von etwa 2,7 hat.
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In Fig. 3 sind die Bezeichnungen eben falls die gleichen wie in den
vorhergehenden Figuren, jedoch sit hiert statt der Linse ein aus zwei Linsen L1
und L2 bestechendes Linsensystem benutzt, das unmittelbar auf der Oberfläche 0 des
bestrahlten Körpers aufsitzt. Auch ist das Linsensystem hier wieder unmittelbar
auf den Trichterstrahler T aufgesetzt, der in diesem Fall jedoch mit Luft. gefüllt
angenommen ist. Die Linsen, ist demnach zur Anpassung an den in Strahlenrichtung
vor ihr liegenden Luftraum mit einem Dielektrikum der-Dielektrizitätskonstante 2,7
gefüllt, die Linse L2 zur Anpassung an die vor ihr liegende Linse und den hinter
ihr liegenden bestrahlten Körper mit einem Dielektrikum von höherer Dielektrizitätskonstante
(er = 9). Die Linse L2 ist als planparallele Linse ausgeführt und ihre Dicke I beträgt
¼ der Wellen, länge der benutzten Strahlen.