NL1031751C2 - Werkwijze voor het localiseren van een bron in een lichaam. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze voor het localiseren van een bron in een lichaam

De uitvinding heeft betrekking op een brongeleidingsinrichting voor het geleiden en localiseren van een stralingsbron in een menselijk lichaam. De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor localiseren van een stralingsbron in een menselijk lichaam.

5 Dergelijke brongeleidingssystemen, ook wel remote afterloader systemen genoemd, worden toegepast bij brachytherapie behandelingen. Bij dergelijke behandelingen wordt een patiënt inwendig bestraald door middel van ingebrachte stralingsbronnen, voor de behandeling van tumoren. Hierbij worden in het weefsel een of meerdere katheters aangebracht.

10 Hierbij zijn veel verschillende uitvoeringen mogelijk, waarbij bovendien de positie van de katheters van patient tot patient kan verschillen en kan de vorm van het te bestralen gebied kan variëren.

Voor het verkrijgen van een optimale stralingsdosis zijn bij het bepalen van de stopposities van de bron (zg dwellposities) binnen deze 15 katheters diverse bronpositioneringsystemen in gebruik. Daarbij is meestal de lengte van de ingebrachte katheter een vaste lengte zodat er altijd een gedeelte van de katheter buiten de patient moet steken. Daarbij geschiedt de bestraling vanuit het distale gedeelte van de katheter. Dit heeft te veelal te maken met het brongeleidingssysteem. Deze brongeleidingssystemen 20 brengen de bron veelal een vaste lengte naar buiten en trekken vervolgens de bron naar de vooraf bepaalde dwellposities terug. Andere uitvoeringen werken omgekeerd, ze brengen de bron naar een eerste positie in de katheters en stappen dan voorwaards naar de aangegeven posities. De bronposities en de werkelijke positie in mm moet steeds worden berekend. 25 Daarbij hebben deze systemen doorgaans een maximum aantal stopposities (dwellposities) voor de bron. Dit heeft tot gevolg dat bij grotere 1031751 2 bestralingsgebieden een meervoud van deze beperkte stopposities tot grote stapposities leid van bijv 2,5 mm of 5 mm of 10mm.

Om deze posities te bepalen worden veelal per katheter markerdraden in de katheters aangebracht. Op deze markerdraden zijn op 5 elke cm markers op de draden geklemd welke dan dmv röntgenopnamen zichtbaar worden gemaakt. Er ontstaat dan veelal een zeer groot aantal markerpunten op de röntgen opnamen die het bepalen van posities bemoeilijken en onderling gemakkelijk verwisseld kunnen worden.

Hierdoor ontstaat een zeer gecompliceerd en bewerkelijk proces 10 waarbij regelmatig meetfouten voorkomen welke tot foutieve bestralingen kunnen leiden. Tevens steken een of meerdere katheters tot ver buiten de patiënt die tussen de bestralingen door kunnen knikken of bij de patiënt tot bewegingsbeperkingen leiden.

In een aspect van de vinding is een doel om meetfouten te voorkomen, 15 veel voorbereidingstijd te besparen, een exactere bestraling te kunnen uitvoeren en een grote verbetering te bieden door gebruik van verschillende onderlinge katheterlengten.

In een ander aspect van de vinding is een doel om het mogelijk te maken dat een patiënt zich tussen opeenvolgende behandelingen vrij kan 20 bewegen.

Dienovereenkomstig verschaft de vinding de maatregelen volgens conclusie 1. In het bijzonder wordt volgens de vinding een brongeleidingsinrichting van het bovengenoemde type verschaft, omvattende een insteleenheid voor het instellen van bronposities en 25 bronverblijftijden in een behandelvenster, dat zich vanuit een referentiepositie uitbreidt naar posities binnen het lichaam gelegen, en waarbij de referentiepositie is gelegen op of nabij het proximale uiteinde van de katheter; en een besturingseenheid voor het geleiden van de bron door de katheter naar een voorafbepaalde positie in het lichaam, overeenkomstig 30 door de insteleenheid opgegeven bronposities gemeten relatief ten opzichte 3 van het behandelvenster. Derhalve kunnen de bronposities worden bepaald ten opzichte van een referentiepositie die is gelegen op of nabij het proximale uiteinde van de katheter.

Volgens een ander aspect verschaft de vinding de maatregelen 5 volgens conclusie 11. In het bijzonder wordt volgens de uitvinding voorzien in een werkwijze voor localiseren van een stralingsbron in een menselijk lichaam, welke bron in een katheter is aangebracht en op een brongeleidingsinrichting is aangesloten, en waarbij het proximale uiteinde van de katheter zich op een voorafbepaalde positie ten opzichte van het 10 lichaam bevindt, omvattende: het definiëren van een behandelvenster, dat zich vanuit een referentiepositie uitbreidt naar posities binnen het lichaam gelegen, en waarbij de referentiepositie is gelegen op of nabij het proximale uiteinde van de katheter; en het localiseren van de bron relatief ten opzichte van het behandelvenster.

15 Volgens nog een aspect voorziet de uitvinding in een marker systeem, waarbij in een katheter voor één vaste m, een markering is aangebracht op een afstand van ra x 100 mm. ten opzichte van de referentiepositie, waarbij ra een natuurlijk getal is, voor het representeren van een actief bereik van m x 100 mm.

20

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de figuurbeschrijving.

Hierin toont: 25 Figuur 1 een brongeleidingssysteem volgens een uitvoeringsvorm van de vinding,;

Figuur 2 een nadere illustratie van de werkwijze toegepast in het brongeleidingssysteem volgens Figuur 1;

Figuur 3: een uitvoeringsvorm van het markersysteem volgens een 30 andere aspect van de vinding; 4

Figuur 4: een illustratieve toepassing van de vinding; en

Figuur 5; een verdere illustratie van een katheter voor toepassing van de vinding.

5 Figuur 1 toont een schematische weergave van een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding. In de figuur is weergegeven een brongeleidingsinrichting 1 voor het geleiden en localiseren van een stralingsbron 2 in een menselijk lichaam 3 voor brachytherapietoepassingen. Een dergelijke inrichting 1 omvat een 10 afschermende behuizing 4, waarin de radioactieve bron 2, indien niet in gebruik, wordt bewaard. In de figuur is een toestand weergegeven waarbij de bron 2 uit de behuizing 4 is gebracht en straling afgeeft in het menselijk lichaam 3. Dit geschiedt bijvoorbeeld door de bron 2 te geleiden via een geleiderdraad 5, dat via een bewegingsmechanisme 6 de bron 2 in en uit de 15 behuizing geleidt, via een geleiderbuis 7. De geleiderbuis 7 heeft aansluiting op een katheter 8 die in het lichaam 3 is gebracht, naar te bestralen posities.

De inrichting 1 omvat volgens de uitvinding een insteleenheid 9 voor het instellen van een behandelvenster 10. De insteleenheid 9 is in Figuur 1 20 schematisch weergegen en kan gebruikers interactief zijn, bijvoorbeeld, met een scherm en een toetsenbord of een koppeling naar een computer of dergelijke. Het behandelvenster 10' dat in de inrichting wordt ingesteld definieert een feitelijk behandelvenster of behandelgebied 10 voor het behandelen van weefsels in het menselijk lichaam 3. In dit behandelvenster 25 10 worden voorbepaalde posities de zg. dwellposities, door de bron 2 ingenomen om een optimaal bestralingsresultaat voor het lichaam 3 te bereiken volgens een voorbepaald tijdschema. Daartoe kan de geleidingsinrichting 1 de bron 2 op een aantal vaste, vooraf instelbare posities in het behandelvenster 10 houden, die bijvoorbeeld steeds 1 mm uit 5 elkaar liggen, waarbij een bewegingsmechanisme 6, bijvoorbeeld, een stappenmotor omvat om de bron stapsgewijs door te voeren.

Op deze wijze wordt bereikt, dat het de weefsels binnen het behandelvenster 10 worden blootgesteld aan een gewenst bestralingprofiel.

5 Overeenkomstig de uitvinding wordt het behandelvenster 10 zo gekozen, dat dit zich vanuit een referentiepositie 11 uitbreidt naar posities binnen het lichaam 3 gelegen. Binnen het behandelvenster 10 wordt de bron 2 op respectievelijk ingestelde posities gehouden. Daarbij wordt de referentiepositie 11 gekozen om te liggen op een voorbepaalde afstand ten 10 opzichte van het proximale uiteinde 12 van de katheter 8. De inrichting omvat verder een besturingseenheid (niet weergegeven) voor het geleiden van de bron 2 door de katheter 8 naar een voorafbepaalde positie in het lichaam 3, overeenkomstig door de insteleenheid 9 opgegeven bronposities gemeten relatief ten opzichte van het behandelvenster 10.

15 Een aspect van de vinding is dat het proximale uiteinde 12 van de katheter 8 op een voorbepaalde afstand ten opzichte van het lichaam wordt gehouden, in het bijzonder, dat deze bij voorkeur direct eindigt buiten het lichaam 3. Dit heeft tot voordeel dat een patiënt kan worden losgekoppeld van de inrichting en zich verder vrij kan bewegen zonder gehinderd te 20 worden door uitstekende katheters. In een uitvoeringsvorm kan dit worden bereikt door het proximale deel van de katheter 8 af te knippen direct buiten het lichaam, zoals nader geïllustreerd onder verwijzing naar Figuur 5.

Zoals nader uiteengezet zal worden onder verwijzing naar Figuur 2 25 heeft het de voorkeur dat gewerkt wordt met vaste maten van de gebruikte katheters en geleiderbuizen, zodat positiebepaling van de bron in het lichaam zo transparant mogelijk is. De geleiderbuis 7, indien toegepast, heeft daarom bij voorkeur een vaste afstand, bijvoorbeeld, 1000 mm, of ten minste een afstand van bijvoorbeeld l x 100 mm (l een natuurlijk getal). Op 30 deze wijze wordt de kans op vergissingen aanmerkelijk verminderd. Ook 6 heeft bij voorkeur de vensterbreedte een vaste waarde, voor alle door de inrichting 1 te verrichten behandelingen, en dient een katheter 8 te worden gebruikt met een actief bereik, gemeten ten opzichte van de referentiepositie 11, om binnen het bereik van deze vensterbreedte te vallen.

5 Een praktische vensterbreedte bedraagt bijvoorbeeld n x 100 mm., met n een natuurlijk getal, meer in het bijzonder, bijvoorbeeld, 400 mm, waarbij de katheters, nader toegelicht onder verwijzing naar Figuur 2 een actief bereik kunnen hebben van bijvoorbeeld 100, 200 en 300 mm, of een ander actief bereik dat binnen het bereik van het 10 behandelvenster 10 ligt, door de katheter 8 af te knippen.

Figuur 2 toont diverse metalen en kunststof buisvormen of katheters zoals toegepast in de brachytherapie in een rechte of gebogen, starre of flexibele uitvoering.

Zoals hierboven uiteengezet hebben de katheters een actief bereik dat 15 valt binnen het bereik van het behandelvenster 10. In de in Figuur 2 onder A-C getoonde gevallen wordt onder actief bereik verstaan een bereik gevormd door het proximale uiteinde 12 van de katheter, dat een referentiepositie 11 vormt tot een meest distale dwellpositie 13 van een bron. In het onder D getoonde geval wordt het actieve bereik gevormd op 20 vaste afstand van het proximale deel 12 van de katheter tot een meest distale dwellpositie 13 van een bron. Deze vaste afstand bedraagt in het uitvoeringsvoorbeeld 1000 mm, en kan meer in het algemeen een vaste lengte van l x 100 mm. bedragen, waarbij l een natuurlijk getal is. In de figuur zijn verder schematisch tussengelegen dwellposities 14 weergegeven. 25 De brongeleidingsinrichting 1 kan zijn ingericht om deze dwellposities 14 stapsgewijs in te nemen en voorbepaalde tijden op respectieve dwellposities 13, 14 te verblijven. De stapgrootte kan daarbij programmeerbaar zijn, bijvoorbeeld, in stapjes van een meervoud van 1 mm, en de verblijftijd kan instelbaar zijn, bijvoorbeeld, een tijd programmeerbaar van 0.1 sec. tot bijv. 30 999.99 sec.

7

In het onder D getoonde uitvoeringsvoorbeeld wordt de katheter 8 bij voorkeur direct op de brongeleidingsinrichting 1 aangesloten (niet weergegeven). In de andere getoonde gevallen A-C wordt daarentegen de kather 8 bij voorkeur via een transportslang 7 (transittube) verbonden aan 5 de brongeleidingsinrichting 1 (zg remote afterloading toestel). Daarbij bedraagt de lengte van deze transportslang 7 bij voorkeur exact 1000 mm, of meer in het algemeen, een vaste lengte van l x 100 mm., waarbij l een natuurlijk getal is. Op deze wijze wordt bereikt, dat het behandelvenster 10 waarbinnen de bestralingen worden uitgevoerd kan worden ingesteld vanuit 10 een vaste referentiepositie 11 ten opzichte van het proximale uiteinde 12 van de katheter.

In bovengenoemde gevallen A-D kan het distale uiteinde 15 van de katheter 8 zelfs buiten het bereik van het behandelvenster 10 liggen, afhankelijk van de vorm van de gehele bron en de vorm van de katheter en 15 tip, en derhalve niet bijdragen tot hogergenoemde actieve bereik van de katheter.

Meer specifiek zullen in het navolgende de verschillende onder A-D getoonde katheters worden besproken.

De 1ste katheter A geeft een naald aan die zowel in metaal als in 20 diverse kunststof vormen voorkomt. De metalen naalden hebben veelal een vaste lengte. Typische lengtes kunnen zijn 50 mm, 100 mm, 150 mm, 200 mm en 250 mm. De kunststof uitvoering is veelal 200 mm of meer en kan naar behoefte worden afgeknipt.

De 2de katheter B geeft een flexibele katheter aan. Deze katheters 25 kunnen na het inbrengen in het weefsel van de patient op diverse plaatsen worden afgeknipt doch kunnen ook worden voorzien van een vaste koppeling waardoor de referentiepositie “0” in plaats van op de voorzijde van de slang op de voorzijde van de koppeling komt te liggen.

8

De 3de katheter C geeft een gynaecologische applicatorbuis aan. Deze heeft een lengte van 300 mm en is voorzien van een vaste koppeling. De voorzijde van deze koppeling is de referentiepositie “0”.

De 4de katheter D geeft een lange katheter aan die onder andere voor 5 de bronchus Eusophagus of Bile duct kan worden toegepast. In deze uitvoeringsvorm is de brongeleidingsinrichting ingericht voor het geleiden en localiseren van een stralingsbron in een menselijk lichaam via een katheter die zonder transportslang direct op de inrichting wordt aangesloten via een adaptor. Hierbij wordt een behandelvenster 10 gedefinieerd, dat zich vanuit een referentiepositie uitbreidt naar posities binnen het lichaam gelegen, waarbij de referentiepositie is gelegen op een voorbepaalde afstand ten opzichte van het proximale uiteinde van de katheter, in dit geval een vaste lengte van 1000 mm. De totale lengte is hiermee vastgelegd op 1400 mm waarbij de laatste 400 mm een 15 behandelbereik verschaffen dat ligt binnen het behandelvenster. De keuze van de vier bovenstaande buizen met hun specifiek gekozen lengten maken de positionering van de bron eenduidig en kunnen veel verwarring wegnemen.

Figuur 3 toont volgens een ander aspect van de uitvinding een set 20 markers 16 die gebruikt worden om de katheters na het plaatsen in de patiënt te kunnen inmeten. Dit inmeten kan worden gedaan door de geometrie van de buizen ten opzichte van het te bestralen gebied met behulp van röntgenfilm of digitale diagnostische technieken op te meten.

Bij het gebruik van deze markers staat het concept van een vast 25 behandelvenster centraal, en is in de katheter een enkele markering 17 aangebracht die een vaste afstand in het behandelvenster representeert. Deze vaste afstand wordt bij voorkeur uitgedrukt door een aantal markerspots, waarbij een positie van m markerspots een actief bereik van m x 100 mm. ten opzichte van de referentiepositie in het behandelvenster 30 aangeeft.

9

De markeringen maken het inlezen snel en eenduidig en nemen de verwarring weg. Bovendien is de nieuwe uitvoering in veel verschillende lengten katheters te gebruiken en door het toepassen van 1, 2, 3, of 4 markers eenvoudig te onderscheiden. Dit in tegenstelling tot de huidige 5 praktijk, waarbij veelal markers worden toegepast die elke 10 mm een marker geklemd op een metaaldraad hebben. Hierdoor ontstaat een groot aantal markers op een röntgenfQm of scherm die bij grotere aantallen moeilijk terug te lezen zijn waardoor fouten in de bestralingsberekening kunnen ontstaan.

10 Figuur 4 toont een illustratieve toepassing van het concept van de vinding bij de bestraling van een mammacarcinoom 18 in borstweefsel 19. Daartoe worden een veeltal van katheters 8 in de borst 19 aangebracht, en nabij de ingang 20 in het weefsel 19 afgeknipt. In het voorbeeld van de figuur bedraagt de afstand tussen het proximale uiteinde 12 en de ingang 5 15 mm. Het proximale uiteinde 12 van de katheters 8 definieert derhalve een vaste referentiepositie 11, zodat het behandelvenster 10 van de bestralingsinrichting wordt uitgebreid naar posities binnen de borst 19 gelegen. Binnen het behandelvenster 10 kan de bron op respectieve posities 21 worden gehouden, en waarbij de referentiepositie 11 is gelegen op een 20 voorbepaalde afstand ten opzichte van het proximale uiteinde 12 van de katheter 8

Figuur 5 toont tenslotte een katheter 8 die in een uitvoeringsvorm kan worden toegepast, om het proximale uiteinde van de katheter 8 op een voorbepaalde afstand ten opzichte van het lichaam te gehouden, in het 25 bijzonder, dat dit uiteinde bij voorkeur direct eindigt buiten het lichaam 3. Dit kan bereikt door een katheter 8, omvattende een stijve voorloopnaald 22 met daaraan gekoppeld een flexibele buis 23, die kan worden ingekort. De voorloopnaald kan, bij doorvoeren door het weefsel, eventueel uit het lichaam treden en worden afgeknipt.

10

De uitvinding is niet beperkt tot de in de tekening getoonde uitvoeringsvormen maar kan ook alternatieven of varianten daarvan omvatten die binnen het bereik van de navolgende conclusies vallen. Zulke varianten kunnen bijvoorbeeld alternatieve koppelingsmechanismen 5 omvatten, waarbij de referentiepositie “0” steeds aan de voorzijde van de ingang van de koppeling komt te liggen.

1031751

Claims (13)

1. Brongeleidingsinrichting voor het geleiden en localiseren van een stralingsbron in een menselijk lichaam, waarbij een katheter in een lichaam wordt aangebracht en op de inrichting wordt aangesloten via een voorloopdeel, omvattende: 5. een insteleenheid voor het instellen van bronposities en bronverblijftijden in een behandelvenster, dat zich vanuit een referentiepositie uitbreidt naar posities binnen het lichaam gelegen, en waarbij de referentiepositie is gelegen op of nabij het proximale uiteinde van de katheter; en 10. een besturingseenheid voor het geleiden van de bron door de katheter naar een voorafbepaalde positie in het lichaam, overeenkomstig door de insteleenheid opgegeven bronposities gemeten relatief ten opzichte van het behandelvenster.

2. Brongeleidingsinrichting volgens conclusie 1, ingericht voor het 15 houden van de bron op een aantal vaste, vooraf instelbare posities in het behandelvenster.

3. Brongeleidingsinrichting volgens conclusie 2, waarbij de vooraf instelbare posities een onderlinge afstand van 1 mm of een veelvoud daarvan bezitten.

4. Brongeleidingsinrichting volgens conclusie 1, waarbij de vaste vensterbreedte n x 100 mm. bedraagt, waarbij n een natuurlijk getal is.

5. Samenstel van een katheter en een brongeleidingsinrichting volgens ten minste een van voorgaande conclusies, waarbij de katheter kan worden 1 0 3 1 7 5 1 ’ ingekort voor het hebben van een proximaal uiteinde op voorbepaalde afstand ten opzichte van het lichaam.

6. Samenstel van een katheter en een brongeleidingsinrichting volgens ten minste een van voorgaande conclusies, verder omvattende een in de 5 katheter aangebrachte enkele markering die een voorbepaald actief bereik van de katheter in het behandelvenster representeert.

7. Samenstel volgens conclusie 6, waarbij voor één vaste m, een markering is aangebracht op een afstand van m x 100 mm. ten opzichte van de referentiepositie, waarbij m een natuurlijk getal is, voor het 10 representeren van een actief bereik van m x 100 mm.

8. Samenstel volgens conclusie 7, waarbij de markering m markerspots omvat.

9. Samenstel volgens ten minste een van de conclusies 5- 8, met het kenmerk, dat het katheter een met de brongeleidingsinrichting koppelbaar 15 voorloopdeel omvat van een voorafbepaalde vaste lengte.

10. Samenstel volgens conclusie 9, waarbij de vaste lengte l x 100 mm. bedraagt, waarbij l een natuurlijk getal is.

11. Samenstel volgens conclusie 10, waarbij 110 bedraagt.

12. Werkwijze voor localiseren van een stralingsbron in een menselijk 20 lichaam, welke bron in een katheter is aangebracht en op een brongeleidingsinrichting is aangesloten, en waarbij het proximale uiteinde van de katheter zich op een voorafbepaalde positie ten opzichte van het lichaam bevindt, omvattende: - het definiëren van een behandelvenster, dat zich vanuit een 25 referentiepositie uitbreidt naar posities binnen het lichaam gelegen, en • — waarbij de referentiepositie is gelegen op een voorbepaalde afstand ten opzichte van het proximale uiteinde van de katheter; en - het localiseren van de bron relatief ten opzichte van het behandelvenster.

13. Markersysteem voor het markeren van een positie in een katheter, gekenmerkt, doordat in een katheter voor één vaste m, een markering is aangebracht op een afstand van m x 100 mm. ten opzichte van de referentiepositie, waarbij m een natuurlijk getal is, voor het representeren van een actief bereik van m x 100 mm. 10 1031751