DK200800139U3 - Apparatur til at levere ablativ laserenergi og bestemme volumenet af destrueret tumormasse - Google Patents

Description

DK 2008 00139 U3

Apparatur til at levere ablativ laserenergi og bestemme volumenet af destrueret tumormasse

Der er ved at blive udviklet perkutan in situ behandling eller behandling på stedet af malign brysttumorer ved hjælp af laserterapi til dels på grund af, at brystkræft opdages på tidligere stadier på grund af det stigende antal kvinder, der hvert år modtager mammografi. Hvis brystkræft og andre kræfttyper eller tumorer opdages tidligt i udviklingen, kan tumoren behandles effektivt ved anvendelse af et ablativt middel, såsom laserenergi.

Billedstyrede laserbehandlinger af maligne tumorer såsom bryst-, lever-, hoved- og halstumorer har været under udvikling i mere end ti år. For eksempel er US Patent Nr. 5 169 396 ("396" Patentet), udstedt til Dowlatshahi, rettet mod interstitiel anvendelse af laserstråleenergi mod tumormasse. Apparaturet ifølge ’396 Patentet omfatter generelt en sonde med en tynd metalkanyle til indsættelse i en tumormasse, en laser til at generere lys med en valgt bølgelængde og intensitet, og en optisk fiber til at modtage og sende laserlyset til tumormassen, hvorved den optiske fiber indsættes i kanylen, således at et valgt, fysiologisk acceptabelt fluid kan strømme koaksialt mellem kanylen og den optiske fiber. Endvidere indsættes en varmeregistrerende del ved siden af tumormassen til at overvåge tumorens temperatur. Den devitaliserede tumor fjernes gradvist af kroppens immunsystem og erstattes i løbet af seks måneder af et ar.

Behandlingen af tumorer, og især den specifikke behandling af brysttumorer, er imidlertid generelt kendt for at være vanskeligere på grund af, at det er vanskeligt at fastlægge de tredimensionale grænser af tumoren og således vanskeligt at fastlægge hvornår hele tumoren er blevet destrueret.

For at løse dette problem har medicinforskere anvendt en række forskellige tumormasseidentifikationsteknikker til at bestemme en tumormasses størrelse og ydre grænser. Eksempler på konventionelle identifikationsteknikker der har været anvendt sammen med laserterapi er magnetisk resonansbilleddannelse, radiografi og sonografiske teknikker. Ved anvendelse af en identifikationsteknik fastlægges koordinater, der identificerer tumormassens faktiske størrelse, ved at anvende stereotaktiske teknikker eller lignende.

2 DK 2008 00139 U3

For at løse dette problem kan markører ved laserbehandlingen placeres i et 0,5 -1,0 cm stort område med "normalt" væv for at markere det område, hvor tumorextensionen kan være. Denne ring af "normalt" væv svarer til et stykke væv, der omgiver den tumor, der fjernes under konventionel kirurgi (dvs. lumpektomi). Grænserne for den ring, der omgiver tumoren, markeres ved placeringer kl. 3,6, 9 og 12 ved at indsætte metalmarkører gennem en nål. Indsættelsespunkterne fastlægges præcist ved hjælp af kendt stereotaktisk teknik med anvendelse af et kommercielt tilgængeligt stereotaktisk bord.

Sådanne markørelementer er beskrevet i US Patent Nr. 5 853 366 (’366 Patentet), udstedt til Dowlatshahi, rettet mod et markørelement til interstitiel behandling. Generelt beskriver ’366 Patentet et markørelement, der helt kan anbringes i en patients krop ved at anvende en styredel men en styrebane for at markere en interessant tumormasse. Markørelementet er lavet af et røntgenabsorberende materiale, der omfatter ethvert materiale, som kan detekteres af konventionelle radiografiske, sonografiske eller magnetiske teknikker.

Medicinforskere har også anvendt andre ikke-kirurgiske teknikker end laserterapi til at behandle brysttumorer. For eksempel har radiofrekvens-, mikrobølge- og kryogen-relaterede behandlinger været forsøgt. IWO 00/59394 beskrives et system til intraurethral højfrekvensopvarmning af et operativt område. Blærehalskirtelvæv fjernes med varme ved at føre en ablationssonde ind i urinrøret til et sted i prostata nær stedet med blæreobstruktion. Sonden er koblet til en strømforsyning og tilpasset til ablativ opvarmning af urinrøret og blærehalskirtelvævet nær urinrøret. Vævets temperatur registreres ved sonden for at kontrollere opvarmnings- og ablationsprocessen.

Den foreliggende frembringelse erkender det ovenfor beskrevne problem, det vil sige at tilvejebringe en ikke-skærende behandling af cancer og især brystcancer, der kan anvendes til at bestemme, hvornår hele tumoren effektivt er blevet destrueret. Der er følgelig et behov for en ikke-skærende brystcancerterapi, der løser dette problem og de problemer, der opstår på grund af vanskeligheden af at bestemme, om tumoren er blevet fuldstændig destrueret.

3 DK 2008 00139 U3

SAMMENDRAG AF FREMBRINGELSEN

Den foreliggende frembringelse løser ovennævnte problemer ved at tilvejebringe et apparatur til at fastlægge destruktion af et volumen tumormasse (såsom brystcancer) i vævsmasse (såsom brystvæv) i en patients krop, således at en grafisk repræsentation af den destruerede masse fortrinsvis kan lægges ovenpå et billede af en faktisk tumormasse, hvorved destruktionen af tumormasse visuelt kan overvåges i realtid. Den foretrukne udførelsesform for denne frembringelse er beskrevet i forbindelse med brystvæv og brystcancer eller -tumorer, selvom det bør forstås, at den foreliggende frembringelse kan tilpasses implementering til anden tumor- eller cancerbehandling. Den foretrukne udførelsesform for den foreliggende frembringelse implementeres også med en patient anbragt på et kommercielt tilgængeligt stereotaktisk bord. Frembringelsen kan alternativt implementeres med anvendelse af ultralyds- og magnetisk resonansbilleddannelses- (MRI) teknikker, forudsat at vævsmassen, såsom brystet, immobiliseres og target fikseres.

Apparaturet ifølge en udførelsesform for den foreliggende frembringelse omfatter fortrinsvis en laserkanon. Laserkanonen er tilpasset til at modtage en lasersonde, hvorpå der er en temperatursensor og en temperaturmåler med en række temperaturdetektorer. Laserkanonen indsætter lasersonden i tumormassen for at lette tilvejebringelse af en effektiv mængde laserstråling og måle tumorens temperatur ved laserens anvendelsespunkt. Kanonen indsætter også dernæst temperatursonden i kroppen fortrinsvis i nærheden af tumormassen. Temperatursonden måler krops- eller vævstemperaturen på forskellige steder i nærheden af tumormassen under den interstitielle laserterapi. Lasersonden og temperaturmåleren omfatter fortrinsvis positionsmarkører for at sætte operatøren i stand til præcist at positionere og fastslå sondernes position i forhold til hinanden.

Apparaturet omfatter fortrinsvis et computerkontrolsystem, der er elektrisk forbundet med laserkanonen og dens dele, det vil sige lasersonden og sensor og temperaturføleren og detektorerne. Computerkontrolsystemet bestemmer volumenet af den destruerede tumormasse ved at anvende driftsdata, såsom afstanden mellem temperaturmålerne, temperaturdata, som kontrolsystemet modtager fra lasersonden og temperaturmåleren. Computerkontrolsystemet udregner volumenet af destrueret tumormasse på ethvert tidspunkt under den interstitielle laserterapi på basis af 4 DK 2008 00139 U3 tumormassetemperaturen og temperaturen af den krops- eller vævsmasse, der omgiver tumormassen.

Idet computerkontrolsystemet udregner volumenet af destrueret tumormasse, viser computerkontrolsystemet fortløbende grafiske repræsentationer af mængden af destrueret tumormasse, der lægges ovenpå et billede af den faktiske tumormasse i realtid. Dette grafiske billede sætter dermed lægerne i stand til visuelt at overvåge mængden af destrueret tumormasse i realtid under den interstitielle laserterapi, således at brugeren kan bestemme, hvornår tumormassedestruktionen er effektivt fuldendt.

Det er derfor en fordel ved den foreliggende frembringelse at tilvejebringe et apparatur til at udregne volumenet af tumormassedestruktion, således at der kan vises en grafisk repræsentation af den destruerede tumormasse.

Det er en anden fordel ved den foreliggende frembringelse at tilvejebringe realtid visuel overvågning af destruktionen af tumormasse under laserterapi.

Det er en yderligere fordel ved den foreliggende frembringelse at tilvejebringe et apparatur til at bestemme, hvornår destruktionen af en brysttumormasse er effektiv fuldendt under interstitel laserterapi.

Andre formål, features og fordele ved den foreliggende frembringelse vil fremgå af den følgende detaljerede beskrivelse, når taget sammen med den medfølgende tegning, hvori de samme henvisningstal henviser til ens dele, bestanddele, processer og trin.

Yderligere features og fordele ved den foreliggende frembringelse er beskrevet i og vil fremgå af den følgende detaljerede beskrivelse af frembringelsen og af tegningen.

KORT BESKRIVELSE AFTEGNINGEN

Fig. 1A viser i perspektiv apparaturet ifølge den foreliggende frembringelse til at bestemme volumenet af destrueret tumormasse.

5 DK 2008 00139 U3

Fig. 1B viser i perspektiv apparaturet ifølge den foreliggende frembringelse, og viser laserkanonen.

Fig. 2A er en skematisk tegning af lasersonden og temperaturmåleren før indsættelse i vævsmassen eller kroppen indeholdende tumormassen.

Fig. 2B er en skematisk tegning af lasersonden og temperaturmåleren indsat i vævsmassen indeholdende tumormassen.

Fig. 3 er en skematisk tegning af lasersonden og temperaturmåleren, der viser forholdet mellem volumenet af destrueret tumormasse i forhold til lasersondens temperatursensor og temperaturmålerens temperaturdetektorer.

Fig. 4A til 4C viser det grafisk overlagte tumormassedestruktionsområde ved et indledende, efterfølgende og sidste trin i laserterapien til visuel realtidsovervågning af destruktionen af tumormassen.

Fig. 4A til 4H viser alternative grafiske repræsentationer af tumormassedestruktions-området ved indledende, efterfølgende og sidste trin i laserterapien til visuel realtidsovervågning af destruktionen af tumormassen.

Fig. 4I og 4J viser en yderligere alternativ grafisk søjlerepræsentation af temperaturen ved Tc, T1, T2, T3, T4 og T5 på forskellige trin i destruktionen af tumormassen.

Fig. 5A, 5B og 5C viser blodstrømmen i tumormassen og vævsmassen omkring tumormassen før og efter behandling, som målt med farve-Doppler-ultralyds-undersøgelse. Fig. 5A viser blodstrømmen før behandling uden hjælp fra et kontrastmiddel. Fig. 5B viser blodstrømmen før behandling ved hjælp af et kontrastmiddel. Fig. 5C viser tab af blodstrøm efter behandling.

Fig. 6 er et foto, der viser en faktisk tumormasse destrueret med laserterapi ifølge den foreliggende frembringelse.

6 DK 2008 00139 U3

DETALJERET BESKRIVELSE AF FREMBRINGELSEN

Under henvisning til tegningen og især Fig. 1A, 1B, 2A og 2C er apparaturet til at fastlægge volumenet af destrueret tumormasse vist i sin helhed. Den foreliggende frembringelse tilvejebringer et grafisk billede eller repræsentation af volumenet af destrueret tumormasse ved at fastlægge volumenet af destrueret tumormasse på basis af de relative temperaturer af tumormassen og vævsmassen, der omgiver tumormassen, som beskrevet detaljeret nedenfor. Dette billede giver fortrinsvis læger eller andre operatører visuel realtidsovervågning af destruktionen af tumormasse for at fastlægge, hvornår destruktionen af hele tumormassen er effektivt fuldendt.

Den foreliggende frembringelse overvåger temperaturen inde i og i nærheden af tumormassen ved at anvende en tempetursensor på lasersonden og en særskilt temperaturmåler med et antal temperatursensorer eller -detektorer. Temperatursensoren og temperatursonden tilvejebringer temperaturdata til at fastlægge volumenet af destrueret tumormasse og således til at tilvejebringe det grafiske realtidsbillede af den destruerede tumormasse.

Til at udregne det destruerede tumormassevolumen skal temperaturmåleren være anbragt korrekt i forhold til temperatursensoren og den relative afstand derimellem skal være præcist fastlagt. Den foreliggende frembringelse anvender et antal positionsmarkører anbragt på temperaturmåleren og lasersonden til at positionere og fastlægge den relative positionering mellem temperaturdetektoren og lasersonden, som omtalt nedenfor.

I en udførelsesform omfatter den foreliggende frembringelse fortrinsvis en laserkanon 10 omfattende en sondeholder 12, der anvendes under interstitiel laserterapi. Sondeholderen 12 er indrettet til at modtage en lasersonde 14 og en temperaturmåler 16. Lasersonden 14 og temperaturmåleren 16 er aftageligt indsat i og rager ud fra sondeholderen. Lasersonden 14 og temperaturmåleren 16 holdes fast i forhold til hinanden af kanonen. Lasersonden 14’s og temperaturmåleren 16’s placering kan styres manuelt eller ved hjælp af computer ifølge den foreliggende frembringelse.

Lasersonden 14 omfatter en temperatursensor 15 og er indrettet til at modtage en optisk fiber 18, der er forbundet med en laserkilde 20, der er forbundet med et com- 7 DK 2008 00139 U3 puterkontrolsystem 22. Kontrolsystemet 22 er fortrinsvis forbundet med temperaturmåleren 16 og en temperatursensor 15 på lasersonden 14 via en temperaturstyreanordning 24 for at lette elektrisk forbindelse med computerkontrolsystemet 22. Lasersonden 14 og temperaturmåleren 16 kan imidlertid have særskilte kontrolsystemer, der hver er forbundet med et centralt computerkontrolsystem (ikke vist).

Lasersonden 14 omfatter nærmere bestemt en tynd metalkanyle til indsættelse i tumormassen og en optisk fiber til at modtage og sende laserlyset eller stråling til tumormassen, hvorved den optiske fiber indsættes i kanyles, således at et valgt fysiologisk acceptabelt fluid eller bedøvelsesmiddel kan strømme mellem kanylen og det optiske fiber, som beskrevet i '396 Patentet, der inkorporeres heri til reference, som omtalt ovenfor. I en foretrukken udførelsesform var den tynde metalkanyle cirka 18 centimeter lang og lavet af rustfrit stål med en huldiameter på fra 16 til 18 gauge, men fortrinsvis 16 gauge. Den optiske eller laserfiberen er desuden en kvartsfiber på fra 400 nanometer (nm) til 600 nm i diameter med en sfærisk spids. Den optiske fiber er kommercielt tilgængelig fra for eksempel SURGIMED i Woodland, Texas.

Der kan anvendes enhver egnet fluidpumpe 26 til at levere fluiden, således at tumorens midtertemperatur ikke overstiger lOO'C eller falder ned under ΘΟ'Ό under laserterapi. I en udførelsesform kan fluiden leveres ved en hastighed på mellem 0,5 milliliter/minut (ml/min) til 2,0 ml/min.

Laserkilden 20 genererer og leverer en effektiv mængde laserstråling til lasersonden 14. Laserkilden 20 er fortrinsvis en diodelaser. Laserkilden 20 er især en 805-nanometer halvlederdiodelaser, som er kommercielt tilgængelig fra for eksempel Diomed i Cambridge, England. Den foreliggende frembringelse er imidlertid ikke begrænset til anvendelse af en diodelaser og kan anvende en række forskellige og egnede laserkilder.

Lasersonden 14 omfatter også en temperatursensor 15, som tidligere omtalt. Temperatursensoren 15 anvendes til effektivt at måle en temperatur midt i tumormassen, idet tumormassen destrueres. Temperatursensoren 15 fastgøres fortrinsvis ved lodning eller anden lignende fastgørelsesmekanisme direkte til lasersonden 14 for at måle tumormassens temperatur ved lasersonden 14’s distale ende 28, der fortrinsvis er anbragt midt i tumormassen.

8 DK 2008 00139 U3

Temperaturmåleren 16’s distale ende 30 indsættes i kroppen i vævsmassen af det kropområde, der er i nærheden af (dvs. fortrinsvis i en afstand på 1,0 cm fra) og omgiver tumormassen. Temperaturmåleren 16 omfatter en række temperaturdetektorer 32 eller sensorer, der anbringes med forskellige afstande eller mellemrum (dvs. fortrinsvis 0,5 cm) langs temperatursonden. I en foretrukken udførelsesform er temperaturmåleren 16 lavet af rustfrit stål med en huldiameter på fra 16 til 20 gauge, fortrinsvis 16 gauge. Som vist i fig. 3, er temperaturmåleren 16’s temperaturdetektorer 32 anbragt ved T1, T2, T3, T4 og T5. På basis af denne konfiguration tages vævsmassetemperaturmålinger i forskellige afstande fra tumormasseoverfladen. Disse temperaturdata anvendes sammen med de relative afstande mellem temperatursensorerne til at udregne volumenet af destrueret tumormasse, og anvendes derfor til at fastlægge, hvornår hele tumormassen er effektivt destrueret, som omtalt nedenfor.

Som tidligere omtalt, skal den relative placering af temperaturmåleren 16 i forhold til lasersonden 14 være fastlagt for nøjagtigt at udregne volumenet af destrueret tumormasse. Som vist i fig. 1A, omfatter temperaturmåleren 16 og lasersonden 14 et antal positionsmarkører 34 til at fastlægge de relative placeringer af temperaturmåleren 16 og lasersonden 14. Positionsmarkørerne 34 er fortrinsvis anbragt med lige stor afstand langs en del af temperaturmåleren 16’s længde og langs en del af lasersonden 14's længde med et foretrukket mellemrum på 0,5 cm. Den foreliggende frembringelse er imidlertid ikke begrænset til denne afstand og kan omfatte positionsmarkører, der er anbragt med afstand i en række forskellige positioner. Operatøren kan anvende disse positionsmarkører til korrekt at placere temperaturmåleren i forhold til lasersonden.

Den foreliggende frembringelse omfatter fortrinsvis computerkontrolsystemet 22, der er tilpasset til elektronisk forbindelse med laserkanonen 10 og dens bestanddele, det vil sige temperaturmåleren og lasersonden 14 med temperatursensoren 15. Computerkontrolsystemet 22 modtager data fra lasersonden 14 og temperaturmåleren 16, idet tumormassen opvarmes og destrueres. Dataene anvendes til at udregne volumenet af destrueret tumormasse på ethvert givet tidspunkt. Denne udregning er baseret på temperaturdataene fra temperaturmåleren 16 og temperatursensoren 15. Computerkontrolsystemet 22 anvender udregningerne for destrueret tumorvolumen til grafisk at illustrere volumenet af destrueret tumormasse (dvs. tumormassedestruktionsområde) på en skærm 36, der er forbundet med computerkontrolsystemet 22.

9 DK 2008 00139 U3 I en udførelsesform indfører laserkanonen 10 lasersonden 14 og temperaturmåleren 16 ind i brystvæv 38 for at destruere en tumormasse 40, der findes i brystvævet 38 på en patient 41, der ligger på et undersøgelsesbord 42. Laserkanonen 10 er anbragt på en stereotaktisk platform eller bord 44, der anvendes på konventionel vis til at identificere den faktiske placering af tumormassen 40 i brystvævet 38 før indsættelse af temperaturmåleren 16 og lasersonden 14 i brystvævet 38.1 en foretrukken udførelsesform er den stereotaktiske platform eller bord 44 kommercielt tilgængelig fra LORAD/Trex Medical Stereoguide DSM fra Danbury, Connecticut. Denne identifikation kan imidlertid udføres med anvendelse af konventionelle radiografiske, sonografiske, termografiske, magnetiske billed- eller anden lignende identifikationsteknikker.

Efter identificering af tumormassen 40 indsættes et antal markørelementer 46 fortrinsvis i brystvævet 38 i nærheden af brysttumoren 40. Markørelementerne 46 anvendes til at markere den tumormasse 40, der skal behandles, og tillade efterfølgende identifikation og observation af det behandlede område, som yderligere beskrevet i ’366 Patentet, der er inkorporeret heri til reference, som tidligere omtalt.

Ved at kende den faktiske placering af tumormassen kan laserkanonen 10 konfigureres til at indsætte lasersonden 14 og temperaturmåleren 16 i brystvævet 38 på en optimal placering i forhold til tumormassen 40 i brystvævet 38. Den foreliggende frembringelse anvender en sondeguide 48 til at lette indsættelse af temperaturmåleren 16 og lasersonden 14 i brystvævet 38. Placeringen af lasersonden 14, temperaturmåleren 16 og markørelementerne 46 i forhold til placeringen af tumormassen 40 og vævsmasse, der omgiver tumormassen, kan overvåges visuelt på skærmen 36.

Som tidligere omtalt, anvender den foreliggende frembringelse en laserkanon 10 til at indsætte lasersonden 14 og temperaturmåleren 16 i tumormassen og vævsmasse rundt om tumormassen. Laserkanonen 10 kan være lavet af ethvert egnet materiale og være konstrueret med en række forskellige konfigurationer. Et eksempel på en sådan konfiguration er vist i fig. 1B.

Laserkanonen 10 er anbragt på en styremekanisme 52 på det stereotaktiske bord 44, der gør det muligt for laserkanonen 10 at blive positioneret før indsættelse af lasersonden og temperaturmåleren. Laserkanonen 10 omfatter et hus 54 for lasersonden og temperaturmåleren og sondeholdere 12, der kan rage ud fra huset for hver af laser- 10 DK 2008 00139 U3 sonden og temperaturmåleren. Laserkanonen 10 omfatter endvidere en justeringsdel 56, der er fastgjort på huset, til justering af laserkanonen inden indsættelse. Laserkanonen 10 kan også omfatte en indsættelsesdel 58, der er fastgjort på huset, til automatisk indsættelse af lasersonden og temperaturmåleren. Laserkanonen 10 er forbundet med et kontrolsystem 59, der omfatter en computerbehandlingsenhed 60. Kontrolsystemet 58 fungerer til at styre og overvåge temperaturmåleren og lasersonden under laserterapi, såsom at styre laserkilden og fluidpumpen og overvåge temperaturen.

Optimalt indsættes lasersonden 14 først midt i tumormassen, som vist i fig. 2B. Så snart lasersonden 14 er indsat optimalt i tumormassen 40, indsættes temperaturmåleren 16 optimalt og anbringes parallelt med lasersonden 14 (dvs. fortrinsvis cirka 1 cm fra lasersonden), som yderligere vist i fig. 2A og 2B. De optimale placeringer af temperaturmåleren 16 og lasersonden 14 er nødvendige for at overvåge en koncentrisk zone af varme udsendt fra lasersondens spids under behandling. Som omtalt nedenfor, er evnen til at overvåge lasersondens koncentriske varmemønstre nødvendige for effektivt at måle volumenet af tumormasse destrueret under behandling.

På grund af vigtigheden af nøjagtig og præcis placering af lasersonden 14 og temperaturmåleren 16 i forhold til tumormassen 40 anvender den foreliggende frembringelse fortrinsvis den stereotaktiske teknik i kombination med markørelementerne til at overvåge denne positionering. Den foreliggende frembringelse anvender endvidere et stort antal positionsmarkører 34, der er anbragt på hver af temperaturmåleren 16 og lasersonden 14, til at overvåge den aksiale placering af lasersonden 14 i forhold til temperaturmåleren 16. Som tidligere omtalt, er positionsmarkørerne 34 anbragt i afstand fra hinanden med en kendt afstand, fortrinsvis 0,5 cm, langs hver af temperaturmåleren 16 og lasersonden 14. Positionsmarkørerne 34 anvendes derfor til visuelt at overvåge den relative positionering af lasersonden 14 og temperaturmåleren 16, således at der kan ske manuelle justeringer foruden automatiserede computerjusteringer af den relative positionering af lasersonden 14 og temperaturmåleren 16.

Som vist i fig. 3, omfatter temperaturmåleren 16 fortrinsvis en temperaturdetektor T3, der berører tumormassen 40’s yderflade for at måle en temperatur på dette sted De 11 DK 2008 00139 U3 resterende temperaturdetektorer, dvs. T1, T2, T4 og T5, er anbragt i afstand (beskrevet ovenfor) af T3 langs temperaturmåleren. Hver temperaturdetektor er også anbragt i forskellige radiale afstande fra temperatursensoren Tc (dvs. temperaturen ved tumormassens midte) på lasersonden 14, dvs. r1, r2, r3, r4 og r5. Den radiale afstand mellem Tc og T3 (dvs. r3) er kendt, det vil sige den aksiale afstand mellem Tc og T3, fortrinsvis 1,0 cm. Ved at kende afstandene mellem T3 og de andre temperaturdetektorer (dvs. T1, T2, T4 og T5) og den radiale afstand mellem T3 og Tc kan den radiale afstand fra Tc til hver af T1, T2, T4 og T5 bestemmes ved at anvende Pythagoras sætning, det vil sige for en retvinklet trekant med en hypotenuselængde H og sidelængder A og B definerende den rette vinkel, gælder forholdet Η2 = A2 + B2.

For eksempel (r1 )2 = (T1 - T3)2 + (r3)2 = (1,0 cm)2 + (1,0 cm)2 = 2,0 cm2, hvor T1 - T3 = 1,0 cm og r3 = 1,0 cm. Derfor er r1 = r5 = (2,0 cm2)1''2 = 1,4 cm. På basis af lignende udregninger r4 = r2 = 1,10 cm, hvor T1 - T2 = 0,5 cm og r3 = 1,0 cm. Derfor kan temperaturen af vævet, der omgiver tumoren, i forhold til temperaturen ved laserens fiberspids, dvs. Tc, overvåges med temperaturdetektorerne, såsom T1, T2, T3, T4 og T5, i forskellige kendte og tilsvarende radiale afstande fra laserfiberspidsen, såsom r1 = 1,4 cm, r2 = 1,10 cm, r3 = 1,0 cm, r4 = 1,10 cm og r5 = 1,4 cm, som tidligere omtalt.

Ved at fastslå de radiale afstande foretages der volumenudregninger ved hver placering af temperaturdetektorer fortrinsvis på basis af den kendte udregning for et volumen af en sfære V, det vil sige V = 4/3nr3, hvor r er den radiale afstand fra sfærens midte og π er den universelt accepterede konstante værdi af 22/7, det vil sige værdien af forholdet mellem enhver cirkels omkreds og dens diameter. Når temperaturen ved en hvilken som helst af temperaturdetektorerne når et niveau, hvor tumormassen destrueres, svarer volumenudregningen ved hver temperaturdetektor effektivt til volumenet af tumormasse destrueret inde i det sfæriske område med en radial afstand forbundet med temperaturdetektoren/detektorerne, dvs. r1, r2, r3, r4 og r5.

Når laserstrålingen først anvendes, destrueres tumormassen 40 for eksempel i et område ved og nær Tc. Efterhånden øges volumenet af destrueret tumormasse i forhold til en forøgelse i temperaturen som målt ved T3. Volumenet af destrueret tumormasse er derfor effektivt mindre end det volumen, der svarer til det sfæriske område med en radial afstand på r3.

12 DK 2008 00139 U3 Når T3 når eller stiger til en temperatur, fortrinsvis 60°C, der ville destruere tumormassen, det vil sige tumormassedestruktionstemperaturen, svarer volumenet af destrueret tumormasse effektivt til volumenet af et sfærisk område med en radial afstand på r3. Den sfæriske form af den destruerede tumormasse er blevet dokumenteret på brysttumorer i gnavere og seksogtredive patienter med brystcancer, hvis laserbehandlede tumorer blev fjernet fortløbende og skåret af patologer og rapporteret.

For at sikre at hele tumormassen destrueres effektivt fortsætter laserbehandlingen, indtil temperaturerne som målt af de andre eller ydre temperaturdetektorer, dvs. T1, T2, T4 og T5, når eller stiger til tumormassedestruktionstemperaturen, fortrinsvis 60^. Når dette sker, destrueres tumormassen effektivt inden for det sfæriske områdes volumen, der har en radial afstand forbundet med de ydre temperaturdetektorer, dvs. r1, r2, r4 og r5. Laserbehandlingen slutter, når en temperatur som målt af den yderste temperaturdetektor(er), såsom T1 og T5, stiger til tumormassedestruktions-temperaturen, fortrinsvis 60 “C.

Det vil forstås, at mængden af laserenergi, der er nødvendig for at destruere tumormassen og vævsmassen omkring tumormassen, også kan bestemmes. På basis af tidligere undersøgelser foretaget af frembringeren, kræver destruktionen af cirka 1 cm3 tumormasse og/eller vævsmasse omkring tumormassen cirka 2500 Joule (J) laserenergi. (Se for eksempel Dowlatshahi et al., Stereotacticallv Guided Laser Therapy of Occult Breast Tumors, ARCH. SURG., Vol. 135, s. 1345-1352, nov. 2000). Ved at udregne mængden af destrueret tumormasse og antage, at mængden af tumormasse-destruktion kræver cirka 2500J/cm3 laserenergi, kan den mængde laserenergi (J), som er nødvendig for at destruere volumenet af tumormasse, udregnes.

Det bør forstås, at den foreliggende frembringelse ikke er begrænset til antallet, typen, positionerne og placeringerne af temperaturdetektorerne. Der kan anvendes en række forskellige detektorplaceringer og -antal for eksempel afhængig af tumorbehandlingsforholdene, såsom typen og placeringen af tumoren. I en foretrukken udførelsesform er temperaturdetektorerne placeret til effektivt at overvåge destruktionen af tumormasse i en radial afstand fra den faktiske tumormasse, der er forbundet med de ydre temperaturdetektorer (dvs. T1 og T5).

13 DK 2008 00139 U3

Det bør også forstås, at den foreliggende frembringelse ikke er begrænset til tumor-massedestruktionstemperaturen. Der kan anvendes en række forskellige temperaturer til at svare til tumormassedestruktionstemperaturen afhængig af tumorbehandlingsforholdene, som beskrevet ovenfor. I en foretrukken udførelsesform er den foretrukne tumormassedestruktionstemperatur mindst 60°C.

Computerkontrolsystemet anvender tumormassedestruktionsudregning(erne), som beskrevet ovenfor, til at give et grafisk billede 62 eller repræsentation af den destruerede tumormasse, der fortrinsvis lægges ovenpå et billede af den faktiske tumormasse taget før behandling, som vist i fig. 4A. Det grafiske billede 62 af den destruerede tumormasse vises fortrinsvis som et rundt (2-D) eller sfærisk (3-D) symbol. Foruden tumormassen er markørelementerne også vist grafisk.

I fig. 4B viser billedet 62 lasersonden 14 og temperaturmåleren 16 efter indsættelse i brystvævet. Lasersonden 14’s spids 64 er anbragt midt i tumormassen 40, og temperaturmåleren 16 er anbragt i forhold til lasersonden 14 som tidligere omtalt. Idet temperaturen øges spatialt og koncentrisk væk fra lasersondens spids, måler temperaturdetektoren ved T3 en tumormassedestruktionstemperatur (dvs. fortrinsvis 60 °C). Ved denne temperatur fremkommer symbolet for destrueret tumormasse 66 som vist i billedet i fig. 4B. Idet temperaturen ved T1 og T5 når tumormasse-destruktionstemperaturen, udvides symbolet for destrueret tumormasse 67 til at omfatte det område med destrueret tumormasse, der er forbundet med T1 og T5, som vist i fig. 4C.

Tumormassedestruktionssymbolet udvides udad fra det faktiske billede af tumormassen med en afstand, der er forbundet med placeringen af temperaturmålerens ydre temperaturdetektorer (dvs. T1 og T5). Ved denne afstand er tumormassedestruktionen effektivt fuldendt, som yderligere vist i fig. 4C. Denne afstand varierer fra cirka 0,25 cm til cirka 0,75 cm, fortrinsvis fra cirka 0,4 cm til cirka 0,5 cm. Det grafiske billede af den foreliggende frembringelse giver en visuel realtidsovervågning af destruktionen af tumormasse i modsætning til kendte billeder, der kun viser temperaturen på forskellige steder i tumormassen ved hjælp af et konventionelt søjlediagram.

En alternativ udførelsesform for de grafiske repræsentationer af tumormasse-destruktionsområdet ved det indledende, efterfølgende og sidste trin i laserterapien til 14 DK 2008 00139 U3 visuel realtidsovervågning af destruktionen af tumormassen er vist i fig. 4D, 4E, 4F, 4G og 4H. Fig. 4D viser tumoren uden noget destruktionsområde. Fig. 4E, 4F, 4G og 4H viser destruktionsområdet stigende i størrelse til ud over tumorområdet. Det bør forstås, at der kan anvendes forskellige skråskraveringer, skraveringer og grafiske billeder til grafisk at illustrere tumormassen og destruktionsområdet. Det bør også forstås, at der kan anvendes forskellige farver til grafisk at illustrere tumormassen og destruktionsområdet.

Det bør endvidere forstås, at en yderligere grafisk repræsentation af temperaturerne kunne implementeres sammen med ovennævnte grafiske billeder. Fig. 4I og 4J viser et søjlediagram, der fortrinsvis også gives operatøren af systemet. Søjlediagrammerne viser temperaturen ved Tc, T1, T2, T3, T4 og T5 på forskellige tidspunkter. Som vist i fig. 4I, er temperaturen ved Tc meget højere end temperaturen ved T3, der er meget højere end temperaturen ved T2 og T4, der er meget højere end temperaturen ved T1 og T5. Idet tumormassedestruktionstemperaturen øges ved disse punkter og destruktionsområdet øges, ændres søjlediagrammet til et tidspunkt som vist i fig. 4J.

På dette tidspunkt er områderne ved T2 og T5 over tumormassedestruktions-temperaturen, der fortrinsvis er ΘΟΌ. Operatøren ved derfor, at massen er blevet destrueret sammen med de grafiske repræsentationer beskrevet ovenfor.

I en alternativ udførelsesform anvender den foreliggende frembringelse en blodcirkulationstest i kombination med visuel realtidsovervågning for at bestemme, hvornår destruktionen af hele tumormassen er effektivt fuldendt. Der kan anvendes enhver egnet blodcirkulationstest. Kontrastforstærket farve-Doppler-ultralydsundersøgelse er imidlertid den foretrukne teknik, der anvender et egnet kontrastmiddel og en egnet ultralydstransduce til at observere blod med farve, idet det cirkulerer i tumormassen og vævsmassen (dvs. brystvævet), der omgiver tumormassen. Blodcirkulationstesten udføres før og efter behandling, og resultaterne sammenlignes for at bestemme, om tumormassen er blevet effektivt destrueret.

Der kan anvendes enhver egnet transducer og kontrastmiddel. I en foretrukken udførelsesform er ultralydstransduceren en 7,5 MHz lineær array transducer, der er kommercielt tilgængelig fra ATL i Bothel, Washington.

15 DK 2008 00139 U3

Desuden er kontrastmidlet fortrinsvis et sonikeret, albuminbaseret middel, det vil sige et albuminbaseret materiale med gasinjicerede bobler. Det bør forstås, at lydbølgers refleksion fra boblerne inde i det albuminbaserede materiale producerer et farveresponsindikativ af blodstrøm eller -cirkulation. Kontrastmidlet er især OPTISON®, der er et kommercielt tilgængeligt produkt fra Mallinkrodt fra St. Louis, Missouri.

Før behandling injiceres en effektiv mængde kontrastmiddel fortrinsvis i en blodåre. Kontrastmidlet anvendes til at forstærke billedet af blodcirkulationen, som kommer af farve-Doppler-ultralydsundersøgelsesteknikken. Kontrastmidlets effektivitet vises ved at sammenligne de i fig. 5A og 5B viste billeder af blodstrømmen med farve-Doppler-ultralydsundersøgelsen. Kontrastmidlet blev anvendt til at producere det billede af blodstrømmen, der er vist i fig. 5B og ikke 5A. Ved at sammenligne disse figurer er det tydeligt, at billedet af blodstrømmen i fig. 5B er forstærket mere end billedet af blodstrømmen i fig. 5A.

Med henvisning til fig. 5B målte den kontrastforstærkede farve-Doppler-ultralyds-undersøgelse en væsentlig mængde blodstrøm inde i tumormassen og vævsmassen, der omgiver tumormassen. Efter behandling injiceres kontrastmidlet igen for at observere blodstrømmen i og omkring tumormassen. Som endvidere forudset, var der effektivt ingen blodstrøm i tumormassen og omgivende område, som målt med den ovenfor beskrevne ultralydsteknik, som vist i fig. 5C. Dette indikerer, at tumormassen og vævsmassen, der omgiver tumormassen, blev effektivt destrueret. Hvis tumormassen og den omgivende vævsmasse er blevet destrueret, kan blodcirkulationen i dette behandlede område ikke observeres effektivt med farve-Doppler-ultralyds-undersøgelse. En sammenligningsanalyse mellem resultaterne af blodcirkulationstesten før og efter behandling anvendes til at bestemme, om hele tumormassen er blevet destrueret.

Denne ændring i blodcirkulation i og omkring tumormassen kan også observeres ved at injicere en effektiv mængde kontrastmiddel i en blodåre under laserterapi. Dette giver realtidsovervågning af blodcirkulationen i tumormassen og vævsmassen, der omgiver tumormassen, under laserbehandling. Idet mere og mere af tumormassen og omgivende vævsmasse destrueres, vil mindre blod cirkulere gennem dette område.

Idet blodcirkulationen reduceres, kan blodcirkulationstesten, såsom farve-Doppler-ultralydsundersøgelsen, anvendes til effektivt at måle en reduktion i blodcirkulationen, 16 DK 2008 00139 U3 som tidligere omtalt. En grafisk repræsentation af resultaterne af farve-Doppler-ultralydsundersøgelsen kan overvåges kontinuerligt under laserterapien. Den grafiske repræsentation kan vises på en særskilt skærm eller kan lægges ovenpå det faktiske billede af tumormassen under laserterapien. Den grafiske repræsentation tilvejebringer yderligere realtidsovervågning af tumordestruktion, før patienten fjernes fra bordet. Yderligere laserbehandling kan gives, hvis en del af det angrebne væv viser blodstrøm, hvilket antyder viabilitet. Det bør forstås, at den grafiske repræsentation kan konfigureres på enhver egnet måde, således at blodcirkulationen kan overvåges.

En faktisk tumormasse, der er blevet destrueret under laserterapi ifølge den foreliggende frembringelse, er vist i fig. 6. Det tomme område repræsenterer det område, hvor tumormassen og omgivende vævsmasse blev destrueret ved laserterapi. Som vist i fig. 6, er det tomme område effektivt rundt i form og har en anslået diameter på 2,5 til 3,0 cm. Fig. 6 viser et tværsnit af en laserbehandlet brysttumor. Den røde ring er det inflammatoriske område og vævet hvori det er destrueret. Denne rings diameter svarer til diameteren af det avaskulære område set med farve-Doppler-ultralydsundersøgelse i fig. 5C.

Det bør forstås, at den foreliggende frembringelse ikke er begrænset til interstitiel laserterapi og især interstitiel laserterapi til destruktion af en brysttumor. Den foreliggende frembringelse kan anvendes til en række forskellige ikke-kirurgiske behandlinger til destruktion af en række forskellige tumormasser.

Det bør forstås, at der kan foretages modifikationer og variationer uden at afvige fra omfanget af de nye løsninger ifølge den foreliggende frembringelse, og det bør forstås, at denne ansøgning kun skal begrænses af omfanget af de vedhæftede krav.

Det bør forstås, at forskellige ændringer og modifikationer af de for øjeblikket foretrukne udførelsesformer, som beskrevet heri, vil være tydelige for en fagmand. Sådanne ændringer og modifikationer kan foretages uden at reducere dens påtænkte fordele. Det er derfor påtænkt, at sådanne ændringer og modifikationer er dækket af de vedhæftede krav.

Claims (11)

17 DK 2008 00139 U3

1. Apparatur til at overvåge destruktion af en angivet mængde af en tumormasse, nævnte apparatur omfatter: en kanyle konfigureret til at modtage en fiber til at lede en ønsket mængde stråling ind i tumormassen; en temperaturmåler konfigureret til at måle vævstemperatur i nærheden af tumormassen; og en skærmanordning konfigureret til at vise en indikation af, at nævnte mængde tumormasse er destrueret i det mindste delvist på basis af vævstemperaturen i nærheden af tumormassen.

2. Apparatur ifølge krav 1, hvori kanylen er konfigureret til at måle tumormassens temperatur, og skærmanordningen er konfigureret til at vise indikationen af, at nævnte mængde tumormasse destrueres også i det mindste delvist på basis af tumormassens temperatur.

3. Apparatur ifølge krav 2, der omfatter et computerkontrolsystem konfigureret til at blive forbundet med kanylen, temperaturmåleren og skærmanordningen, nævnte computerkontrolsystem er konfigureret til at bestemme mængden af destrueret tumormasse i det mindste delvist på basis af vævstemperaturen.

4. Apparatur ifølge krav 1, hvori kanylen har en temperatursensor konfigureret til at måle tumormassens temperatur, og skærmanordningen er konfigureret til at vise indikationen af, at nævnte mængde tumormasse destrueres også i det mindste delvist på basis af tumormassens temperatur.

5. Apparatur ifølge krav 4, der omfatter et computerkontrolsystem konfigureret til at blive forbundet med kanylen, temperaturmåleren og skærmanordningen, nævnte computerkontrolsystem er konfigureret til at 18 DK 2008 00139 U3 bestemme mængden af destrueret tumormasse i det mindste delvist på basis af vævstemperaturen. Apparatur ifølge krav 1, hvori temperaturmåleren er konfigureret til at måle en flerhed af vævstemperaturer, der er i nærheden af tumormassen, og skærmanordningen er konfigureret til at vise indikationen af, at nævnte mængde tumormasse er destrueret i det mindste delvist på basis af det store antal vævstemperaturer. Apparatur ifølge krav 6, hvori temperaturmåleren omfatter fem i afstand af hinanden anbragte temperaturdetektorer. Apparatur ifølge krav 6, der omfatter et computerkontrolsystem konfigureret til at blive forbundet med kanylen, temperaturmåleren og skærmanordningen, nævnte computerkontrolsystem er konfigureret til at bestemme mængden af destrueret tumormasse i det mindste delvist på basis af flerheden af vævstemperaturer. Apparatur ifølge krav 1, der omfatter et computerkontrolsystem konfigureret til at blive forbundet med temperaturmåleren og skærmanordningen, nævnte computerkontrolsystem er konfigureret til at bestemme mængden af destrueret tumormasse i det mindste delvist på basis af vævstemperaturen. Apparatur ifølge krav 1, hvori den af skærmanordningen viste indikation omfatter en grafisk repræsentation. Apparatur ifølge krav 10, hvori den grafiske repræsentation er et søjlediagram. Apparatur ifølge krav 10, hvori den grafiske repræsentation lægges ovenpå et billede af tumormassen for at give visuel realtidsovervågning af den destruerede tumormasse. 19 DK 2008 00139 U3

13. Apparatur ifølge krav 10, hvori den grafiske repræsentation omfatter et geometrisk symbol.

14. Apparatur ifølge krav 10, hvori den grafiske repræsentation omfatter et 5 todimensionelt billede.

15. Apparatur ifølge krav 10, hvori den grafiske repræsentation omfatter et tredimensionelt billede.

16. Apparatur ifølge krav 1, hvori kanylen og temperaturmåleren hver omfatter en flerhed af positionsmarkører til at lette fastlæggelsen af de relative placeringer af kanylen og temperaturmåleren. 17. 15 18. 20 19. Apparatur ifølge krav 1, hvori positionsmarkørerne er anbragt henholdsvis med lige stor afstand fra hinanden langs en del af kanylens længde og langs en del af temperaturmålerens længde. Apparatur ifølge krav 1, hvori kanylen er konfigureret til at muliggøre fysiologisk acceptabel fluid at strømme omkring fiberen. Apparatur ifølge krav 18, der omfatter en fluidpumpe konfigureret til at levere fluidet til kanylen. 20. 25 Apparatur ifølge krav 1, der omfatter en optisk laser fiber og en laserkilde, der kan forbindes med den optiske laser fiber.

21. Apparatur ifølge krav 20, hvori laserkilden er en diodelaser. 22. 30 Apparatur ifølge krav 1, der omfatter midler til at udføre en blodcirkulationstest, der anvender et kontrastmiddel til at fastlægge tumormassedestruktion. Apparatur ifølge krav 22, hvori blodcirkulationstestmidlerne omfatter midler til at udføre kontrastforstærket en farve-Doppler-ultralydsundersøgelse. 35 23.