EP1951373A1 - Einrichtung für die röntgen-brachytherapie und verfahren zum positionieren einer in das innere eines körpers zur röntgen-brachytherapie eingeführten sonde - Google Patents

Einrichtung für die röntgen-brachytherapie und verfahren zum positionieren einer in das innere eines körpers zur röntgen-brachytherapie eingeführten sonde

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EP1951373A1
EP1951373A1 EP06793885A EP06793885A EP1951373A1 EP 1951373 A1 EP1951373 A1 EP 1951373A1 EP 06793885 A EP06793885 A EP 06793885A EP 06793885 A EP06793885 A EP 06793885A EP 1951373 A1 EP1951373 A1 EP 1951373A1
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EP
European Patent Office
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probe
image
irradiation area
ultrasound
ray source
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06793885A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Fehre
Bernd Granz
Markus Lanski
Ralf Nanke
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a device for X-ray brachytherapy and to a method for positioning a probe inserted into the interior of a body for X-ray brachytherapy.
  • X-ray brachytherapy is a thera ⁇ Guideic treatment with X-rays, where the X-ray source very close to the tissue to be treated example, a local tumor or a vessel wall after performing an endovascular dilatation is brought.
  • a miniaturized X-ray source is required, as is known, for example, from US Pat. No. 6,721,392 B1.
  • This is arranged at the distal end of a probe which is positioned intraoperatively, for example, in a tumor or after its removal in a tumor bed, as described, for example, in the PR information of Carl Zeiss AG, Medizintechnik Innovation of Carl Zeiss AG,
  • US 2003/0149327 A1 discloses a miniaturized x-ray source which is arranged in a catheter with which it can be introduced into the body cavities (lumens) in order to irradiate selected tissue zones from close proximity. It contains a shield rotatable about the axis of the catheter in order to radiate the X-rays in a substantially perpendicular to the axis into a selected solid angle. With an optical observation device arranged in the catheter, the environment of the catheter to be viewed as. For this purpose, a light source is used, which illuminates only the part of the surface of the cavity, which is also irradiated.
  • brachytherapy catheter with an OCT catheter based on optical coherence tomography is integrated into a unit.
  • OCT optical coherence tomography
  • the X-ray source in a radiation field outside the Ka theters emitted X-rays largely exclu ⁇ fore- most on tissue to be treated, such as the tumor, incident to minimize the burden of the healthy tissue located near ensured.
  • the invention is based on the object to provide a Einrich ⁇ tion for X-ray brachytherapy with an insertable into the interior of a body probe, with a ge ⁇ accurate positioning of the irradiation area is possible.
  • Au ⁇ ßerdem the invention is based on the object, a method for positioning an inserted into the interior of a body for x-ray brachytherapy probe indicated.
  • the device includes a probe insertable into the interior of a body having at its distal end an X-ray source, the X-radiation in an irradiation area outside the probe radiates, wherein a plurality of markers is provided, which in one of a image forming device are visible, and which are arranged in or on the probe in a known spatial relationship to the irradiation area. From the location of these markers in the image, it is then possible to deduce the position of the irradiation area in this image. In other words, the markers at least indirectly mark the irradiation area. This enables accurate positioning of the irradiation area, that is, accurate positioning of the X-ray source and the solid angle area in which the X-rays generated by the X-ray source are radiated.
  • probe is hereinafter generally to an instrument to be understood that can be introduced into the inside of a body into ⁇ . This can be both a catheter in the narrow sense, which is transferred into the cavities of the body (transluminally) was ⁇ , as well as being within a tissue zone (percutaneously or intertstitially) placeable needle-like instrument.
  • each usable in the medical diagnostic device can be generated with the two- or three-dimensional image representing a befind ⁇ inside a body-pending area.
  • the invention is not limited to the use of a single imaging device. Rather, also on different principles based imaging systems, particularly ultrasound ⁇ images and radiographs generating imaging facilities as well as working on the basis of magnetic resonance imaging systems tomographi- see used reach. In this case, it is advantageous if the markers are recognizable in all imaging devices used.
  • the probe and the position of the X-ray source itself can be seen in the image, both the navigation and the identification of the spatial location of the irradiation area is facilitated.
  • the probe is in the setting of the exposure area relative to the X-ray source, a movable shield ⁇ is arranged, the exposure area can be flexibly set even if static probe.
  • the markers are preferably spatially coupled to the shield.
  • the markers may also be arranged stationarily on or in the probe when the position of the shield, ie the position of a window or opening from which the X-rays exit, is detected relative to the markers with the aid of a sensor or already is known from the outset by a STEU ⁇ tion of the movement of the shield.
  • the device includes a positionable independently of the probe imaging means for generating an at least part of the exposure area reproducing Bil ⁇ of, and reproducing means for displaying the BiI- of and identified making of the exposure area in the image. This allows a particularly simple and illustrative Po ⁇ tioning of the exposure area.
  • the dose rate required at different locations of the irradiation area can be adjusted in a targeted manner.
  • an optical image of a is at least a part of the area containing Bestrah ⁇ lung environment of the probe by means of arranged in or on the probe optical observation device.
  • the imaging device an ultrasonic applicator, in particular an insertable into a cavity of the body Ultra ⁇ acoustic probe, which preferably has a Ultraschallwandleranord- voltage for generating ultrasound images in two mutually perpendicular cutting planes.
  • a device according to the invention is particularly suitable for insertion into a urethra or a ureter and for the therapeutic treatment of a prostate, bladder or kidney tumor.
  • an optical image of at least a part of the irradiation region generates one object containing the region in which the exposure area is identified by a phosphor is applied to the ⁇ particular, which is preferably in a tumor anneals.
  • the irradiation area can then be correctly positioned in a particularly simple and illustrative manner by making the irradiation area coincide with the area marked by the phosphor.
  • an ultrasonic marker is applied, in which it is egg NEN active ingredient, which is preferably in a tumor at ⁇ deposited and is accompanied by gas bubbles or generated them. These gas bubbles are shown particularly clearly in an ultrasound image.
  • a method according to the invention is particularly suitable for the support of the treatment of a prostate, bladder or kidney tumor, wherein the probe into a urethra or ureter ei ⁇ nen is introduced.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention in a schematic schematic diagram
  • Fig. 4 shows an alternative embodiment of the invention with an ultrasonic applicator for extracorporeal application.
  • the X-ray source 8 is associated with a shield 10, the ent in the exemplary embodiment a cylindrical part 10a holding ⁇ which is provided in its circumference with an aperture or opening 12 through which X-rays 14 perpendicularly to the
  • the cylindrical part 10a of the shield 10 is rotatably disposed within the probe 6 about its longitudinal axis 16, so that the irradiation area 18 can also be pivoted about this longitudinal axis 16.
  • the outer wall of the probe 6 is preferably made of a polymeric material, so that it is at least partially transparent to ultrasound.
  • the shield 10 has at one of its end faces on a front plate 10b, which is provided with a not shown in the figure, closable aperture, with which it is possible to selectively emit X-rays 14 in the direction of the longitudinal axis 16.
  • a movable closure is provided, with which the opening 12 can be closed or an additional shield, which is arranged in the probe 6 such that the opening 12 can be positioned in Be ⁇ rich this shield.
  • the rectum as an imaging device is an ultrasonic image generating
  • Ultrasonic probe 24 is introduced, in which at its distal end an ultrasonic transducer assembly 30 is arranged, which generates an ultrasound image from a plane illustrated by boundary lines 32 flat object area 34, which overlays at least a portion of the irradiation area 18.
  • Ultrasound transducer array 30 is a linear transducer array or two linear transducer array, the Ult ⁇ generate raschallhow in mutually perpendicular, in the example parallel and perpendicular to the plane extending section planes. Probes of this type are known in ultrasound diagnostics as biplanar rectal probes.
  • the ultrasound probe 24 is also shown in a dashed line position in which it generates an ultrasound image in a plane perpendicular to the plane object ⁇ jektebene that intersects the plane of the drawing in a dashed line section line 38.
  • the probe 6 also includes a schematically indicated op ⁇ diagram observation device 40 with which a subject region can be observed, the at least one part of the irradiation area 18 reproduces.
  • a plurality of markers 36 are arranged, three of which are shown in the figure.
  • This Mar ⁇ ker 36 for example balls or gas-filled (air) hollow spaces with about lmm in diameter, are of the ultrasonic ⁇ transducer assembly 30 ultrasound image generated recognizable and allow a reconstruction of the sectional area of the exposure area 18 with the information detected by the ultrasonic transducer assembly 30 object plane.
  • the markers 36 are in the examples rigidly game to the rotatable cylindrical portion 10a of the shield 10 is coupled and are in a fixed relation to the exposure area 18, the markers have at ⁇ play at the same time an increasing angular position, and an increasing distance with respect to a displayable geo - Metric point, eg the proximal edge of the cylindrical part 10a.
  • markers 36 are located on an ultrasound-imageable or ultrasonically transparent location of the probe 6. In the example illustrated in the figure, markers 36 are shown lying in a plane which is the center axis of the beam of x-rays 14 ent ⁇ holds. If these three markers 36 are detected in the ultrasound image, this is an indication that the imaged object plane also contains this center axis. From the position of the three markers 36 in the ultrasound image it is now possible to deduce the position of the irradiation area 18.
  • the markers 36 are displayed in an X-ray image, so that the position and angular position of the probe 6 may also be profiled CONTROL ⁇ with an X-ray device.
  • the probe 6 and the ultrasound probe 24 are connected to a control and evaluation device 42 with which the X-ray source 8, the ultrasound transducer arrangement 30 and the observation device 40 are controlled and the signals transmitted by the ultrasound transducer arrangement 30 and by the observation device 40 are evaluated that they can be displayed as an ultrasonic image or as an optical image in a re ⁇ display device 44, such as a monitor.
  • the markers 36 are identified and the irradiation area 18 ⁇ position faithfully reconstructed and made recognizable image in the ultrasound ⁇ .
  • Fig. 1 is located in the region of the wall 50 of the cavity 2 to be treated a therapeutically Gewebezo ⁇ ne 52, in the example, a prostate tumor that is to be irradiated with the X-ray beams 14.
  • the tissue to be treated ⁇ zone 52 may also be another via a body opening more accessible tumor, such as a bladder tumor or a kidney tumor.
  • this tissue zone 52 and the wall 50 is shown schematically.
  • the sectional area of the exposure area 18 with the information detected by the ultrasonic transducer assembly object plane is now, for example, by displaying its lateral Be ⁇ grenzungslinien indicated nineteenth
  • the irradiation area 18 inserted into the ultrasound image in this manner enables a correct positioning of the probe or the x-ray source.
  • the three markers 36 can be seen, with which a reconstruction of the position of the irradiation area 18 is possible.
  • the center axis of the X-ray beam lies in the ultrasound image.
  • given object plane (section plane), and the cavity 2 and the probe 6 are shown in the idealized in Fig. 1 arrangement shown in the form of a longitudinal section.
  • Li ⁇ nien 54 are displayed in the ultrasound image also as Li ⁇ nien 54 the same dose rate, which indicate the therapist the current local dose rate.
  • These lines 54 are located, for example, at a distance which corresponds to the drop in the dose rate to 1 / e each. These are about 1.2 cm in X-rays with a mean energy of 20keV in the tissue. The therapist can then set the required dose rate by changing the operating parameters of the X-ray source (anode current, acceleration voltage). These lines 54 of the same dose rate then shift in the ultrasound image according to the dose rate changing as the operating parameters change.
  • an ultrasound marker it is also possible to use an ultrasound marker.
  • the patient is given an active substance which preferably attaches itself to the tumor and at the same time is accompanied, for example, by small gas bubbles, or generates small gas bubbles.
  • the ⁇ se gas bubbles are shown particularly clearly in the ultrasound image.
  • the center axis of the X-ray beam in the picture reproduced in the ultrasonic ⁇ object plane (sectional plane), so that the lines 54 have a circular arc shape.
  • an ultrasound image is shown, as may arise when the ultrasound probe 24 is located in a dashed line in FIG. 1 position and the object plane perpendicular to the plane of FIG. 1 and obliquely to the center axis of the probe. 6 runs, as indicated by the dashed line 38 between the object plane and the drawing plane in FIG. is shown.
  • the cavity 2 and the probe 6 can be seen in the ultrasonic image in the form of an oblique cross-section.
  • the boundary line 19 of the Rönt ⁇ genstrahles then as well as the lines 54 of the same dose rate, an approximately elliptical shape.
  • Sectioning plane oriented perpendicular to the center axis of the X-rays, the boundary lines 19 and the line 54 have a circular shape.
  • an optical image is also generated from the surroundings of the probe, in which, with appropriate illumination, the wall 50 of the cavity is visible.
  • a phosphor is applied, for example directly with the aid of the probe, which preferably attaches to the tissue zone 52, if this is a tumor, and is excited, for example, by the light source used for illumination and emits fluorescent light in the visible range,
  • the tumor 52 can also be visualized in the optical image, at least in its surface region with which it adjoins the cavity.
  • the exact positioning can also be carried out with the aid of the optical image in addition to the positioning with the ultrasound image, since In this case, an image information from another, for example, to the image plane of the ultrasound image vertical plane before ⁇ is.
  • an ultrasound head 60 is provided as an ultrasound applicator, which is coupled to the outer surface 62 of the body 4 and, starting from this surface 62, the cavity 2, the son - de 6 and the tissue zone 52 detected.
  • the invention is illustrated by means of a catheter inserted into the cavity of a body.
  • the invention is also suitable for probes which are introduced directly into the tissue, as is the case with the invasive after-treatment of a tumor bed of a previously removed tumor explained in the introduction.
  • the tissue to be treated ⁇ zone it can also be a vessel wall which is to be irradiated after performing a dilation noserate to reduce Reste-.

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Abstract

Bei einer Einrichtung für die Röntgen-Brachytherapie und bei einem Verfahren zum Positionieren einer in das Innere eines Körpers (4) zur Röntgen-Brachytherapie eingeführten Sonde (6), die an ihrem distalen Ende eine Röntgenquelle (8) aufweist, die Röntgenstrahlen (14) in ein Bestrahlungsgebiet (18) außerhalb der Sonde (6) abstrahlt, sind gemäß der Erfindung eine Mehrzahl von Markern (36) vorgesehen, die in einem von einer bildgebenden Einrichtung erzeugten Bild erkennbar sind, und die in oder an der Sonde (6) in einer bekannten räumlichen Beziehung zum Bestrahlungsgebiet (18) angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Einrichtung für die Röntgen-Brachytherapie und Verfahren zum Positionieren einer in das Innere eines Körpers zur Röntgen- Brachytherapie eingeführten Sonde
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für die Röntgen-Brachytherapie sowie auf ein Verfahren zum Positionieren einer in das Innere eines Körpers zur Röntgen-Brachytherapie eingeführten Sonde.
Bei der Röntgen-Brachytherapie handelt es sich um eine thera¬ peutische Behandlung mit Röntgenstrahlen, bei der die Röntgenquelle sehr nahe an das zu behandelnde Gewebe, beispiels- weise ein Tumor oder eine Gefäßwand nach der Durchführung einer endovaskulären Dilatation, gebracht wird. Um die Röntgenquelle entweder ohne oder mit möglichst geringem invasiven Eingriff im Inneren eines Körpers mit Hilfe eines Katheters oder einer Sonde einführen zu können, wird eine miniaturi- sierte Röntgenquelle benötigt, wie sie beispielsweise aus der US 6,721,392 Bl bekannt ist. Diese ist am distalen Ende einer Sonde angeordnet, die intraoperativ beispielsweise in einem Tumor oder nach dessen Entfernung in einem Tumorbett positioniert wird, wie es beispielsweise in der PR-Information der Carl-Zeiss AG, Medizintechnik Innovation von Carl Zeiss AG,
„Intraoperative Strahlentherapie mit dem INTRABEAM System von der Carl Zeiss AG, Stand September 2004, näher erläutert ist.
Aus der US 2003/0149327 Al ist eine miniaturisierte Röntgen- quelle bekannt, die in einem Katheter angeordnet ist, mit dem sie in die Körperhohlräume (Lumen) eingeführt werden kann, um von dort aus ausgewählte Gewebezonen aus unmittelbarer Nähe zu bestrahlen. Sie enthält eine um die Achse des Katheters drehbare Abschirmung, um die Röntgenstrahlen gezielt im We- sentlichen senkrecht zur Achse in einen ausgewählten Raumwinkel abzustrahlen. Mit einer im Katheter angeordneten optischen Beobachtungseinrichtung kann die Umgebung des Katheters betrachtet werden. Hierzu wird eine Lichtquelle verwendet, die nur den Teil der Oberfläche des Hohlraumes beleuchtet, der auch bestrahlt wird.
Auch bei der endovaskulären Brachytherapie mit einem in der Spitze eines Katheters angeordneten Beta- oder Gammastrahler ist es beispielsweise aus der DE 10 2004 008 373 B3 bekannt, im Katheter eine optische Beobachtungseinrichtung anzuordnen. Hierzu wird ein Brachytherapie-Katheter mit einem auf der Grundlage der optischen Kohärenztomographie (OCT) arbeitenden OCT-Katheter zu einer Einheit integriert.
Wesentlich für den therapeutischen Erfolg ist, dass die von der Röntgenquelle in ein Bestrahlungsgebiet außerhalb des Ka- theters abgestrahlten Röntgenstrahlen weitgehend ausschlie߬ lich auf das zu behandelnde Gewebe, beispielsweise den Tumor, auftreffen, um eine möglichst geringe Belastung des daneben befindlichen gesunden Gewebes sicherzustellen. Dies erfordert eine präzise Positionierung des Bestrahlungsgebietes, d.h. eine präzise Positionierung und Ausrichtung der Röntgenquelle bzw. des Raumwinkels, in den die Röntgenstrahlen austreten.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine Einrich¬ tung für die Röntgen-Brachytherapie mit einer in das Innere eines Körpers einführbaren Sonde anzugeben, mit der eine ge¬ naue Positionierung des Bestrahlungsgebietes möglich ist. Au¬ ßerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Positionieren einer in das Innere eines Körpers zur Röntgen-Brachytherapie eingeführten Sonde anzugeben.
Hinsichtlich der Einrichtung wird die genannte Aufgabe gelöst mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemäß diesen Merkmalen enthält die Einrichtung eine in das Innere eines Körpers einführbare Sonde, die an ihrem distalen Ende eine Röntgenquelle aufweist, die Röntgenstrahlung in ein Bestrahlungsgebiet außerhalb der Sonde abstrahlt, wobei eine Mehrzahl von Markern vorgesehen ist, die in einem von einer bildgebenden Einrichtung erzeugten Bild erkennbar sind, und die in oder an der Sonde in einer bekannten räumlichen Beziehung zum Bestrahlungsgebiet angeordnet sind. Aus der Lage dieser Marker im Bild kann dann auf die Lage des Bestrah- lungsgebietes in diesem Bild geschlossen werden. Mit anderen Worten: Die Marker markieren zumindest indirekt das Bestrahlungsgebiet. Dies ermöglicht eine genaue Positionierung des Bestrahlungsgebietes, d.h. eine genaue Positionierung der Röntgenquelle und des Raumwinkelbereiches, in dem die von der Röntgenquelle erzeugten Röntgenstrahlen abgestrahlt werden.
Unter dem Begriff „Sonde" ist im Folgenden allgemein ein Instrument zu verstehen, das in das Innere eines Körpers einge¬ bracht werden kann. Dies kann sowohl ein Katheter im engeren Sinn sein, der in Hohlräume des Körpers (transluminal) einge¬ führt wird, als auch ein innerhalb einer Gewebezone (perkutan oder intertstitiell) platzierbares nadelähnliches Instrument sein .
Unter einer bildgebenden Einrichtung im Sinne der Erfindung ist jede in der medizinischen Diagnostik verwendbare Einrichtung zu verstehen, mit der zwei- oder dreidimensionales Bild erzeugt werden kann, das ein im Inneren eines Körpers befind¬ liches Gebiet wiedergibt. Die Erfindung ist auch nicht be- schränkt auf die Verwendung einer einzigen bildgebenden Einrichtung. Vielmehr können auch auf unterschiedlichen Prinzipien beruhende Bildgebungssysteme, insbesondere Ultraschall¬ bilder und Röntgenbilder erzeugende bildgebende Einrichtungen sowie auf Grundlage der Magnetresonanz arbeitende tomographi- sehe Bildgebungssysteme zum Einsatz gelangen. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die Marker in allen verwendeten bildgebenden Einrichtungen erkennbar sind.
Wenn außerdem auch die Sonde und die Lage der Röntgenquelle selbst im Bild erkennbar ist, ist sowohl die Navigation als auch die Identifikation der räumlichen Lage des Bestrahlungsgebietes erleichtert. Wenn in der Sonde zur Einstellung des Bestrahlungsgebietes eine relativ zur Röntgenquelle bewegliche Abschirmung ange¬ ordnet ist, kann das Bestrahlungsgebiet auch bei ruhender Sonde flexibel eingestellt werden. In diesem Fall sind die Marker vorzugsweise räumlich an die Abschirmung gekoppelt. Alternativ hierzu können die Marker auch in diesem Fall ortsfest an oder in der Sonde angeordnet sein, wenn die Lage der Abschirmung, d.h. die Lage eines Fensters oder einer Öffnung, aus der die Röntgenstrahlen austreten, relativ zu den Markern mit Hilfe eines Sensors erfasst oder bereits durch eine Steu¬ erung der Bewegung der Abschirmung von vornherein bekannt ist .
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Einrichtung eine unabhängig von der Sonde positionierbare bildgebende Einrichtung zum Erzeugen eines zumindest einen Teil des Bestrahlungsgebietes wiedergebenden Bil¬ des sowie eine Wiedergabeeinrichtung zur Darstellung des BiI- des und zum Kenntlichmachen des Bestrahlungsgebietes im Bild. Dies ermöglicht eine besonders einfache und anschauliche Po¬ sitionierung des Bestrahlungsgebietes.
Wenn außerdem in das im Bild wiedergegebene Bestrahlungsge- biet Linien gleicher Dosisleistung eingeblendet sind, kann gezielt die an verschiedenen Orten des Bestrahlungsgebietes erforderliche Dosisleistung eingestellt werden.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn mit Hilfe einer im oder an der Sonde angeordneten optischen Beobachtungseinrichtung ein optisches Bild einer zumindest einen Teil des Bestrah¬ lungsgebietes enthaltenden Umgebung der Sonde erzeugt wird. Dadurch wird das korrekte Navigieren der Sonde zusätzlich insbesondere dann erleichtert, wenn im optischen Bild das Be- Strahlungsgebiet kenntlich gemacht wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die bildgebende Einrichtung ein Ultraschallapplikator, insbesondere eine in einen Hohlraum des Körpers einführbare Ultra¬ schallsonde, die vorzugsweise eine Ultraschallwandleranord- nung zum Erzeugen von Ultraschallbildern in zwei zueinander senkrechten Schnittebenen aufweist.
Eine Einrichtung gemäß der Erfindung ist insbesondere zum Einführen in eine Harnröhre oder einen Harnleiter und zur therapeutischen Behandlung eines Prostata-, Blasen- oder Nierentumors geeignet.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gemäß der Erfin¬ dung gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patent- anspruches 10, dessen Vorteile sinngemäß den zu Patentan¬ spruch 1 angegebenen Vorteilen entsprechen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den dem Patentanspruch 10 untergeordneten Patentansprüchen angegeben, deren Vorteile ebenfalls sinngemäß den zu den zugehörigen Einrichtungsansprüchen angegebenen Vorteilen entsprechen.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein optisches Bild eines zumindest einen Teil des Be- Strahlungsgebietes enthaltenden Objektbereiches erzeugt, in dem das Bestrahlungsgebiet kenntlich gemacht ist, indem ins¬ besondere ein Leuchtstoff appliziert wird, der sich bevorzugt in einem Tumor anlagert. Das Bestrahlungsgebiet kann dann auf besonders einfache und anschauliche Weise korrekt positio- niert werden, indem das Bestrahlungsgebiet mit dem durch den Leuchtstoff markierten Gebiet zur Deckung gebracht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Ultraschallmarker appliziert, bei dem es sich um ei- nen Wirkstoff handelt, der sich bevorzugt in einem Tumor an¬ lagert und von Gasblasen begleitet ist oder diese erzeugt. Diese Gasblasen werden in einem Ultraschallbild besonders deutlich dargestellt.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung ist insbesondere zur Unter- Stützung der Behandlung eines Prostata-, Blasen- oder Nierentumors geeignet, bei der die Sonde in eine Harnröhre oder ei¬ nen Harnleiter eingeführt wird.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das Ausfüh- rungsbeispiel der Zeichnung verwiesen. Es zeigen:
Fig. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Prinzipdarstellung,
Fig. 2 und 3 jeweils ein Ultraschallbild in zueinander senk¬ rechten Schnittebenen, in die jeweils das Bestrahlungsgebiet eingeblendet ist,
Fig. 4 eine alternative Ausführungsform der Erfindung mit einem Ultraschallapplikator für die extrakorporale Anwendung.
Gemäß Fig. 1 ist in einen Hohlraum (Lumen) 2 eines Körpers 4 bei dem es sich im Beispiel um eine Urethra (Harnröhre) han- delt, eine Sonde 6, im Beispiel ein Katheter, eingeführt, in der an ihrem distalen Ende eine Röntgenquelle 8 angeordnet ist. Der Röntgenquelle 8 ist eine Abschirmung 10 zugeordnet, die im Ausführungsbeispiel einen zylindrischen Teil 10a ent¬ hält, der in seinem Umfang mit einer Blende oder Öffnung 12 versehen ist, durch die Röntgenstrahlen 14 senkrecht zur
Längsachse 16 der Sonde 6, d.h. radial in ein durch die Form der Öffnung 12 und deren Abstand zur Anode der Röntgenquelle 8 definiertes, beispielsweise kegelförmiges Bestrahlungsge¬ biet 18 austreten können, das in der Figur durch eine Schraf- für hervorgehoben und durch Begrenzungslinien 19 kenntlich gemacht ist. Der zylindrische Teil 10a der Abschirmung 10 ist innerhalb der Sonde 6 um deren Längsachse 16 drehbar angeordnet, so dass das Bestrahlungsgebiet 18 ebenfalls um diese Längsachse 16 geschwenkt werden kann. Die Außenwand der Sonde 6 besteht vorzugsweise aus einem polymeren Werkstoff, so dass sie für Ultraschall zumindest teildurchlässig ist.
Die Abschirmung 10 weist an einer ihrer Stirnseiten eine Stirnplatte 10b auf, die mit einer in der Figur nicht näher dargestellten verschließbaren Blende versehen ist, mit der es möglich ist, wahlweise Röntgenstrahlen 14 in Richtung der Längsachse 16 abzustrahlen. In diesem Fall ist entweder ein beweglicher Verschluss vorgesehen, mit dem die Öffnung 12 verschlossen werden kann oder eine Zusatzabschirmung, die in der Sonde 6 derart angeordnet ist, dass die Öffnung 12 im Be¬ reich dieser Abschirmung positioniert werden kann.
In einen weiteren in der Nähe des Hohlraumes 2 befindlichen Hohlraum 22 des Körpers 4, im Beispiel das Rektum, ist als bildgebende Einrichtung eine ein Ultraschallbild erzeugende
Ultraschallsonde 24 eingeführt, in der an ihrem distalen Ende eine Ultraschallwandleranordnung 30 angeordnet ist, die ein Ultraschallbild aus einem durch Begrenzungslinien 32 veranschaulichten ebenen Objektgebiet 34 erzeugt, das zumindest einen Teil des Bestrahlungsgebietes 18 überlagert. Bei der
Ultraschallwandleranordnung 30 handelt es sich um ein lineares Wandlerarray oder um zwei lineare Wandlerarrays, die Ult¬ raschallbilder in zueinander senkrechten, im Beispiel parallel und senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Schnittebenen erzeugen. Sonden dieser Art sind in der Ultraschalldiagnostik als biplanare Rektalsonden bekannt.
In der Figur ist die Ultraschallsonde 24 außerdem in einer gestrichelt eingezeichneten Position dargestellt, in der sie ein Ultraschallbild in einer zur Zeichenebene senkrechten Ob¬ jektebene erzeugt, die die Zeichenebene in einer gestrichelt eingezeichneten Schnittlinie 38 schneidet. Die Sonde 6 enthält außerdem eine schematisch angedeutete op¬ tische Beobachtungseinrichtung 40, mit der ein Objektbereich beobachtet werden kann, der zumindest einen Teil des Bestrah- lungsgebietes 18 wiedergibt.
In der Sonde 6 sind eine Mehrzahl von Markern 36 angeordnet, von denen in der Figur drei dargestellt sind. Diese Mar¬ ker 36, beispielsweise Kugeln oder gasgefüllte (Luft) Hohl- räume mit etwa lmm Durchmesser, sind im von der Ultraschall¬ wandleranordnung 30 erzeugten Ultraschallbild erkennbar und ermöglichen eine Rekonstruktion der Schnittfläche des Bestrahlungsgebietes 18 mit der von der Ultraschallwandleranordnung 30 erfassten Objektebene. Die Marker 36 sind im Bei- spiel starr an den drehbaren zylindrischen Teil 10a der Abschirmung 10 gekoppelt und befinden sich in einer ortsfesten Relation zum Bestrahlungsgebiet 18. Die Marker haben bei¬ spielsweise gleichzeitig eine zunehmende Winkelposition und einen zunehmenden Abstand in Bezug auf eine darstellbare geo- metrische Stelle, z.B. die proximale Kante des zylindrischen Teils 10a. Aus dem Abstand eines Markers 36 von der Kante kann man dann auf die Winkelposition schließen. Alle Marker 36 befinden sich an einer in einem Ultraschallbilddar- stellbaren oder an einer für Ultraschall transparenten Stelle der Sonde 6. In dem in der Figur veranschaulichten Beispiel sind Marker 36 dargestellt, die sich in einer Ebene befinden, die die Mittenachse des Bündels der Röntgenstrahlen 14 ent¬ hält. Werden diese drei Marker 36 im Ultraschallbild erfasst, ist dies ein Indiz dafür, dass die abgebildete Objektebene ebenfalls diese Mittenachse enthält. Aus der Lage der drei Marker 36 im Ultraschallbild kann nun auf die Lage des Be¬ strahlungsgebietes 18 geschlossen werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Marker 36 auch in einem Röntgenbild darstellbar, so dass Position und Winkellage der Sonde 6 auch mit einem Röntgengerät kontrol¬ liert werden können. Die Sonde 6 und die Ultraschallsonde 24 sind an eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 42 angeschlossen, mit der die Röntgenquelle 8, die Ultraschallwandleranordnung 30 und die Beo- bachtungseinrichtung 40 gesteuert und die von der Ultraschallwandleranordnung 30 und von der Beobachtungseinrichtung 40 übermittelten Signale ausgewertet werden, so dass sie als Ultraschallbild bzw. als optisches Bild in einer Wieder¬ gabeeinrichtung 44, beispielsweise ein Monitor, dargestellt werden können. Mit Hilfe der Steuer- und Auswerteeinrichtung werden auch die Marker 36 identifiziert und dem Bestrahlungs¬ gebiet 18 positionsgetreu rekonstruiert und im Ultraschall¬ bild kenntlich gemacht.
Im Beispiel der Fig. 1 befindet sich im Bereich der Wand 50 des Hohlraumes 2 eine therapeutisch zu behandelnde Gewebezo¬ ne 52, im Beispiel ein Prostatatumor, die mit den Röntgenstrahlen 14 bestrahlt werden soll. Die zu behandelnde Gewebe¬ zone 52 kann auch ein anderer über eine Körperöffnung zugäng- licher Tumor, beispielsweise ein Blasentumor oder ein Nierentumor sein.
Im Ultraschallbild der Fig. 2 ist diese Gewebezone 52 sowie die Wand 50 schematisch wiedergegeben. In diesem Ultraschall- bild ist nun die Schnittfläche des Bestrahlungsgebietes 18 mit der von der Ultraschallwandleranordnung erfassten Objektebene beispielsweise durch Wiedergabe seiner seitlichen Be¬ grenzungslinien 19 kenntlich gemacht. Das auf diese Weise in das Ultraschallbild eingeblendete Bestrahlungsgebiet 18 er- möglicht eine korrekte Positionierung der Sonde bzw. der Röntgenquelle .
Im Ultraschallbild sind die drei Marker 36 zu erkennen, mit denen eine Rekonstruktion der Lage des Bestrahlungsgebie- tes 18 möglich ist. Im Beispiel befinden sich alle drei Mar¬ ker 36 in der Bildebene. In diesem Fall liegt die Mittenachse des Röntgenstrahlbündels in der im Ultraschallbild wiederge- gebene Objektebene (Schnittebene) , und der Hohlraum 2 und die Sonde 6 werden in der idealisiert in Fig. 1 dargestellten Anordnung in Form eines Längsschnittes abgebildet.
In das Ultraschallbild eingeblendet sind außerdem etwa Li¬ nien 54 gleicher Dosisleistung, die dem Therapeuten die aktuelle lokale Dosisleistung anzeigen. Diese Linien 54 befinden sich beispielsweise untereinander in einem Abstand, der dem Abfallen der Dosisleistung auf jeweils 1/e entspricht. Dies sind bei einer Röntgenstrahlung mit einer mittleren Energie von 20keV im Gewebe etwa 1,2cm. Der Therapeut kann dann durch Änderung der Betriebsparameter der Röntgenquelle (Anodenstrom, Beschleunigungsspannung) die erforderliche Dosisleistung einstellen. Diese Linien 54 gleicher Dosisleistung ver- schieben sich dann im Ultraschallbild entsprechend der sich bei der Variation der Betriebsparameter ändernden Dosisleistung.
Möglich ist auch der Einsatz eines Ultraschallmarkers . Dabei wird dem Patienten ein Wirkstoff eingegeben, der sich bevorzugt an den Tumor anlagert und gleichzeitig z.B. von kleinen Gasblasen begleitet wird, oder kleine Gasblasen erzeugt. Die¬ se Gasblasen werden im Ultraschallbild besonders deutlich dargestellt .
Wie vorstehend erläutert liegt im dargestellten Beispiel die Mittenachse des Röntgenstrahlbündels in der im Ultraschall¬ bild wiedergegebene Objektebene (Schnittebene) , so dass die Linien 54 eine kreisbogenförmige Gestalt haben.
Im Beispiel der Fig. 3 ist ein Ultraschallbild dargestellt, wie es sich ergeben kann, wenn die Ultraschallsonde 24 sich in einer in der Fig. 1 gestrichelt eingezeichneten Position befindet und die Objektebene senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 und schräg zur Mittenachse der Sonde 6 verläuft, wie dies anhand der in Fig. 1 gestrichelt eingezeichneten Schnittlinie 38 zwischen Objektebene und Zeichenebene veran- schaulicht ist. In diesem Fall sind der Hohlraum 2 und die Sonde 6 im Ultraschallbild in Form eines schräg verlaufenden Querschnittes zu erkennen. Die Begrenzungslinie 19 des Rönt¬ genstrahles hat dann ebenso wie die Linien 54 gleicher Dosis- leistung eine annähernd elliptische Gestalt. Wenn die
Schnittebene senkrecht zur Mittenachse der Röntgenstrahlen orientiert ist, weisen die Begrenzungslinien 19 und die Linie 54 eine kreisförmige Gestalt auf.
Gemäß Fig. 4 wird auch ein optisches Bild aus der Umgebung der Sonde erzeugt, in dem bei entsprechender Beleuchtung die Wand 50 des Hohlraumes sichtbar ist. Wird zusätzlich ein Leuchtstoff appliziert, beispielsweise unmittelbar mit Hilfe der Sonde, der sich bevorzugt in der Gewebezone 52 anlagert, wenn es sich bei dieser um einen Tumor handelt, und der beispielsweise durch die zur Beleuchtung verwendeten Lichtquelle angeregt wird und Fluoreszenzlicht im sichtbaren Bereich emittiert, kann der Tumor 52 zumindest in seinem Oberflächenbereich mit dem er an dem Hohlraum angrenzt auch im optischen Bild sichtbar gemacht werden. Wird zusätzlich die Einhüllende des auf die Oberfläche der Wand 50 auftreffenden Röntgen- strahlbündels als Kreislinie 56 und dessen Mittenachse als Punkt 58 eingeblendet, kann die exakte Positionierung auch mit Hilfe des optischen Bildes ergänzend zu der Positionie- rung mit dem Ultraschallbild vorgenommen werden, da in diesem Fall eine Bildinformation aus einer anderen, beispielsweise zur Bildebene des Ultraschallbildes senkrechten Ebene vor¬ liegt .
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist als Ultraschallappli- kator anstelle einer in das Innere des Körpers 4 einführbaren Ultraschallsonde ein Ultraschallkopf 60 vorgesehen, der an die äußere Oberfläche 62 des Körpers 4 angekoppelt wird, und ausgehend von dieser Oberfläche 62 den Hohlraum 2, die Son- de 6 und die Gewebezone 52 erfasst. Die Erfindung ist anhand eines in den Hohlraum eines Körpers eingeführten Katheters dargestellt. Grundsätzlich ist die Erfindung auch für Sonden geeignet, die unmittelbar in das Gewebe eingeführt werden, wie das bei der eingangs erläuterten invasiven Nachbehandlung eines Tumorbettes eines vorher entfernten Tumors der Fall ist. Bei der zu behandelnden Gewebe¬ zone kann es sich auch um eine Gefäßwand handeln, die nach der Durchführung einer Dilatation zur Verringerung der Reste- noserate bestrahlt werden soll.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung für die Röntgen-Brachytherapie mit einer in das Innere eines Körpers (4) einführbaren Sonde (6), die an seinem distalen Ende eine Röntgenquelle (8) aufweist, die
Röntgenstrahlen (14) in ein Bestrahlungsgebiet (18) außerhalb der Sonde (6) abstrahlt, und mit einer Mehrzahl von Mar¬ kern (36) , die in einem mit einer bildgebenden Einrichtung erzeugten Bild erkennbar sind, und die in oder an der Son- de (6) in einer bekannten räumlichen Beziehung zum Bestrahlungsgebiet (18) angeordnet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der in der Sonde (6) zur Einstellung des Bestrahlungsgebietes (18) eine relativ zur Röntgenquelle (8) bewegliche Abschirmung (10) angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der in der Sonde (6) eine optische Beobachtungseinrichtung (40) angeordnet ist .
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, mit einer unabhängig von der Sonde (6) positionierbaren bildgebenden Einrichtung zum Erzeugen eines zumindest einen Teil des Bestrahlungsgebietes (18) wiedergebenden Bildes, sowie mit einer Wiedergabeeinrichtung (44) zur Darstellung des Bildes und mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (42) zum Identifizieren der Marker (36) und zum positionsgetreuen Rekonstruieren und Kenntlichmachen des Bestrahlungsgebietes (18) im Bild.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, bei der in das im Bild wiedergegebene Bestrahlungsgebiet (18) Linien (54) gleicher Do¬ sisleistung eingeblendet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der im Bild die Lage der Röntgenquelle (8) angezeigt wird.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der als bildgebende Einrichtung ein Ultraschallapplikator vorgesehen ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, bei der der Ultraschallapplikator eine in einen Hohlraum des Körpers einführbare Ultra¬ schallsonde (24) ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, bei der der Ultraschallappli- kator (24, 60) eine Ultraschallwandleranordnung (30) zum Erzeugen von Ultraschallbildern in zwei zueinander senkrechten Schnittebenen enthält .
10. Verfahren zum Positionieren einer in das Innere eines Körpers (4) eingeführten Sonde (6) zur Röntgen-
Brachytherapie, die an ihrem distalen Ende eine Röntgenquel¬ le (8) aufweist, mit der Röntgenstrahlen (14) in ein Bestrahlungsgebiet (18) außerhalb der Sonde (6) abgestrahlt werden, und mit einer Mehrzahl von Markern (36) versehen ist, die in einem mit einer bildgebenden Einrichtung erzeugten Bild erkennbar sind, und die in oder an der Sonde (6) in einer bekannten räumlichen Beziehung zum Bestrahlungsgebiet (18) angeordnet sind, und bei dem mit der bildgebenden Einrichtung ein zumindest einen Teil des Bestrahlungsgebietes (18) wie- dergebendes Bild erzeugt und die im Bild wiedergegebenen Mar¬ ker (36) für die korrekte Positionierung des Bestrahlungsge¬ bietes (18) herangezogen werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Bestrahlungsge- biet (18) mit einer in der Sonde (6) angeordneten und der
Röntgenquelle (8) zugeordneten und relativ zu dieser bewegli¬ chen Abschirmung (10) eingestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das Bestrah- lungsgebiet (18) positionsgetreu rekonstruiert und im Bild kenntlich gemacht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem in das im Bild wiedergegebene Bestrahlungsgebiet (18) Linien (52) gleicher Do¬ sisleistung eingeblendet werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem im Bild die Lage der Röntgenquelle (8) angezeigt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei der als bildgebende Einrichtung ein Ultraschallapplikator verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Utraschallappli- kator eine Ultraschallsonde (24) ist und in einen Hohl¬ raum (22) des Körpers (4) eingeführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem Ultraschallbilder in zwei zueinander senkrechten Schnittebenen erzeugt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, bei dem ein optisches Bild einer zumindest einen Teil des Bestrahlungsge¬ bietes (18) enthaltenden Umgebung der Sonde (6) erzeugt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem ein Leuchtstoff appliziert wird, der sich bevorzugt in einem Tumor anlagert.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 19, bei dem ein Ultraschallmarker appliziert wird, der sich bevorzugt in ei¬ nem Tumor anlagert und von Gasblasen begleitet ist oder diese erzeugt .
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 20, bei dem die Sonde (6) in eine Harnröhre oder einen Harnleiter eingeführt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, bei dem die Ultraschallsonde (24) rektal eingeführt wird
23. Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 22 zur Behandlung eines Prostata-, Blasen- oder Nierentu¬ mors .
24. Verwendung einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur therapeutischen Behandlung eines Prostata-, Blasenoder Nierentumors .
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