NO751502L - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en elektromedisinsk bestrålingsapparatur

for helbredelse av kreft ved høyfrekvens-ekstremhypertermi-terapi.

Det er kjent i prinsippet å anvende diatermi-apparater som arbeider med kortbølger, ultrakortbølger eller mikrobølger, til medisinsk behandling av forskjellige sykdommer. [ Terapien beror utelukkende på varmeutvikling i det bestrålte vev, og bestrålingens dybdevirkning avhenger langt på vei av den anvendte strålings intensitet bg strålingsfrekvens. Mens man i mange anvendelses-tilfeller bare tilstreber en utvidelse av blodkarene og derfor arbeider med relativt liten strålingseffekt, var målet i tilfellet,

av helbredelse ,av kreft å varme opp de angrepne vevsoner så sterkt at de celler som er rammet av kreft, enten blir drept

fullstendig eller i det minste blir' hindret i videre deling.

Dette mål ble imidlertid hittil ikke nådd uten samtidig varig

skade på cellene i det ennå friske vev. Anvendelsen av diatermi-apparater til behandling av. kreft ble derfor betraktet, som utsiktsløs.

Til grunn for den foreliggende oppfinnelse ligger således

den oppgave å gi anvisning på en elektromedisinsk bestrålingsapparatur som egner seg for kreftbehandling, og hvormed det er mulig å oppnå en sterk høyning av celletemperaturen i kreftcellene uten at de friske normale celler samtidig blir oppvarmet utover en tillatelig grense.

Denne oppgave blir ifølge oppfinnelsen løst ved at apparaturen i sitt bestrålingsfelt arbeider med desimeterbølger av ren eller

dominerende H-bølgetype, nemlig i et frekvensområde hvor kreftcellene tydelig viser HF-résonans, men der foreligger en tilstrekkelig sikringsavstand fra andre bølgelengder hvor også friske normalceller viser tegn på sammenlignbare.resonanseffekter, og at feltenergi-. tettheten er høy hok til å bringe kreftcellenes celleplasma til å

koagulere.

Undersøkelser har vist at det med det foreliggende diatermi-apparat lykkes med bestrålingstider på et minutt eller mindre å

oppnå impulsartede vevtemperaturhøyninger på ca. 5 til 7°C over

normal temperatur i. de angrepne vevsoner som skal bestråles. Ved de gjennomførte undersøkelser arbeidet man med strålinger i kortbølge-, utltrakortbølge- og mikrobølgeområdet. Særlig interes-sante virket slike bestrålingsapparaturer hvor strålingsenergi-tetthéten i bestrålihgsfeltet er valgt så høy at. temperatur-stigningen pr. tidsenhet på det angrepne sted lå i størrelses-orden ca. 0,1- 1°C pr. sekund. Der ble stadig lagt stor vekt på

sterkt selektivt virkende diatermisk strålingsenergi-absorbsjon, altså på målrettede hypertermi-celleskademekanismer for å drepe eller i det minste bevirke varig celledelingsstagnasjon i ondartede

tumorer såvel som i metastaser og vagabonderende enkelte kreftceller, mens det normale vev som omgir dem langt på vei blir skånet. De anvendte bestrålingsapparaturer var utrustet med forskjellige frekvens- og effekttilpassede kondensatorfeltelektroder, spolefeltapplikatorer, hulleder- og andre slags stråleelementer.

For å klarlegge de enkelte prosesser ved innvirkningen av høyfrekvensfelter, på kreftvev og også på enkelte kreftceller og særlig å fastslå virkningen av strålingsfrekvens og strålings-intensitet gjennomførte man omfangsrike forskningsarbeider.

Resultatét av disse undersøkelser var en fundamental oppdagelse som ga grunn til langt på vei å forlate det hittil benyttede begrep vevtempératurhøyning og isteden å tale om celletemperatur-

stigning i sunne normalceller pg i kreftceller. Under bestemte forutsetninger kan der nemlig i bestrålingsfeltet iakttas primært biofysikalske og sekundært biokjemiske forandringer som lar seg

identifisere ikke som vevtypiske, men som utpreget celletypiske,

og det nesten uavhengig av den midlere vevtemperatur. Den selektivt sterkere temperaturhøyning av kreftcellene i forhold til, normalcellene som lar seg oppnå med den ovenfor angitte.apparatur i henhold til oppfinnelsen, blir tilskrevet'det forhold at

cellene representerer isolerte, elektriske miniatyrsvingekretser med typiske resonans- og dempningsegehskaper som avhenger av stoffskiftet.

I henhold til en videre utvikling av oppfinnelsen arbeider apparaturen med minst to, men fortrinnsvis med et enda større antall av strålingskilder, som er slik geometrisk plasert at de

magnetiske feltkomponenter av de utstrålte bølgefronter trenger

inn i pasientens kropp fra flest mulige retninger, dirigert mot den angrepne kroppssone. Det er gunstig om. den geometriske plasering av strålingskildene i et sylindrisk koordinatsystem hvis midtakse befinner seg i pasientens kropp, skjer på den måte at de magnetiske feltkomponenter av de utstrålte bølgefronter. peker tilnærmelsesvis radialt fra hele sirkelomkretsen på 360° eller

fra delsirkelbuer inn mot feltsentret, fortrinnsvis under samtidig feltkonsentrasjon også i aksial retning.

Det har vist seg meget hensiktsmessig om der i bestrålingsfeltet: blir frembragt et bredtbåndsspektrum av blandede høyfrekvente

elektromagnetiske svingninger, f.eks. ved gjensidige overlagringer av bølger under anvendelse av to eller flere strålingskilder og/eller ved overlågringseffekter ved hjelp av vilkårlig mange reflektorflater resulterende i kompliserte fase-, frekvens- og

ampiitudemodulasjoner, og om dette bredtbåndsspektrums amplitudemaksimum ligger i et frekvensområde med optimal kreftcelle-HF-resonans.

Det byr på fordeler at apparaturens HF-utgangseffekt, feltenergitettheten i feltsentret, de geometriske dimensjoner av bestrålingsfeltet og bestrålingstidene blir valgt slik at de friske normalceller i den direkte bestrålte kroppsregion undergår

en temperaturstigning på høyst +7°C, at den midlere temperaturstigning i blodkretsløpet hos den samlede organisme utgjør mindre enn +2-3°C, men at kreftcellene i løpet av samme tid blir tilintetgjort ved koagulasjon av celleplåsmaet. Hensiktsmessig blir apparaturen dimensjonert slik at dens HF-utgangseffekt ikke

vesentlig under- eller overskrider en optimal verdi på ca.

5-8 kW pr..meter bestrålt kroppslengde.

I en eksempelvis anført utførelse anvender man ved apparaturen som strålingskilder en spesiell form for hullederstråleelement som er tilpasset ultrahøyfrekvens- eller mikrobølgeområdet og stråler ut en nesten ren H-bølgetype, noe som oppnås ved under-.trykkelse av E-bølgetypen ved hjelp av endel konstruktive forholdsregler, slik at de magnetiske feltkomponenter i bestrålingsfeltet nesten utelukkende ligger i bølgenes utbredelsesretning.

Det har vist seg fordelaktig at den anvendte hullederstråier

har form av et langstrakt rektangulært hus som har en traugformig fordypning i midtfeltet og en bølge-utgangsåpning av lignende form, at HF-tilkoblingen til resbnansrommet skjer ved hjelp av en

ringsløyfeantenne som er bøyet i vinkel på begge sider og er montert på støtteisolafcorer i huset samt har sentral innmatning,

og at utgangsåpningen for bølgene er kledd med en termo- eller duro-plastkappe hvis materiale har gunstige dielektriske egenskaper.

Som en videre utvikling av oppfinnelsen blir bølgefrontene .ved passende formgivning, strålingskarakteristikk og geometrisk anordning av de anvendte strålingskilder, eventuelt også under anvendelse av ekstra ledeblikk, ledesteg og/eller reflektorflater dirigert! en slik retning at der både i radial- og i aksial-plånet oppstår en feltkonsentrasjon i et meget uskarpt brennpunkt.

Det er hensiktsmessig å anordne flere hulledérstrålere i sluttet polygon- eller sirkelringform med tilnærmet radialt innadrettet stråleforløp så der. fremkommer en strålerkrans hvis frie åpning gir tilstrekkelig: spillerom for bevegelsene av en voksen pasient med normalt, skuldermål.

Fordelaktig er to eller fleire strålerkranser anordnet i over hinannen liggende plan,(så der oppstår et tredimeirsjonalt strålerkranssystem som har større radial utstrekning og spesielt egner seg for storvolum-bestråltng, og som omgir pasienten ringformig.

Som et eksempel på utførelsen kan grunnfrekvensen for de enkelte bølger som overlagrer seg, ligge omtrent i frekvensbåndet

433,92 MHz, som er internasjonalt reservert for medisinteknikken,

med små frekvensawik hos strålingskildene seg imellom, fortrinnsvis begrenset til et område av - 1% maksimal frekvensforstemhing.

Videre er det gunstig at apparaturen benytter en bølgelengde

i luft mellom ca. 60 og 90 cm, åt den i et tilnærmet hulsylindrisk feltrom på.ca. 30-150 dm frembringer en tilnærmelsesvis homogen feltenergitetthet på minst 0,02-0,03 W/cm og en.strålingstetthet på minst 1,0-1,5 W/cm<2>, og at, som en første tilnærmelse, de magnetiske,feltkomponentér i bestrålingsfeltet er rettet radialt innover, de elektriske feltkomponenter tangentialt og de pointingske ...vektorer av energistrømtettheten parallelt med feltrommets ... midtakse.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli belyst nærmere ved et foretrukket utførelseseksempel som er vist på tegningen. Fig. 1 er et grunnriss av et strålerkranssystem ifølge oppfinnelsen... ' : Fig. 2 viser lengdesnitt av tre stivt sammenholdte stråler-kranssystemer.

Fig. 3 er et oppriss av strålerkranssystemene på fig, 2.

Fig. 4 er et oppriss av en føringssøyle med tre vertikalt stillbare strålerkrånssystemer i samsvar med fig. 2, og

fig. 5 er et grunnriss av anordningen på fig. 4.

På tegningen er der vist et strålerkranssystem med 12 hullederstrålere 1 fordelt på tre over hinannen liggende plan. Hver strålerkrans 2 er symmetrisk sammensatt av.fire hullederstrålere 1. Mellom disse 3x4 hullederstrålere 1 er der anordnet 3x4

ledesteg 3 méd kileprofil, og fire sirkelringformede ledeblikk 4

er innlagt skiftende med kransene.2, altså henholdsvis over den første, mellom første og annen, mellom annen og tredje og under tredje strålerkrans..! De to midtre ledeblikk 4 har større innvendig diameter enn de to ytre. Øvre og nedre avslutning for det samlede strålerkranssystem dannes av. to profilringer 5. Disse profilringer 5 har avskrånede indre reflektorflater 6 som tjener til å kaste >■

spredningsstråling tilbake til feltsentret. De 12 ledesteg 3, de fire ledeblikk 4 og de to profilringer 5 er ved hjelp av fire strekkankre 7 sammenholdt til et stivt bur. Hver av de 12 hullederstrålere 1 kan lett skiftes ut ved at den er innskjøvet - radialt utenfra mellom ledeblikkené 4 og de innvendig med anslag forsynte ledesteg 3 hos buret og fiksert i stilling ved hjelp av en lask 8 som overlapper ytterkantene av huset og er klemt fjærende fast på ledesteget 12 ved hjelp av en manuelt, påskrudd kappe 9.

Strålingskildene er anordnet bevegelig, og det enten ,i vertikalplanet eller i horisontalplanet for å. gjøre det mulig å behandle henholdsvis stående og liggende pasienter. : Eventuelt kan der også være sørget for bevegelighet av.strålerkildene i

begge plan, idet man fordelaktig gjør bruk av en mekanisk vippe-. eller svingeanordning. Som alternativ kari anordningen også være slik' at strålingskildene er stasjonære bg pasienten ved hjelp av eh egnet mekanisk innretning bringes i behandlingsposisjon ved å beveges i vertikal- eller horisontalplanet.

En gunstig utformning; består i at dé innbyrdes stivt forbundne strålingskilder kan kjøres opp og ned i vertikalplanet ved hjelp av en elektrisk eller hydraulisk drivanordning, fortrinnsvis ved fjernstyring, for å gjøre det mulig ved behandlingen

å dekke hele pasientens kropp mellom føtter og hode. Konstruk-tivt blir dette .f.eks. realisert på den måte at strålerkranssystemet ved hjelp av bærearmer 10 er stivt .^forbundet med et hus 11 (figi 4 og 5) inneholdende, et egnet drivaggregat, fortrinnsvis en omstillbar motor med utveksling og bremseløftning. I huset 11

er der satt inn en loddrett gjennomgående dreiningssikret førings-,

hylse. 12 som gir den nødvendige føring på en frittstående- søyle

13.<v>Denne søyle 13 er forankret i en stabil standplattform 14. Kraftoverførende forbindelse mellom føringssøyle 13 og drivaggregat skjer med et tannhjul som griper inn i en tannstang 15 fastskrudd til føringssøylen 13.

Strålingskildene mates av hver sin HF-generator, fortrinnsvis under anvendelse av. separate koaksialkåbel-forbindelser. Det er også mulig å mate alle strålingskildene fra en felles HF-generator, . fortrinnsvis under anvendelse.av egnede hulleder- eller koaksialkabel-avgreninger med. tilstrekkelig gjensidig avkobling.

Det tilstrebede bredtbåridspektrum med komplisert sted-tids-C^ funksjon av de resulterende bølgeamplituder i bestrålingsfeltet oppnås med en liten frekvensforstemning av de enkelte HF-generatorer seg imellom og/eller usynkronisert fasestilling av de utstrålte bølgefronter, og man er da langt på vei fri for,gedmetriproblemer når det gjelder anordningen av strålingskildene.

I tilfellet av matning av alle strålingskildene fra samme HF-generator;er det derimot hensiktsmessig om man for å unngå stasjonære ekstinksjonseffekter i feltséntrum som følge av overlagring av motgående bølgetog i synkron fasestilling, velger en geometri hvor der mellom motstående strålingskilder overholdes en optimal avstand på en halv bølgelengde eller et ulike multiplum herav. - . • ■ •

Den viste apparatur ér videre utrustet med overvåknings-^. J og styreinnretninger, som fordelaktig er plasert sentralt.

Sikringsbehovet er der tatt hensyn til ved at allé viktige kroppsfunksjoner hos pasienten under bestrålingen overvåkes med elektroniske apparater, f.eks. hudtemperaturen i den direkte bestrålte kiroppsregion, fortrinnsvis målt berøringsløst ved infrarødt-detektor, videre elektrokardi ogram, \ pulsfrekvens og

pulsamplitude, arytmi og kroppsimpedans, fortrinnsvis målt

berøringsløst med elektroder som befinner seg under pasientens fatter, men ikke har noen galvanisk kontakt med fotsålene, men

, arbeider med kapasitiv kobling under anvendelse av en bærefrékyens som moduleres av de fysiologiske signaler og siden igjen filtreres...ut, samt eventuelt også fottemperatur, fortrinnsvis målt ved hjelp av en termistorspnde;som har tilstrekkelig varmeovergangskontakt til fotsålen.

De fremskaffede måleverdier blir gjort synlige ved visning.

på skala og/eller ved visning'av kurver på.et oscilloskops

billedskjerm og eventuelt også registrert i tillegg med et visende og skrivende måleinstrument. Styreinnretningene kan f.eks. være utført slik at apparaturen fjernstyres eksempelvis via en hovedbryter, via lystastere for selektiv drift av enkelte strålingskilder, via lystastere med på forhånd fastlagt korttidsprogrammering, via et tidskoblingsur med vilkårlig innstillbar gangtid, spesielt for langtidsbestråling, via en lystaster til hurtig utkobling i nødsfall, via lystastere og/eller vipper til endring.av pasientens behandlingsposisjon i bestrålingsfeltet, fordelaktig i forbindelse med en bryter til bévegelsesbegrensning, samt eventuelt via øvre og/eller, nedre grenseverdikontakter på måleinnrétninger for overvåkning av viktige kroppsfunksjoner hos pasienten, og at signallamper, spennings-, strøm- og effekt-måleinstrumenter viser driftstilstanden av sentralen, HF-generatorene og strålingskildene til enhver tid.

Til diagnose og/eller til kontroll av den terapeutiske virkning under bestrålingen anvender man et visende eller skrivende måleinstrument, -fortrinnsvis et skriveinstrument med potensiometer, som foretar en måling og registrerende proses.skontroll av forholdet mellom strålingsabsorbsjon i pasientens legeme og strålings- . refleksjon pluss strålingstransmisjon på hudoverflaten og tillater verdifulle diagnostiske slutninger med hensyn til tilstedeværelse " resp. gradvis forsvinning av den i forhold til friskt normalvev tydelig økede strålingsabsorbsjon i området for hovedsvulst og metastaser.

Hensiktsmessig går man frem på den måte at strålings-refleksjonsandelen og -transmisjbnsandelen. i en ringantenne som

omslutter den bestrålte region av pasientens kropp induserer et \ ."HF-signal som tilføres absorbsjonsmåleappafatet via én måleledning, forsterkes i tilstrekkelig grad og. fremvises..

Det er. i den forbindelse gunstig om strålerkranssysternets

. ringformede bur, som består av metalliske deler som alle er.\. elektrisk ledende forbundet innbyrdes, samtidig tjener som • ringantenne til å skaffe HF-signalet for absorbsjonsmåleinstrumentet.

Det har vist seg å utgjøre eri verdifull forbedring at der i tillegg tilføres absorbsjonsmåleinstrumentet et annet signal fra

en berør.ingsløs ihfrarødt-hudtemperaturmåling, nemlig et analog<-• likespenningssignal som i henhold, til en komplisert matematisk funksjon er koblingsteknisk sammenknyttet med HF-signalet<p>g

anvendes til. kompensasjon av temperaturinnflytelsen i strålingsrefleksjon.og strålingstransmisjon for å gi virkelighetsnære absorbsjonsmåleverdier.

Videre har det vist seg hensiktsmessig at der på absorbsjonsmåleinstrumentets papirstrimmel i tillegg blir tegnet en annen kurve som tilsvarer den respektive behandlingsposisjon av pasienten i bestrålingsfeltet og tjener til å gi en reproduserbar til-ordning av absorbsjonsmåleverdiené til høydestillingen av den i øyeblikket bestrålte kroppsregion, og som fås ved en enkel måling av avstanden mellom pasientens føtter og strålingskildeanordningens geometriske . midtpunkt.-

For frembringelse av desiraeterbølgene som skal virke terapeutisk i bestrålingsfeltet,'undersøkte man alle tenkelige tekniske varianter med hensyn til deres hensiktsmessighet.

Den gunstigste løsning viste seg å. være å tilføre apparaturen den nødvendige HF-energi fra minst én HF-generator hvis vesentlige komponenter utgjøres ay et egnet senderrør, fortrinnsvis en keramikk-skive-triode, en koaksial hulromsresonator utformet som sjaktkrets, samt et koaksialt overbølgefilter.

Det er gunstig om senderrøret drives i anode-basis-kobling, så katoderi får høyt negativt potensial mot gods.

Hensiktsmessig blir HF-utgangsledningen utkoblet kapasitivt fra hulromsresonatoren.

Ved en bestrålingsapparatur som allerede har. fått klinisk

anvendelse, ble der til beskyttelse mot utilsiktet bestråling av hodet, på strålerkranssystemets øvre profilring (5) anbragt et lysskrankerelé som straks frakobler HF-generatorene og holder dem skilt fra deres strømforsyning så snart og så lenge pasientens hode avbryter en lysstråle som av en linseoptikk kastes mot et diametralt plasert fasettspéil og derfra reflekteres til en fotodiode innbygget i lysskrankereleets kapsell

I en endret utførelsesform kan strålerkranssystemét styres for kjøring opp og ned ikke bare over tre lystastere med funksjonene "opp", "stopp", og "ned", men dessuten også vesentlig mer fintfølende

via et ytterligere kommandoorgan, nemlig over en koblingsteknisk forriglet vende-inn-ut-taster med svingarmbetjening.

Gjennomførte fysikalske målinger i bestrålingsfeltet for en elektromedisinsk bestrålingsapparatur utført i samsvar med opp-

finnelsén har gitt verdifulle informasjoner om under hvilke, spesielle betingelser ut fra såvel rent medisinsk-terapeutiske

som apparaturmessige forutsetninger der kan ventes optimale

..behandlingsresultater. Biopsier har påvist at aktive kreftceller som tilstrekkelig lenge bestråles med mikrobølger.i tilstrekkelig strålingsdosis, blir riektrotisert, og det i 100% av alle undersøkte tilfeller. I

den forbindelse er det interessant at koagulasjonen av kreftcellenes celleplasma går så langt at cellene helt mister sin indre struktur og slett ikke lenger lar seg erkjenne som sådanne. Hverken cellemembran, celleplasma eller cellekjerne er synlig under mikroskopet etter en slik koaguleringsprosess. Cellen omdanner seg til biologisk strukturløs, helt størknet eggehvite i Normale celler viser derimot ingen som helst endringer.

Ved kortvarig bestråling sprekker cellemembranene uten at.

der inntrer koagulasjon, men selv slike kreftceller er ikke levedyktige lengder og dør ut.

Ut fra de erkjennelser man kom frem til,, meldte der seg ..som

ytterligere oppgave eksakt å klarlegge de fysikalske betingelser,

i bestrålingsfeltet under hvilke det er mulig å oppnå de beste resultater av behandlingen.

For å gjøre det lettvint å betjene bestrålingsapparaturen selv for uskolert.personale blir der gitt anvisning på en funksjonelt forbedret fjernstyring som begrenser seg til et minimum av betjenings-operasjoner. Samtidig blir der dermed under vidtgående hensyntagen til de i praksis opptredende kliniske krav også.oppnådd en reduksjon av det nødvendige antall signal- og styrekabler, som; virker meget ■ forstyrrende i terapirommet, til et minimum. ; Enda et krav som bør oppfylles, består sluttelig i å perfeksjonere absorbsjohsmålemetoden for diagnose og terapikontroll slik at det blir mulig umiddelbart å registrere og avlese ikke bare det momentane forløp av absorbsjonskurven, men også krono-logisk summerte middelverdier, at der kan arbeides med større . >' oppløsningsnøyaktighet som følge av raskere fremmatning av papiret uten at papirforbruket øker tilsvarendé, at de respektive absorb-sjdnsmåleverdiér enkelt og feilfritt avlesbart straks kan tilordnes en nøyaktig definert behandlingsposisjon av pasienten i bestrålingsfeltet, og at man får eliminert de målefeil som oppstår ved antennevirkning av måleledningen mellom ringantenne og måleinstrument når denne måleledning som følge av relativ bevegelse av pasient og béstrålingsfelt stadig skifter stilling på udefinerbar måte i sprednihgsstrålefeltet i terapirommet.'*'.

For fjernstyring av den ,i bestrålingsfeltet virkende HF-energi såvel som av relativbevegelsen mellom pasient og bestrålingsfelt med sikte på muligheten for å behandle hele kroppen mellom føtter og hode gis der anvisning på en batteridrevet, hendig ultralydssender og ultralydmottager som begge ér bygget heltransistorisert, og som på sendersiden er utrustet med pulsvipper eller trykktaster. Fortrinnsvis benyttes åtte ultralydkanaler som ved en eksempelvis valgt utførelse kan overføre følgende styrefunksjoner: Kanal I Relativbevegels.e_me d 60 mm/ s i retning føtter for

varigheten av styrepulsen..

Kanal II Relativbevegelse med 60 mm/s i retning over hodet for varigheten av styrepulsen.

Kanal III HF-energi INN.

Kanal IV HF-energi UT og relativbevegelse med 60 mm/s opp til

sluttstilling over hodet.

Kanal V Bevegelse en gang frem og tilbake mellom føtter og

endestilling over hodet ved samtidig innkoblet HF-energi.

Kanal VI 2 x bevegelse frem og tilbake mellom føtter og endestilling over hodet ved samtidig.innkoblet HF-energi.

Kanal VII 3 x bevegelse frem og tilbake mellom føtter og endestilling over hodet ved samtidig innkoblet HF-energi.

Kanal VIII 4 x bevegelse frem og tilbake mellom føtter og endestilling over hodet .ved samtidig innkoblet HF-energi..

For diagnose.og/eller kontroll av terapiresultåtet blir der under bestrålingen anvendt et lysende og skrivende måleinstrument, fortrinnsvis et potensionteter-skriveinstrument i en utførelse med

flere måleområdet med lineær og/eller logaritmisk skala, med integral-verdi-opptegning.på et annet skrivespor samt med omstyrbarhet av papirets fremmatningsretning. Måleinstrumentet er anordnet posisjonsbundet i forhold til bestrålingsfeltet. Retningen av papir-fremmatningen blir ved hjelp'av endebrytére alltid snudd når retningen av den relative bevegelse mellom pasient og bestrålingsfelt

skifter. Den måleverdi som skal, analyseres, tas ut fra en dipol-eller rammeantenne som likeledes er anordnet posisjonsbundet i forhold til bestrålingsfeltet og ut fra spredningsstrålihgen som

fyller rommet, utleder et indusert HF-signal som følger en matematisk: funksjon- i relasjon til forholdet mellom strålingsabsorbsjon i pasientens kropp.og strålingsrefleksjon pluss strålingstransmisjpn på hudoverflaten. De vesentlige fordeler som oppnås ved den fore-

liggende oppfinnelse, er oppregnet nedenfor:

1. Målrettet total tilintetgjørelse av kreftcellene såvel i hoyedsvulsten som i de ofte sterkt spredte metastaser som fryktes. 2. Selektivtjjvirkende koagulas jon av kreftcellenes celleplasma uten noen som helst termisk overpåkjenning av kreftcellenes celleplasma, uten noen som helst termisk overpåkjenning av omgivende vev og uten skade på friske normalceller. 3. Samtidig dekning av utstrakte kroppspartier ved typisk „storvolum-bestråling.

4. Bagatellmessig belastning på hjerte- og kretsløp.

5. Ingen påviselig fare for sekundære komplikasjoner.

6. Relativt langsom biokjemisk spaltning av dé ved størkning drepte kreftceller, så de toksiner og antitoksiner som fyller opp pasientens blodkretsløp, normalt uten vanskelighet kan mestres av organismen... 7. Diagnostisk avsøkning av pasientens kropp med mikrobølger for rask og samtidig også ekstremt følsom deteksjon av eventuelle hittil ukjente metastaser. 8. Umiddelbarikontroll av terapiresultatet allerede under bestrålingen ved måléteknisk overvåkning og registrering av den gradvis svinnende sykelige mikrobølgeabsorbsjon som i

området for hovedsvulst og metastaser er tydelig øket i forhold til friskt normalvev..

Eksperimenter med den forbedrede fjernstyring og méd den videre utviklede absorbsjonsmålemetode for diagnose- og terapikontroll har gitt ypperlige resultater.

Under de ovennevnte punkter 7. og 8. skål der som grense mellom ultrakort- og mikro-bølger forstås én bølgefrekvens på 300 MHz .(bølgelengde 1 m) i motsetning til hva som. er tilfellet i en del av den moderne tekniske.litteratur hvor lengre desimeterbølger. fremdeles ofte tilordnes ultrahøyfrekvens-området..

Claims (37)

1. Elektromedisinsk bestrålingsapparatur for helbredelse av kreft

ved høyfrékvens-ekstrem-hypertermi-terapi, karakterisert ved at apparaturen i sitt bestrålingsfelt arbeider med desimeterbølger av ren eller dominerende H-bølgetype> nemlig i et frekvensområde hvor kreftcellene viser tydelig HF-resonans, men der foreligger en tilstrekkelig sikringsavstand til andre bølgelengder. hvor selv friske normalceller viser tegn på sammenlignbare resonans-effekter, og at feltenergitettheten er høy nok til å bringe kreftcellenes celleplasma til å størkne.'

2. Apparatur som angitt i krav 1, karakterisert v ed at den arbeider med minst to, fortrinnsvis' et enda større antall av strålingskilder som er slik geometrisk anordnet at de magnetiske feltkomponenter av de utstrålte bølgefronter trenger inn i pasientens kropp fra flest mulige retninger dirigert mot den angrepne kroppsone.

3. Apparatur som angitt i krav 2, karakterisert ve d at den geometriske plasering av strålingskildene i et sylinder- - koordinatsystem hvis midtakse pasientens kropp befinner seg i, er slik at de magnetiske feltkomponenter av de utstrålte bølgefronter peker tilnærmelsesvis mot feltsenteret fra. den fulle sirkelomkrets på 360° eller fra delsirkelbuer under samtidig feltkonsentråsjon også i åksialretning. .

4. Apparatur som angitt i kravl, karakterisert ved at det i bestrålingsfeltet frembringes et bredtbåndsspektrum av blandede høyfrekvente elektromagnetiske svingninger, f.eks. ved gjensidige over lagr inger av bølger under anvendelse av to eller flere strålingskilder og/ellér ved overlagringseffekter tilveiebragt med. vilkårlig mangé reflektorflater resulterende i komplisert fase-, frekvens- og ampiitudemodulasjon, og at amplitudemaksimum for dette bredtbåndspektrum ligger i et frekvensområde med optimal kréftcelle-HF-résonans. .

5. Apparatur som angitt 1. krav 1, karakterisert ved at dens HF-utgangseffekt, feltenergitettheten i feltsentret, de geometriske dimensjoner av bestrålingsfeltet samt behandlings- tidene ér valgt: slik at de friske normalceller i den direkte bestrålte kroppsregion undergår en temperaturstigning på høyst +7°C, at den midlere temperaturstigning i den samlede organismes blod-kretsløp utgjør mindre enn + 2 til 3°C, men at kreftcellene på samme tid blir tilintetgjort ved koagulasjon av celleplasmaet.

6. " Apparatur som angitt i krav 5, karakterisert ved at dens HF-utgangseffekt ikke vesentlig under- eller oyer^ skrider en optimal verdi av omtrent 5-8 kW pr. meter bestrålt ' kroppslehgde.

7. Apparatur som angitt i krav 1, karakterisert ved at den som strålingskilder anvender en spesiell type hiil-lederstråler som er tiipasset ultralydsfrekvens- eller mikro-bølge- området og stråler ut en nesten ren H-bølgetype, noe som oppnås ved undertrykkelse av E-bølgetypen ved hjelp av egnede konstruktive forholdsregler, slik at de magnetiske feltkomponenter i bestrålingsfeltet nesten utelukkende forløper i retningen for bølgenes ut-bredelse.

8. Apparatur som angitt i krav 7, karakterisert ved at den anvendte hullederstråler har form av et langstrakt hus med traugformig fordypet midtfelt og med en tilsvarende formet bølgeutgangsåpning, at HF-tilkoblingen til resonansrommet skjer med en ringsløyfeantenne som er montert på støtteisolatbrer i huset og er bøyet i vinkel på begge sider samt har sentral innmatning, og at utgangsåpningen for bølgene er kledt med en termo- eller duroplast- kappe hvis materiale har gunstige dielektriske egenskaper.

9. Apparatur som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved . at bølgefrontene som følge av egnet formgivning, strålingskarakteristikk og geometrisk anordning av. de anvendte strålingskilder, eventuelt også under samtidig anvendelse av ledeblikk, ledesteg og/éller reflektorfiater dirigeres i en slik retning at der såvel i radial- som i aksialplahet inntrer en felt- .konsentrasjon i et meget utskarpt brennpunkt. .

10. Apparatur som angitt i krav 2, 3, 7 og 9, kar akte' ri se r t ve d at flere hullederstrålere er anordnet i sluttet polygon- eller sirkelringform med tilnærmelsesvis radialt innadrettet strålegang, slik at der fremkommer en strålerkrans hvis innvendige mål byr tilstrekkelig spillérom for bevegelsene av en voksen pasient med normalt skuldérmål.

11. Apparatur som angitt i krav 2, 3,7, 9 og 10, karakterisert ved at to eller flere strålerkranser er anordnet i over hinannen liggende plan, slik at der fremkommer et tredimensjonalt strålerkranssystem som har større aksial utstrekning og egner seg spesielt for storvolumbestråling, og.som omgir pasienten ringformig.

12. 'Apparatur som angitt i krav 4, karakterisert v ed at grunnfrekvensen av dé enkelte bølger som overlagrer seg, ligger omtrent i det for medisihteknikk internasjonalt frigitte frekvensbånd 433,92 MHz med lite frekvensavvik av strålingskildene seg imellom, fortrinnsvis begrenset til et område av 1% maksimal frekvensforstemning.

13.. Apparatur som angitt i krav 2, 3, 7.og 9-11, karakterisert ved at 12 hullederstrålere (1) er slik an ordnet i tre over hinannen liggende plan at hver strålerkrans (2) setter seg symmetrisk sammen av fire hullederstrålere.(1), at der mellom disse 3x4 hullederstrålere (1) sitter 3x4 ledesteg (3) som holder avstand mellom fire sirkelringformede lederblikk (4) som befinner seg henholdsvis over den første, mellom første og annen, mellom annen og tredje og under tredje strålerkrans (2), at de to midtre lederblikk (4) har større innvendig diameter enn de to ytre, og at to profilringer (5) som har avskrånede indre reflektorflater (6) for å kaste spredningsstråling tilbake til feltsentret, danner øvre og nedre avslutning for det samlede stråle rkranssystem.

14., Apparatur som angitt i krav 2, 3, 7, 9-11 og 13, k a r a k t e r i s e r-t ve d at de tolv ledesteg (3), de fire ledeblikk (4) og de to profilringer (5) danner et stivt bur sammenholdt av fire strekkankre (7), og at hver av de tolv hullederstrålere (1) er lett utskiftbar, noe som er oppnådd ved at de er innskjøvet radialt fra utsiden mellom ledeblikkene (2) og de på innsiden med anslag forsynte ledesteg (3) hos buret og er fiksert i denne stilling ved hjelp av tolv lasker (8) som overlapper husets ytterkanter og i sin tur er fjærende påklemt de tolv ledesteg (12) ved hjelp av tolv lettvint håndbétjente skrukapper (9).

15.. Apparatur som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved åt strålingskildene er anordnet bevegelig nemlig enten i vertikalplanet for behandling av stående pasienter eller i horisontalplanet for å muliggjøre behandling av'pasienter i liggende stilling, eventuelt også valgvis i de to plan med bistand av en mekanisk vippe- eller svingeanordning. .

16. Apparatur som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at strålingskildene er anordnet stasjonært, og at pasienten ved hjelp av en egnet mekanisk anordning bringes i behandlingsposisjon ved bevegelse i vertikal- eller horisontalplanet.

17. Apparatur som angitt i krav 15, karakterisert ve d at de innbyrdes stivt forbundne strålingskilder kan kjøres opp og ned i vertikalplanet med elektromotor- eller hydraulisk drift, fortrinnsvis ved fjernstyring, for å gjøre det mulig under behandlingen å dekke hele pasientens kropp mellom føtter og hode.

18. Apparatur som angitt i krav 13-15 og 17, karakterisert ved åt strålerkranssystemet Ved hjelp av bærearmer (10) er stivt forbundet med et hus (11) hvori der befinner seg et egnet drivaggregåt,: fortrinnsvis en utyekslingsmotor med bremse- løftning, at der i huset er innsatt en loddrett gjennomgående dreiningssikrét føringshylse (12) som gir den nødvendige føring på en frittstående søyle (13), at.denne føringssøyle (13) er forankret i en stabil stamplattform (14), og at kraftoverførende forbindelse mellom føringssøylen (13) og drivaggrégatet skjer ved hjelp av et tannhjul som griper inn i en tannstang (15) sammenskrudd med førings-søylen (13) .

19.. Apparatur som angitt i et av kravene 2-4, karakterisert ved at hver av strålingskildene mates av en egen HF-generator, fortrinnsvis via separate koaksialkabelforbindelser.

20. Apparatur som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert .{ v e d at alle strålingskildene mates av samme. HF-generator, fortrinnsvis under anvendelse av egnede hulleder- eller koaksialrkabelavgreninger som er tilstrekkelig avkoblet.

21. Apparatur som angitt i krav 4 og 19, karakterisert ved , at det tilstrebede bredtbåndspektfum er tilveie- bragt med komplisert sted-tids-^funksjon av de resulterende bølge-amplituder i bestrålingsfeltet ved svak frekvensforstemning av de enkelte HF-géneratorér seg imellom og/eller ved usynkronisert fasestilling av de.utstrålte bølgefronter med vidtgående.frihet for geometriproblemer i anordningen av strålingskildene.

22. Apparatur som angitt i krav 20, karakterisert ve d at der for unngåelse av stasjonære ekstinksjonseffekter i . feltsentret som følge av. overlagring av motgående bølgetog i synkron .-'■fasestilling er valgt eh geometri hvormed der mellom motstående strålingskilder overholdes en optimal avstand på en halv bølgelengde eller et ulike multimplum herav.

23. Apparatur som angitt i,krav 1, karakterisert ved at den er utrustet med overvåknings- og styreinnretni.nger, fortrinnsvis i sentral anordning.

24....Apparatur som angitt i krav 23, karakterisert ,.v;.e d at alle viktige kropps funksjoner hos pasienten under bestrålingen overvåkes med elektroniske instrumenter, f.eks. hud- . temperaturen i den direkte bestrålte kroppsregion, fortrinnsvis målt . ■berøringsløst med infrarødt^de.tektor, videre elektrokardiagram, <:> pulsfrekvehs og pulsamplitude, arytmi og kroppsimpedans, fortrinns- vis målt berøringsløst ved hjelp av elektroder som befinner seg under pasientens føtter men ikke har galvanisk kontakt med fot- ..sålene, men arbeider med kapasitiv tilkobling under anvendelse av en • bærefrekvens,som moduleres av de fysiologiske signaler og senere igjen filtreres ut, samt eventuelt også fottémperåturen, fortrinnsvis målt ved-hjelp av en termistor-sonde som har tilstrekkelig varmeovergangskontakt til fotsålen.

25. Apparatur som angitt i krav 23 og 24, karakterisert ved at de tilveiebragté måleverdier gjøres synlige ved visning på skala og/eller ved visning i kurver på et oscilloskops billedskjerm, og eventuelt i tillegg også registreres av et visende og skrivende måleinstrument.

26. Apparatur som angitt i krav 19, 23 og 24, karakterisert ved at apparaturen i eksempelvis.utførelse fjernstyres via en hovedbryter, via lystastere for valgvis drift av enkelte ; strålingskilder, via lystastere med på forhånd fastlagt korttidsprogrammering, via et tidskoblingsur med vilkårlig innstillbar gangtid, spesielt for langtidsbestråling, via en lystaster til hurtig utkobling i'nødstilfeller,' via lystastere og/eller vipper til endring av pasientens behandlingsposisjon i bestrålingsfeltet, fordelaktig i forbindelse med éndeutkoblere til bevegelsesbegrens-ning, samt eventuelt via øvre og/eller nedre grenseverdikontakter på måleinnretninger til overvåkning av viktige kroppsfunksjonen hos pasienten, og at signal lamper,, spennings-, strøm- og effektmåle-instrumenter viser driftstilstanden av sentralen, HF-generatorene og strålingskildene til enhver tid.

27. Apparatur som angitt i krav 1, karakterisert v ed at der til diagnose og/eller til kontroll av terapiresultatet unider bestrålingen finnes et visende og skrivende måleinstrument, fortrinnsvis et potensiometer-skriveinstrument, som foretar en måling og registrerende prosesskontroll av forholdet mellom strå-lingsabsorbs jon . i pasientens kropp og strålingsrefleksjon pluss strålingstransmisjon på hudoverflaten og tillater verdifulle diagnostiske slutninger om tilstedeværelse resp. gradvis forsvinning av den i forhold til.friskt normalvev tydelig økede strålingsabsorbsjon i området for hovedsvulst og metastase... ■

28. Apparatur som angitt i krav 27, karakterisert .: v e d at strålings-refleksjohsandelen• og -transmisjonsandelen i en, ringantenne som omslutter den bestrålte kroppsregion hos pasienten, induserer et HF-signal som tilførés absorbsjonsmåleinstrumentet via en måleledning, forsterkes i tilstrekkelig grad og bringes til fremvisning.

29. Apparatur som angitt i krav 13, 14, 27 og 28, ka rak - te r i s é r t v e d at strålerkrairssystemets ringformede bur, som.består av metalliske deler som alle er elektrisk ledende for bundet seg imellom, samtidig tjener som ringantenne for tilveie-bringelse av.HF-signalet for absorbsjonsmåleinstrumentet.

30. Apparatur som angitt i krav 27 og 28, karakterisert ved at der i tillegg tilføres absorbsjonsmåleinstrumentet et annet signal fra en berøringsløs infrarødt-hudtemperaturmåling, nemlig et analog-likespenningssignal som er koblingsteknisk sammenknyttet med HF-signalet i en komplisert matematisk funksjon og tjener til kompensasjon av temperaturinnflytelsen i strålingsrefleksjon bg strålingstransmisjon på hudoverflaten, for å gi sanne absorbsjonsmåleverdier.

31. Apparatur som angitt i krav 27, karakterisert ved at der på absorbsjonsmåleinstrumentets papirstrimmel i tillegg skrives en annen kurve som tilsvarer pasientens stilling i bestrålingsfeltet til enhver tid bg tjener til reproduserbar til-" ordning av absorbsjonsmåleverdiene til høydestillingen av den momentant bestrålte kroppsregion, tilveiébragt.fra en enkel av- . standsmåling mellom.pasientens føtter og strålingskildeanordningens geometriske midtpunkt.

32. Apparatur som angitt i krav. 1, karakterisert v e d at den får den nødvendige HF-energi tilført fra minst en HF-generator, hvis"vesentlige komponenter er et egnet senderrør, fortrinnsvis en keramikkskivetriode, én som sjaktkrets utformet koaksial hulromsresonator og et koaksialt overbølgefilter.

33. Apparatur som angitt i krav 32, karakterisert ved at sendérrøret- drives i anodebasiskobling så katoden fører høyt negativt potensial mot gods.

34. Apparatur som angitt i krav 32, karakterisert ved. at HF-utgangséffekten utkobles kapasitivt fra hulrbmsreso- . natoren.

35. Apparatur som angitt i krav 1, hvor der anvendes en tilstrek- kelig høy feltenergitetthet til-å bringe kreftcellenes celleplasma til å størkne, irésp. i det minste til å bringe deres celle-membraner til å briste, k a ir å k t e r i s e r t ved at apparaturen gjør bruk av en bølgelengde i.luft mellom ca. 60 og 90 cm, at den i et tilnærmet hulsylindrisk feltrom på ca. 30-150 Sm frembringer en nesten homogen feltehergitetthet på minst 0,02-0,03 W/cm og en strålingstetthet på minst 1,0-1,5 W/cm , og at,,i første tilnærmelse, de magnetiske feltkomponenter i bestrå- lingsfeltet er rettet radialt innover, de elektriske feltkomponenter tangentialt og de pointingske vektorer av energistrømtettheten parallelt med feltrommets midtakse.

36. Apparatur som angitt i krav 15 eller 16 samt 23, karakterisert ved at der for fjernstyring av den i bestrålingsfeltet virkende HF-energi såvel som av relativ bevegelse mellom pasient og bestrålingsfelt, en bevegelse som skal gjøre det . mulig under behandlingen å dekke hele kroppen mellom føtter og hode, anvendes en fortrinnsvis batteridrevet hendig.ultralydsender og ultralydmottager, som begge er av heltransistorisert utførelse og på sendersiden utrustet med pulsvipper eller med trykktastere, og som fortrinnsvis arbeider med åtte ultralydkanaler over hvilke der i en eksempelvis utførelse overføres følgende styrefunksjoner: Kanal I Relativbevegelse med 60 mm/s i retning føtter for varig heten av styrepulsen. Kanal II Relativbevegelse med 60 mm/s i retning over hodet for varigheten av styrepulsen. Kanal III HF-energi INN. Kanal IV HF-energi UT og relativbevegelse med 60 mm/s opp til sluttstilling over hodet. Kanal V Bevegelse én gang frem og tilbake mellom føtter og endestilling over hodet ved samtidig innkoblet HF-energi. : Kanal Vi 2 x bevegelse.frem og tilbake mellom føtter og ende stilling over hodet ved samtidig innkoblet HF-energi. Kanal VII 3 x bevegelse frem og tilbake mellom føtter og endestilling over. hodet ved samtidig innkoblet HF-energi. Kanal VIII 4 x bevegelse frem og tilbake mellom føtter og ende^ stilling over hodet ved samtidig innkoblet HF-energi.

37. Apparatur som angitt i krav 27, karakterisert ved at der til diagnose pg/eller kontroll av terapiresultatet under bestrålingen anvendes et visende og skrivende måleinstrument, fortrinnsvis et pdtensiométer-skriveinstrument, i en utførelse med flere områder, med lineær og/ellér. logaritmisk skala, med integral-verdi-opptegning på annet.skrivespor samt med.omstyrbarhet av ret- ningen av papirfremmathingen, og anordnet posisjonsbundet i forhold til bestrålingsfeltet, at retningen av papirets fremmatning alltid snus ved hjelp av. endebrytere når retningen av den relative bevegelse av pasient og bestrålingsfelt skifter, og at den"måleverdi som skal analyseres,, tas ut fra en dipol- ... eller rammeantenne som likeledes er anordnet pos is jonsbundet i forhold til bestrålingsfeltet, og som fra spredningsstrålingen som fyller rommet, utleder et indusert HF-signal som i henhold til en matematisk funksjon står i,reiasjon til forholdet mellom strålings-absorbs jon i pasientens legeme og strålingsrefleksjon pluss strålingstransmisjon på hudoverflateni