SE461954B - Sond foer anvaendning vid behandling av tumoerer samt anordning foer alstring av vaerme i en tumoer i en levande kropp - Google Patents

Description

46 10 15 20 25 30 35 MD CH 2 alla implanterbara under hudens yta, på så sätt att ingenting skjuter ut genom eller från huden. I den nu- varande konstruktionen är sonden ett långsträckt element, vilket innefattar ett eller flera uppvärmningselement och en eller flera temperaturgivare, som är placerade på sonden i sådana lägen att, när sonden är implanterad på patienten, uppvärmningselementen och givarna kommer att värma upp och reagera för tumörtemperaturen på de ställen som skall behandlas. När värmegivarna är lämp- ligt placerade i förhållande till tumören reagerar de för och övervakar tumörtemperaturen, och den invändiga styrenheten är ansluten till uppvärmningselementet eller -elementen och till givarna med ledningar, vilka före- trädesvis är konstruerade som spiraler och placerade un- der huden på så sätt att normala kroppsrörelser är möj- liga för patienten utan obehag och utan risk för att led- ningarna sträcks eller drages samman. Det är också tänkt att en eller flera sonder skall användas, vilka var och en är försedda med ett eller flera uppvärmningselement och en eller flera givare, som alla är anslutna på så sätt att de skall styras av samma invändiga och utvän- diga styrorgan.

I den nuvarande konstruktionen har den invändiga eller implanterade styrenheten sin egen kraftförsörjning, vilken är implanterad tillsammans med enheten helt och hållet i patientens kropp och under huden. Kraftförsörj- ningen kan innefatta ett batteri eller någon annan ener- gikälla, vilken företrädesvis är áteruppladdningsbar me- delst utvändiga organ, som kan vara kopplade till de in- vändiga organen för detta och andra ändamål. Kraftför- sörjningen innefattar strömkretsanordningar för avgivande av energi från batteriet till uppvärmningselementet och givarna i sonden och den lämnar också energi för den in- vändiga styrenhetens drift. Den invändiga styrenheten styr Verksamgöringen och overksamgöringen av uppvärm- ningselementet under inverkan dels av den av givarna av- kända temperaturen och dels av utvändiga och invändiga 10 15 20 25 30 35 461 954 3 styrorgan och program och den innefattar organ för styr- ning av den av uppvärmningselementet alstrade mängden värme och hur ofta uppvärmningselementet verksamgöres och hur länge. Detta görs under inverkan av givarna och andra styr- och programorgan, så att mängden i tumören alstrad värme styrs på ett omsorgsfullt och noggrant sätt i överensstämmelse med ett därför upprättat program.

Anordningen kan innefatta organ för ástadkommande av en fortlöpande uppteckning av driften för utvärderings- och omprogrammeringsändamål, och i vissa fall kan samma information användas för diagnostikändamål. Den invändiga styrenheten innehåller också organ för lagring av ett för styrenheten avsett program, organ för lagring av givarnas svar och organ för sändning och mottagning av instruktioner till och från en utvändig styrenhet och/- eller en dator, så att information kan utväxlas däremel- lan för utvärdering och uppdatering av program. Den ut- växlade informationen kan vara styrinformation, informa- tion angående mängden värme som skall införas i tumören, information angående temperaturen och förändringar i temperaturen på speciella ställen i tumören, information angående den kvarvarande laddningen i kraftförsörjningen, felsäkerhetsinformation, verifierings- och värderingsin- formation och information angående hur ofta värme an- bringas och hur länge. Denna information kan lagras i minnesorgan, vilka ingår i den invändiga enheten, för överföring med hjälp av invändiga sändningsorgan genom huden till utvändiga mottagningsorgan, vilka utgör del av den utvärtes belägna styrenheten. Den sålunda utväx- lade informationen kan användas för programmering och omprogrammering av den invändiga enheten i beroende av vilken mängd och hur ofta värme måste alstras med hänsyn till den uppmätta tumörtemperaturen och behandlingskra- ven. Den utvändiga styrenheten kan också användas för styrning, när så erfordras, av återuppladdningen av det invändiga batteriet eller strömförsörjningsdelen, som ingår i den invändiga enheten, och för övervakning av 461 954 10 15 20 25 30 35 4 den i strömförsörjningsdelen återstående mängden energi för säkerställande av kontinuitet i den invändiga enhe- tens drift och patientens säkerhet. Den utvändiga styr- enheten bör liksom den invändiga styrenheten också in- nefatta minnesorgan för lagring av från den invändiga enheten mottagen information, och den utvändiga styr- enheten bör inbegripa datororgan eller organ för kopp- ling till en dator eller någon annan databehandlings- anordning, som har kapacitet och program för utvärdering av den information som den mottar och för ástadkommande efter behov av utsignaler för överföring till och infö- ring i den invändiga styrenheten. Sådan information kan användas för omprogrammering av den invändiga enhe- ten, exempelvis för ändring av vilken mängd och hur ofta värme föres till tumören av vissa skäl, såsom för. uppnående och upprätthållande av någon önskad tumörtem- peratur. Datorn, till vilken den utvändiga enheten är fkopplad, bör ha den för ástadkommande av de ovan be- skrivna funktionerna nödvändiga programvaran.

Enligt vad som hitintills är känt finns det inget system som har de särdrag, fördelar och möjligheter som föreliggande system har, inklusive organ, som är anordnade att på ett förutbestämt och noggrant sätt alstra värme i en tumör genom användning av en sond med ett uppvärmningselement därpå, till skillnad från andra former av värmeproducerande organ, såsom strål- ningsorgan, vilkas strålning är känd för att ofta orsa- ka skada på vävnad och organ intill det område, som be- handlas. Enligt vad som är känt hitintills finns det inte någon anordning, vilken innefattar ett slutet, implanterbart system för utövande av värmeterapi på en tumör och vilken innefattar organ för kontinuerlig övervakning av tumörtemperaturen för utvärdering och verifiering av behandlingen och vilken är manuellt eller automatiskt programmerbar för förändring och justering av behandlingen. Föreliggande uppfinning representerar därför ett nytt, noggrannare och säkrare organ, vilket 10 15 20 25 30 35 461 954 5 är anordnat att av terapeutiska och/eller andra skäl alstra värme i en tumör eller i något annat kroppsorgan utan användning av mediciner eller strålning. Förelig- gande uppfinning möjliggör internalisering av ett slutet styrsystem, vilket innefattar organ, som är programmer- bara för styrning av alla dess funktioner och som ändå kan vara kopplade till utvändiga styrorgan för behand- lingsutvärdering, verifiering och värdering av tidigare och nuvarande driftstillstånd och vilket kan programme- ras och omprogrammeras för ändring av behandlingen, exempelvis genom val av olika nivåer för värmealstring, ett annat schema för behandlingstätheten och varaktighe- ten av värmetillförseln och vilket innehåller organ för laddning eller underhållsladdning av en invändig ström- försörjningsdel eller ett invändigt batteri för upprätt- hållande och understödjande av systemets driftsförhållan- de och för att det implanterade systemets livslängd skall kunna förlängas väsentligt utan kirurgiska förfaranden.

Alla dessa och andra funktioner kan utföras på ett oav- brutet säkert sätt under längre tidsperioder och utan att delar av det implanterade systemet upprepade gånger behöver avlägsnas på kirurgisk väg.

Föreliggande system representerar därför ett bety- dande framsteg vad det gäller anordningar för värmebe- handling av tumörer och andra kroppsorgan, speciellt innefattande sådan behandling av hjärntumörer som ut- nyttjar noggrant styrda och reglerade hypertermiorgan, som inte alstrar någon strålning som kan orsaka skada på andra kroppsdelar eller -funktioner, och föreliggande system åstadkommer ytterligare ett användbart medicinskt alternativ för behandling av sådana tumörer. Föreliggan- de anordning möjliggör också förlängda perioder av tera- pi under noggrant styrda förhållanden och med lämpliga återkopplings- och styrsystem, som kan användas för att utvärdera resultatet av behandlingen och för att om- programmera systemet med hänsyn till förändringar i pa- tientens tillstånd och tillståndet för tumören eller 46? 10 15 20 25 30 35 954 6 andra organ, som behandlas. Föreliggande system har också felsäkra anordningar, som kontinuerligt övervakar och om möjligt uppdaterar och avbryter behandlingen, så att ris- kerna för att patienten utsätts för någon fara är minimal.

En betydande fördel med föreliggande uppfinning är att den åstadkommer ett fullständigt implanterbart hyper- termisystem för behandling av tumörer och andra invärtes organ och liknande, vilket system väsentligen reducerar infektionsrisken även under förlängda behandlingsperioder genom att inte någon del av det implanterade systemet passerar genom eller sträcker sig från huden. Eftersom vidare alla driftskomponenter i föreliggande system är implanterade under huden kan också en med de implanterade komponenterna försedd patient vara flyttbar under behand- lingen och det förväntas att åtminstone vissa på detta sätt utrustade patienter kan klara sig utan några yttre styrorgan, under det att behandlingen fortsätter, även under utsträckta tidsperioder och ofta fortsätta andra dagliga aktiviteter, inklusive möjligen sitt arbete. Det- ta är vanligen inte möjligt vid någon annan känd hyper- termisk eller besläktad behandling. Medan patienten rör sig fortskrider behandlingen styrd av ett program, som är lagrat i det implanterade systemet och som efter be- hov kan ses över och ändras emellanåt genom att den in- vändiga styrenheten kopplas till det utvändiga styrorga- net och om så är nödvändigt till en centraldator. Kraft- försörjningen eller batteriet som ingár i det implantera- de systemet har, såsom förklarats, valts på grund av att det är litet och áteruppladdningsbart från utvändiga or- gan, exempelvis genom att det underhàllsladdas medelst organ, som förenar den invändiga och den utvändiga enhe- ten. Den flexibilitet och styrförmága som är möjlig i föreliggande system existerar inte i någon f n känd anordning. Föreliggande system representerar därför ett betydande tekniskt framsteg och ett speciellt för omhän- dertagande och behandling av cancertumörer användbart behandlingshjälpmedel, som inte för övrigt är tillgäng- ligt på marknaden. n) 10 15 20 25 30 35 461 95A? 7 Huvudändamålet med föreliggande uppfinning är följ- aktligen att åstadkomma ett viktigt, alternativt organ för behandling av cancertumörer.

Ett annat ändamål är att visa konstruktionen av och funktionen hos ett implanterbart system för styrning och övervakning av tillförsel av värme till ett invändigt i kroppen beläget område, som innefattar en cancertumör.

Ett annat ändamål är att åstadkomma organ för styr- ning och programmering av ett implanterat värmealstrande system, vilket organ förenar det implanterade systemet med ett utvändigt styrsytem.

Ett annat ändamål är att åstadkomma ett slutet, implanterbart behandlingssystem, vilket är avsett att användas vid alstring av värme i en cancertumör eller pà en annan plats inuti kroppen för att på ett förut- bestämt sätt åstadkomma och upprätthålla en önskad tem- peratur i tumören.

Ett annat ändamål är att ge patienter med cancer- tumörer, innefattande hjärntumörer, möjlighet att vara rörliga under behandlingen av dessa.

Ett annat ändamål är att åstadkomma organ för åter- uppladdning av en under huden implanterbar kraftförsörj- ning genom organ, som kopplar den implanterade kraftför- sörjningen genom huden till en yttre källa.

Ett annat ändamål är att åstadkomma säkrare organ för behandling av cancertumörer.

I Ett annat ändamål är att alstra värme i en tumör med hjälp av ett i tumören placerat elektriskt uppvärm- ningselement.

Ett annat ändamål är att placera ett uppvärmnings- element på ett ställe i vävnaden eller tumören, som skall behandlas, på så sätt att av elementet alstrad värme strålar ut i det omgivande behandlingsområdet.

Ett annat ändamål är att minimera de kirurgiska in- grepp som är nödvändiga vid behandling av cancertumörer, inklusive i hjärnan belägna cancertumörer.

Ett annat ändamål är att åstadkomma ett implanter- 461 10 15 20 25 30 35 954 8 bart system för tillförsel av värme till tumörområden, vilket system innefattar organ för reglering av mängden värme, som tillförs, hur ofta värme tillförs och varak- tigheten av värmetillförseln åtminstone delvis under in- verkan av temperaturer, som avkänns av värmegivare, vil- ka också är placerade i det område där värmen appliceras.

Ett annat ändamål är att Visa konstruktionen och funktionen hos ett nytt sondaggregat, vilket kan implan- teras med ett minimum av kirurgiska ingrepp och skada på patienten, på så sätt att det sträcker sig in i en can- certumör.

Ett annat ändamål är att minimera de kirurgiska in- grepp som är nödvändiga för att implantera och hålla en värmealstringsanordning i en tumör.

Ett annat ändamål är att åstadkomma mera information för utvärderingsändamål under hypertermibehandling av tu- mörer.

Ett annat ändamål är att åstadkomma en sond, vilken är anordnad att sträcka sig in i en cancertumör och vil- ken innefattar organ för alstring av värme i tumören och organ för avkänning av tumörtemperaturen på ett eller flera ställen i det område, där värme alstras. Ändamålen uppnås med en sond och en anordning som har de i patentkraven angivna särdragen.

Ovannämnda och andra ändamål och fördelar med före- liggande uppfinning kommer att framgå av den följande detaljerade beskrivningen, vilken täcker föredragna ut- föringsformer, tagen i samband med bifogade ritningar.

Fig l är en sidovy av huvudet och överkroppen på en per- son, vilken är försedd med ett implanterat hypertermi- system, vilket är konstruerat enligt föreliggande uppfin- ning. Fig 2A och 2B är tillsammans ett kopplingsschema för ett implanterbart hypertermisystem, vilket innefattar en invändig eller implanterad systemdel och en utvändig del för koppling till den invändiga delen. Fig 3 är en förstorad tvärsnittsvy genom en för användning med före- 10 15 20 25 30 35 461 954 9 liggande uppfinning avsedd sond med ett enda element och med en del av en kabel fäst därvid. Fig 4 är en tagen längs linjen 4-4 i fig 3. Fig 5 är tvärsnittsvy genom en för användning med anordning avsedd sond med ett flertal ele- en del av en kabel fäst därvid. Fig 6 är en sidovy av sonden och kabeldelen i fig 5, visad i en icke-linjär konfiguration. Fig 7A och 7B är tillsammans ett flödesschema för de i fig 2A och 2B visade systemen.

I fig l betecknar hänvisningsnummer 10 huvudet tvärsnittsvy en förstorad föreliggande ment och med och överkroppen på en patient, som är försedd med ett i överensstämmelse med föreliggande uppfinning konstrue- rat, implanterbart system. Systemet innefattar en sond 12, vilken visas imbäddad i patientens huvud i ett läge, där den sträcker sig från huvudets yta eller kranium skall behandlas. En kabel 14 och den invändiga styr- inåt och in i en tumör T, som är inkopplad mellan sonden 12 enheten 16. Sonden 12, kabeln enheten 16 är alla kirurgiskt 14 och den invändiga styr- implanterade i patientens kropp under hudens yta, på så sätt att inte någon utskju- tande del av systemet sträcker sig genom eller tränger igenom hudytan. Detta är betydelsefullt för systemets förlängda drift, eftersom det faktum att systemets in- vändiga partier är helt implanterade väsentligt reducerar eller eliminerar infektionsriskerna, och det förväntas därför att det invändiga systemet skall kunna förbli på plats under en utsträckt tidsperiod utan att något ytterligare kirurgiskt ingrepp erfordras. Detaljerna i sonden 12 och den invändiga styrenheten 16 kommer att beskrivas mera i detalj i anslutning till fig 2A och 3.

I fig 2A och fig 2B visas patientens hud l8 belägen mellan den invändiga styrenheten 16 och den utvändiga styrenheten 22. Den invändiga styrenheten 16 är via ledningarna 24, 26, 28 och 30, vilka finns i kabeln 14, kopplad för styrning av de i sonden 12 belägna elementen, innefattande ett eller flera uppvärmningselement 34 46 10 15 20 25 30 35 'I 954 10 och ett eller flera värmekänsliga element eller termi- storer 36. Sonden 12, inklusive elementen 34 och 36, och den invändiga styrenheten 16, är alla kirurgiskt implanterade under patientens hud så att ingenting tränger igenom eller sträcker sig igenom huden och ger upphov till infektion eller andra problem. Detta är, såsom nämnts, en betydande fördel med föreliggande system.

Den invändiga styrenheten 16 innefattar organ för styr- ning av anslutningen av elektrisk energi till uppvärm- ningselementet eller -elementen 34 i överensstämmelse med något förutbestämt program eller förutbestämda instruktioner, som har upprättats i den invändiga styr- enheten och, såsom kommer att beskrivas, ändras emellanåt av den utvändiga enheten 22. Den invändiga styrenheten 16 är också förbunden med termistorn eller termistorerna 36, vilka är placerade på eller intill sonden på sådana ställen att termistorerna kan avkänna temperaturen i behandlingsomsràdet för tumören och åstadkomma utsignaler, vilka kan användas för att utvärdera och uppskatta behand- lingens verkan för möjliggörande av en modifiering av behandlingen, inklusive den av uppvärmningselementet 34 alstrade mängden värme, såsom erfordras för upprätt- hållandet av något visst invärtes temperaturförhållande för behandlingsändamål. Om exempelvis den avkända tumör- temperaturen minskar kan det vara nödvändigt att tillföra ytterligare energi till uppvärmningselementet 34 för att tumörtemperaturen skall hållas på någon önskad nivå och under någon önskad tidsperiod eller några önskade tidsperioder.

Uppvärmningselementen 34 väljs företrädesvis till att vara icke-induktiva, till att ha relativt små tempe- raturkoefficienter och till att vara element av resistiv typ. Uppvärmningselementen bör kunna öka temperaturen i den omgivande vävnaden från normal kroppstemperatur av storleksordningen 37°C till en maximal temperatur därintill av storleksordningen 45°C. Uppvärmningsele- menten 34 bör också tåla att upprepade gånger utsättas 10 15 20 25 30 35 _. .S 46 954 ll för strålning utan att nå: n försämring i prestandan uppkommer, såsom försämring i resistans, temperaturkoef- ficient, värmekapacitet och/eller värmeavledningskonstant.

För en typisk sondkonstruktion bör också uppvärmnings- elementen vara så små som det är praktiskt möjligt, och en typisk storlek är omkring 2 mm i diameter och 6 mm längd. Sådana anordningar är kommersiellt tillgäng- liga.

Den invändiga styrenheten 16 innefattar, såsom framgår i fig 2A, en kraftförsörjning 38, vilken är jordad vid 40 och ansluten till en underhållsladdnings- krets 42, vilken i sin tur är ansluten till en effekt- induktansspole 44. Induktansspolen 44 är med fördel pla- 18 yta som möjligt, tätt därintill,.när det är nödvändigt att återuppladda eller underhållsladda kraftförsörjningen 38. Kraftförsörjningen 38 kan innefat- ta ett àteruppladdningsbart batteri eller någon annan liknande återuppladdningsbar energikälla. Kraftförsörj- ningen 38 har en utgångsförbindelse 46, vilken är huvud- cerad på enheten 16 så nära hudens så att utvändiga organ kan kopplas strömledningen, som används för att tillföra energi till den invändiga styrenheten inklusive till driften av upp- värmningselementet 34 och termistorelementet 36.

Den invändiga styrenheten (ICU) 16 är den del av systemet som styr den av uppvärmningselementet 34 åstad- komna temperaturen på det sätt som den programmerats in- vändigt med hjälp av den utvändiga styrenheten (ECU) 22.

Den invändiga styrenheten 16 innefattar också ultra- 1judssändare-/-mottagarorgan (sändaremottagare) 50, som innefattar en sändardel 52, vilken används för att sända information, som är avsedd att mottagas av den utvändiga styrenheten 22, och en mottagardel 54, vilken mottar information, som sänds av den utvändiga styr- enheten 22, för olika ändamål, inklusive programmering och omprogrammering av den invändiga styrenheten och styrning av informationsöverföringen mellan enheterna.

Den invändiga styrenheten innefattar en digital-ana1og- .I.^> 10 15 20 25 30 35 ...x Vf.) 54 12 omvandlare (DAC) 56, vilken omvandlar 8-bitars binära parallella ord från en intern mikroprocessors (pP) 58 utsignal till strömutsignaler, vilka används för att verksamgöra aktivera uppvärmningselementet 34 till att producera den önskade mängden värme. Utsignalen från 8-bitars DAC:en 56 påföres värmeelementet via en ström- drivkrets 60, vilken kan vara en emitterföljarkrets, som, såsom visas, mottar energi från kraftförsörjningen 38 via en därtill ansluten nödfrånslagskrets 62. Ström- drivkretsens 60 utsignal är en spänning, som påföres uppvärmningselementets 34 icke-jordade sida via led- ningarna 64 och 24. Samma utsignal som påföres uppvärm- ningselementet 34 pàlägges också som en insignal till en analog multiplexorkrets (MUX) 68. Den analoga multi- plexorn 68, vilken styrs av mikroprocessorn 58, är så konstruerad och ansluten att den skall kunna utvälja och övervaka olika förhållanden över hela den invändiga styrenheten, inklusive spänningen på uppvärmningselementet 34, spänningen på termistorn eller värmegivaren 36 liksom andra kretstillstånd, och den omvandlar de övervakade signalerna eller svaren till ett digital format med hjälp av en 8-bitars analog- digitalomvandlare (ADC) 70 via en förstärkningskrets 72. De sålunda omvandlade signalerna pàlägges en databuss 73 för införsel i mikro- processorn 58 och andra kretskomponenter. Den analoga multiplexorn 68 har andra ingångsanslutningar från olika ställen i kretsen, inklusive en ingångsförbindelse från digital-analogomvandlaren 56 på ledningen 74, en ingång från strömdrivkretsens 60 utgång på ledningarna 64 och 76, en ingång från nödfrånslagskomponentens 62 utgång på ledningen 78, en ingång från termistorns 36 icke- jordade sida på ledningarna 30 och 80 och ingångar från en precisionsspänningskälla 82 på ledningarn 84, 86 och 80. Precisionsspänningskällan 82 används i anslutning till kalibreringen av termistorn 26. Ledningen 86 från källan 82 innefattar ett förspänningsmotstánd 88. Den analoga multiplexorn 68 har också en kraftförsörjnings- 10 15 20 25 30 35 461 954 13 anslutning på ledningen 90, vilken är ansluten till kraftförsörjningens 38 utgångsledning 92. Den analoga multiplexorn 68 styrs från mikroprocessorn 58 och från andra kretsförbindelser med signaler, som finns på en adressbuss 93, varigenom den analoga multiplexorn 68 bl a kan upprätthålla systemets noggrannhet även om några av kretsparametrarna driver från sitt specificerade värde, genom automatisk kompensation för sådana fel.

Till följd av detta reduceras behovet av ytterligare kirurgiska ingrepp för manuell justering eller utbyte av implanterade komponenter väsentligt.

Mikroprocessorn 50 är, såsom angivits, den del av den invändiga styrenheten 16 som styr alla dennas olika funktioner, däribland också kommunikationen med den utvändiga styrenheten 22. Mikroprocessorn 58 har styranslutningar och andra anslutningar, omfattande data- och adressförbindelser med ett 1024-bitars direkt- minne (RAM) 94, vilket minne är programmerbart från den utvändiga styrenheten 22. Med RAM:et 94 programmerat är det möjligt för en med den aktuella invändiga styr- enheten 16 försedd patient att undergå hypertermibe- handling, medan han är avbruten från eller saknar kommu- nikation med den utvändiga styrenheten 22. Detta är ett betydelsefullt särdrag för föreliggande uppfinning, eftersom det betyder att terapi kan fortgå kontinuerligt, pålitligt, säkert och pá ett noggrant styrbart sätt under utsträckta tidsperioder utan konstant tillsyn, varigenom det blir möjligt för patienten att leva ett ganska normalt liv även under det att han undergår be- handling. RAM:et 94 överför också data från MUX:en 68 för efterföljande överföring till den utvändiga styr- enheten.

Andra delar av den invändiga styrenheten innefattar ett 2K läsminne (ROM) 96, vilket visas som en del av själva mikroprocessorn 58, en universell asynkron mot- tagarsändarkrets (UART) 98, vilken är anordnad att koppla mikroprocessorn 58 liksom andra delar av den invändiga -lim 10 15 20 25 30 35 61 \O UI 14 styrenheten 16 till ultraljudssändarmottagarkretsen 50, vilken överför signaler mellan den invändiga och den utvändiga styrenheten. Den invändiga styrenheten 16 kan innefatta en reservdigitalanalogomvandlare (DAC) 100, vilken kan vara ansluten till ultraljudssändarmot- tagaren 50 via en ledning 102 och ansluten till kraft- försörjningen via nödfrânslagskretsen 62. Därtill kommer att den invändiga styrenheten 16 innefattar olika krets- förbindelser, inklusive den ovan beskrivna databussen 73, vilken förbinder 8-bitars DAC:en 56, mikroprocessorn 58, 8-bitars analog-digitalomvandlaren (ADC) 70, RAM:et 94 och UART:en 98. En andra grupp av förbindelser, vilka identifieras som adressbussen 93, åstadkommer andra förbindelser mellan mikroprocessorn 58, den analoga multiplexorn (MUX) 68, 8-bitars ADC:n 70, RAM:et 94, UART:en 98, 8-bitars DAC:en 56, nödfrânslagskretsen 62 och underhållsladdningskretsen 42. De i den invändiga styrenheten 16 ingående kretselementen kan konstrueras med konventionell teknologi och deras funktioner kommer att beskrivas mera i detalj i anslutning till de i fig 7A och 7B visade flödesschemana. I allmänhet tjänar emellertid den invändiga styrenheten till att reglera hur mycket, hur ofta och hur länge värme skall tillföras av uppvärmningselementet 34 för upprättande och upp- rätthållande av en önskad tumörtemperatur. Dessa funk- tioner beror alla på den invändiga styrenhetens program- mering, vilken styrs och modifieras av de utvändiga styrorganen och tumörtemperaturen, vilken avkänns av temperaturgivarna eller termistorerna 36. Om det är önskvärt att upprätthålla en förutbestämd temperatur i tumören kommer kretsen att vara programmerad till att aktivera uppvärmningselementet 34 till någon önskad nivå för åstadkommande av en tillräcklig mängd värme för att den önskade tumörbehandlingstemperaturen skall uppnås. Därefter bestäms den alstrade mängden värme medelst spänningen över uppvärmningselementet 34 och justeras manuellt eller automatiskt. Hur mycket inställ- 10 15 20 25 30 35 \O LH .fn 461 15 ning som är nödvändig kommer att bero på skillnaden mellan normal kroppstemperatur och den önskade tempe- raturen, hur länge värme tillföres, hur ofta värme till- föres, förändringar i tumörtemperaturen, vilken avkänns medelst termistorn 36, och förändringar som kan inträffa i själva tumören allteftersom behandlingen fortskrider.

Alla dessa och andra faktorer kan programmeras in i kretsen. Den av uppvärmningselementet alstrade mängden värme kommer vid vilken tid som helst bero på det ord som matas ut från 8-bitars DAC:en 56, vilken arbetar via strömdrivkretsen 60, eftersom denna utsignal styr spänningen över uppvärmningselementet och därför strömmen därigenom.

Den i fig 2B visade, utvändiga styrenheten 22 inne- fattar den maskinvara och tillhörande programvara som är nödvändig för utförande av kliniska analyser av den från den invändiga styrenheten 16 erhållna datan och av från andra källor eventuellt erforderlig data. Den utvändiga styrenheten har sig egen mikroprocessor (pP) 200, vilken programmeras från ett tangentbord 202 och vilken utgör del av en tillhörande dator 203. Mikro- processorn 200 har utsignaler, som matar en grafikkrets. 204 för ett katodstrålerör, ett katodstrålerör 206, vilket kan har en anslutning från grafikkretsen 204, om så erfordras en skrivare/plotter 208 och möjligen en skivminnesanordning 210. Elementen 204, 206, 208 och 210 är valfria och beror på behoven för och sofisti- keringsgraden hos det system med vilket föreliggande anordning skall användas samt operatörens behov. Mikropro- cessorn 200 har också ingàngs-/utgångsanslutningar till en kraftförsörjningsstyrkrets 212 och en datastyrkrets 214. Den externa huvudkraftförsörjningsstyrkretsen 212 har utsignalledningar 216, 218 och 220, vilka är anslutna till en annan kraftförsörjningsstyrkrets 222, vilken utgör del av en utvändig effekttransor (EPT) 223 och är ansluten till en utvändig effektinduktansspole 224, vilken, när den används, placeras mot huden 18 intill 46 10 15 20 25 30 35 ”i 954 16 den invändiga effektinduktansspolen 44. Detta görs, såsom tidigare nämnts, när det är önskvärt att under- hállsladda den invändiga kraftförsörjningen 38. Ledningen 216 är matningsledningen, ledningen 218 är returmat- ningsledningen och ledningen 220 är matningsstyrnings- ledningen, på vilken signaler, som styr laddningen av kraftförsörjningen 38, uppträder. Den utvändiga huvud- kraftförsörjningsstyrkretsen 212 mottar effekt från en konventionell källa, såsom genom ett vägguttag, och tillför effekt till kraftförsörjningsstyrningen 222 och därifrån till induktansspolen 224, vilken är kopplad till induktansspolen 44 för återuppladdning av kraft- försörjningsbatteriet 38 i den invändiga styrenheten 16. Användningen av elektromagnetisk koppling genom huden mellan en implanterad kraftförsörjning 38 och en utvändig effekttransor som ett medel för upprätt- hållande av energi för driften av ett häri visat, implan- terat system har enligt vad som hitintills är känt inte använts tidigare. En sådan återuppladdningsbar matning är mycket viktig för föreliggande system inte bara efter- som det förväntas att relativt stora mängder energi kan erfordras för att alstra den värme som är nödvändig för att höja tumörtemperaturen till och upprätthålla den vid någon önskad nivå utan det kan också vara nöd- vändigt att upprätthålla dessa förhållanden under utdragna perioder för tillmötesgående av behandlingens behov.

En återuppladdningsbar kraftförsörjning bereder denna möjlighet. Det är också möjligt och planerat att koppla den utvändiga effekttransorn 223 till det invändiga kraftförsörjningsorganet under behandlingen, så att åtminstone viss del av energin för drivning av den invän- diga styrenheten kommer att matas och underhållas mera direkt med hjälp av den utvändiga kraftförsörjningen, speciellt under de perioder då efterfrågan är som störst.

I vissa fall kan den erfordrade energin komma via kopp- lingsorgan direkt från den utvändiga energikällan till uppvärmningselementet eller via någon kombination av n 10 15 20 25 30 35 461 954 17 utvändig och invändig energi.

På samma sätt har datastyrkretsen 214 förbindelse via ledningen 226, vilken är en matningsledning, ledning 228, vilken är en returmatningsledning, ledningen 230, vilken är en in-utstyrledning, och ledningen 232, vilken är en in-utdataledning med ett ultraljudssändar-motta- garorgan 234. Organet 234 ingår i en utvändig datatransor 235, vilken är ansluten till en utvändig mottagare 236 för koppling till den invändiga sändaren 51 i den invän- diga enheten 16 och ansluten till den utvändiga sändaren 238 för koppling till den invändiga mottagaren 54. Det framgår föjaktligen att den utvändiga kraftförsörjnings- styrningsdelen 222 kan kopplas till den invändiga ener- giupptagningsorganet 42 via induktansspolarna 224 och 44 för laddning och återuppladdning av den invändiga kraftförsörjningen 38 och att samtidigt ultraljudssändar- mottagarorganen 234, vilket inbegriper det tillhörande flmottagarorganet 236 och sändarorganet 238, kan kopplas till det invändiga sändar-mottagarorganet 50, vilket inbegriper sändardelen 52 och mottagardelen 54. Dessa sistnämnda organ kan, när de är sammankopplade, utväxla data och annan information mellan den invändiga och den utvändiga enheten. Pâ detta sätt kan den invändiga enheten emellanåt programmeras efter behov och den av den invändiga enheten insamlade informationen kan ut- värderas emellanåt i den utvändiga styrenheten medelst datororgan, som är anslutna därtill och styrda av lämplig programvara. Datorn kan, med användning av uppdaterad information från patienten allteftersom behandlingen pågår, eller då och då baserat på patientens speciella behandlingsprogram, omprogrammera den invändiga styr- enheten i överensstämmelse med patientens förändrade behov. När data utväxlas mellan enheterna och speciellt när kraftförsörjningen laddas är det en stor fördel om avståndet mellan effektinduktansspolarna 44 och 224 är så litet som möjligt för minimering av effektför- lusten. Det är också att föredraga att de invändiga A 10 15 20 25 30 35 I .D 'I 954 18 och utvändiga sändar- och mottagarorganen, vilka är inblandade i dataöverföringen, skall vara belägna relativt nära varandra för undvikande av överföringsförluster och -fel. Det kan i vissa fall vara önskvärt att på huden markera platsen för organen 44, 52 och 54 som en hjälp till att noggrannare placera motsvarande ut- vändiga organ, som skall kopplas därtill, speciellt om enheterna skall skiljas från varandra. Detta kan också göras automatiskt genom användning av datorprog- rammet i ECU:n i kombination med övervakning av under- hållsladdningskretsen via den analoga multiplexorn 68, se anslutningsledningarna 240 och 242 i fig 2A. Av detta skäl är det att föredraga att alla de invändiga och utvändiga kopplingsorganen monteras pà respektive hölje, vilket förenklar lämplig riktningsinställning under drift.

Fig 3 är en förstorad tvärsnittsvy av en typisk sond 12 av den typ som kan användas för behandling av en hjärntumör genom utnyttjande av föreliggande uppfin- ning. Sonden 12 har en långsträckt, rörformig vägg 250, vilken är tillsluten med ett väggparti 252 i ena änden och tillverkad av ett relativt tunt, inert ämne, såsom 3l6L, FDA-godkänt rostfritt stål, vissa plaster eller glas. Rörets 12 diameter skall vara så liten som är praktiskt möjligt för inrymmande av vilket som helst antal erfordrade värmeelement 34 och givare 36 och väggen 250 bör också vara så tunn som möjligt. En sonddiameter i området kring 2 mm är ett gott val och väggens 250 tjocklek bör ligga i området kring 0,2 mm. Dessa om- råden kan variera så mycket som 100% eller mer. Den sondlängd som väljs för en speciell tillämpning skall vara tillräckligt lång för att sträcka sig från kraniet till tumörbehandlingsomràdet. Den införda änddelen av sonden kan valfritt vara konformad vid sin ände för förenklande av insättningen på plats med minimal skada på den omgivande vävnaden och med minimala kirurgiska förberedelser. Den insatta sondändväggen 252 är anordnad 10 15 20 25 30 35 461 954 19 i ett stycke med sidoväggen 250 och sondens kanter är, såsom visas, företrädesvis rundade. Sondens 12 motsatta ände är ansluten till kabeln 14 vid 254, så att kabeln bildar en böjlig fortsättning på sonden. Kabeln är före- trädesvis utformad av ett material av typ elastomer, och kabeln 14 bör vara tillräckligt böjlig för att den skall kunna läggas längs kraniets utsida under huden utan att ge upphov till vanprydande eller irriterande förhållanden på ytan. Uppvärmningselementet 34 och giva- ren 36 visas inbäddade i ett värmeledande, elektriskt isolerande material 256, såsom krafigt värmeledande epoxid, och kabeln 14 är tillverkad av ett elastomer- material 258. Ett bra val av kraftigt värmeledande epoxid för det värmeledande materialet är Castall 343AB och en typisk elastomer för kabelmaterialet 258 är Dow Corning elastomer MDX-4-4210.

Den invändiga styrenheten implanteras typiskt under nyckelbenet, där det finns tillräckligt med utrymme och där det uppstår minst obehag för patienten. Sonden 12 bör vara konstruerad på så sätt att uppvärmningsele- mentet 34 isoleras termiskt och elektriskt från värme- givaren 36 och detta kan göras genom att de skiljs åt så mycket som möjligt och om så önskas genom åstadkommande av isolering däremellan. Materialet 256 tjänar i begränsad utsträckning detta syfte och det planeras att andra organ skall inkluderas för termisk isolering av elementen 34 och 36 från direkt eller nära exponering för varand- ra.

Uppvärmningselementet 34 och termistorn 36 bör, såsom anges ovan, vara så små som är praktiskt möjligt och vid val av termistor till föreliggande anordning bör hänsyn tas till dess impedans, vilken bör vara re- lativt hög, och till att den bör ha goda stabilitetsegen- skaper med negativ temperaturkoefficient. Kända termi- storer av glasdropptyp har dessa egenskaper. En typisk termistor, vilken är avsedd för användning i föreliggande anordning, är approximativt 2 mm i diameter och kan 43. 10 15 20 25 30 35 61 \O CN »R 20 ha en längd, som kan variera från några få millimeter till en centimeter eller längre.

Kabeln 14, vilken är ansluten mellan sonden 12, inklusive uppvärmningselementet_ och termistorn, och den invändiga styrenheten bör ha så liten diameter som möjligt och företrädesvis vara relativt böjlig, så att den inte stör normala kroppsrörelser och inte är obe- kväm eller vanprydande för patienten ens när den är implanterad under huden på skallen. Kabeln 14 innehåller i den motsatta änden mot sonden 12 ett anslutningsdon 260 (fig l) eller ett stift, vilket passar med och åstad- kommer en tät anslutning med uttagsorganet på den invän- diga styrenhetens hölje. En typisk kabel, vilken är avsedd för användning i föreliggande uppfinning, visas i tvärsektion i fig 4 och innefattar två uppvärmnings- ledningar 24 och 26 och två termistorledningar 28 och 30. Ledningarna 24 och 26 har större diameter än led- ningarna 28 och 30, eftersom de mâste kunna leda till- räckligt med ström för àstadkommande av den erfordrade och i systemet inprogrammerade mängden värme. En typisk ledningsstorlek för uppvärmningsledningarna 24 och 26 är ungefärligen 26 AWG massiv, eventuellt silvertråd, och en typisk ledningsstorlek för termistorledningarna 28 och 30 är 32 AWG massiv ledning. De fyra ledningarna 24-30 är isolerade och skilda från varandra och från kroppen genom att de, såsom nämnts, är belägna i den enda formade, böjliga plastkablen, vilken är tillverkad av en elastormer 258 eller liknande material. En kabel, vilken typiskt har en diameter i ett område runt ca 1, 5 mm, är att föredraga. Fig 4 visar ett föredraget arrangemang för ledningarna 24-30 i fyrledningskabeln 14. Det speciella arrangemanget för ledningarna 24-30 i fig 4 visas i illustrativt syfte och ledningarna kan vara placerade på annat sätt i kabeln 14 i beroende av deras antal och storlek.

Anslutningarna mellan kabeln 14, sonden 12 och den invändiga styrenheten 16 bör göras med tätt för- 10 15 20 25 30 35 461 951% 21 seglade låselement eller anslutningar för förhindrande av att frätande kroppvätskor tränger in. Anslutningarna göres vanligen under operation, när systemet implanteras, även om i vissa fall, om kabellängden kan bestämmas noggrant före operationen, anslutningarna kan göras i förväg för att bespara tid och möda för kirurgen.

Om anslutningarna görs i förväg kan de också skyddas ytterligare genom värmebehandling eller anbringande av en extra förslutning.

Den föredragna formen för sonden 12 är den i fig 5 visade formen 12A, där sonden är ett lângsträckt element och har ett flertal åtskilda uppvärmningselement 34A-D och ett flertal åtskilda givarelement 36A-D. I den före- dragna formen är uppvärmningselementen och givarna om- växlande placerade med mellanrum längs anordningen och antalet uppvärmningselement och givare kan varieras efter behov i beroende av omständigheterna, såsom tumörens storlek och den sträcka över vilken värme skall tillföras och över vilken givarna skall övervaka vävnadstemper- aturen. Vart och ett av uppvärmningselementen 34A-D har två elektriska anslutningar liksom var och en av givarna 36A-D har. Till följd av hur elementen är an- ordnade i sonden 12A är det emellertid nödvändigt att de flesta, om inte alla, elements anslutningar sträcker sig intill sondens periferi för att de skall kunna passera förbi de andra elementen. I den visade konstruktionen innebär detta att åtgärder måste vara vidtagna för 16 ledningar, som sträcker sig mellan elementen och den invändiga styrenheten. Detta betyder också att den in- vändiga styrenheten kan ha separata organ för drivning av vart och ett av de olika uppvärmningselementen och separata organ för mottagning och lagring av de olika givaravläsningarna.

Under normala omständigheter verksamgöres endast ett utvalt uppvärmningselement 34A-D åt gången för behand- lingsändamål och utvalda givare åstadkommer temperatur- utsignaler för utvärdering och andra ändamål. Detta 46 10 15 20 25 30 35 (_71 is 22 betyder att det kommer att finnas ett relativt stort utrymme mellan givarna som avläses och uppvärmningsele- mentet som verksamgöres och givarna, som avläses, kommer att påverkas relativt litet av direkt värme från de verksamgjorda uppvärmningselmeneten. Detta betyder också att de övervakade eller avlästa givartemperaturerna kommer att påverkas mer av temperaturen i den intill- liggande vävnaden än av uppvärmningselementet. Vilket uppvärmningselement som skall aktiveras och vilken givares utsignaler som skall övervakas beror på hur systemen programmerats och programmeringen, vilken göres utifrån av den utvändiga datorn 203, kan selektivt verksamgöra flera olika uppvärmningselement i vilken som helst önskad ordning för alstring av värme på olika ställen längs sonden och i vissa fall kan det t o m vara önskvärt att verksamgöra mer än ett uppvärmningselement åt gången, även om detta vanligen undvikes för minimering av ström- uttaget från den invändiga batterikällan. I en experimen- tell tillämpning, där en sond placerades i en kanin- hjärna, var den ström som erfordrades för att driva ett uppvärmningselement av storleksordningen 43,0 mA.

Om mer än ett uppvärmningselement är verksamgjort kommer naturligtvis strömefterfrâgan att öka i motsvarande grad. Det är också möjligt att använda en sond, vilken, såsom visas i fig 3, har ett uppvärmningselement och en givare, men detta är i allmänhet inte önskvärt, efter- som i en sådan konstruktion kan givarelementet eller termistorn komma att påverkas på ett olämpligt sätt av den av uppvärmningselementet alstrade temperaturen i förhållande till den omgivande vävnadens temperatur.

Det är också planerat att för experimentella ända- mål implantera en sond, vilken, såsom nämnts, sträcker sig in i tumören, som skall behandlas, men att låta kabeln 14 sträcka sig genom patientens hud till den utvändiga styrenheten, varigenom det blir möjligt att kombinera den invändiga och den utvändiga styrenheten till en enhet. Detta kommer att ge ett enklare sätt 10 15 20 25 30 35 461 954 23 att driva systemet och kommer att reducera de nödvändiga operationsförfarandena och undanröja andra behov av en invändig kraftförsörjning. Även om ett sådant system kan erbjuda ett enklare och möjligen mera tillförlit- ligt sätt att utföra behandlingarna är det vanligen inte den föredragna formen, eftersom den binder patien- ten till styrorganen och ger också upphov till en plats på huden, där infektioner lättare kan uppstå. I vissa fall och för experimentella tillämpningar kan emellertid ett sådant system ha fördelar.

Därtill kommer att det är planerat att ansluta och styra uppvärmningselementen och givarna i mer än en sond från samma styrenhet, exempelvis i det fall då det är önskvärt att alstra värme i mer än en tumör eller plats för tumör på samma gång. Sonden 12A kan dessutom ha annan form än rak, såsom visas av sonden l2B i fig 6. Det finns sålunda många arangemang, former och stilar för sonder, som kan användas, inklusive mer än typ av sond på en enda patient, och föreliggande uppfinning erbjuder möjligheten att välja olika sonder och sondarrangemang för behandling av olika tumörer.

Detta ger läkaren många fler möjligheter för tumörbe- handling av cancerpatienter och detta genom användning av en anordning, vilken ger upphov till minimal opera- tionsskada på patienten, när sonden sättes in och av- lägsnas. Banan för införandet av sonden kan om så önskas förberedas genom användning av ett relativt spetsigt kirurgiskt instrument och sondens inträngningsdjup kan bestämmas från data, vilka erhålls medelst kända organ, för noggrannare lokalisering av tumören.

Ultraljudsdatasändarna-mottagarna 50 och 234 åstad- kommer datalänken mellan den invändiga styrenheten och den utvändiga styrenheten. Sändaren-mottagaren 234 i den utvändiga styrenheten kan exempelvis omvandla från datastyrkretsen 214 inkommande seriella digitala data till "skurar" av ultraljudsenergi för överföring genom huden till sändaren-mottagar>fi 50 i den invändiga styr- 10 15 20 25 30 35 24 enheten. Sändaren-mottagaren 50 omvandlar då data tillbaka till seriell digital data, som är kompatibel med UART:en 98 i den invändiga styrenheten och som är avsedd att användas av den invändiga mikroprocessorn 58 för styrning av den invändiga styrenhetens olika funktioner, inklusive programmeringen. RAM:et 94 kan, såsom nämnts, program- meras på detta sätt med hjälp av den utvändiga styr- enheten och utgör den del av den invändiga styrenheten som gör det möjligt för en patient att undergå hypertermi- behandling under det att han är skild från den utvändiga styrenheten. Detta är en betydande fördel med förelig- gande system. På liknande sätt kan sändaren-mottagaren 50 i den invändiga styrenheten omvandla från UART:en 98 inkommande seriell data till "skurar" av ultraljuds- energi, som mottages av sändaren-mottagaren 234 i den utvändiga styrenheten och där omvandlas tillbaka till seriell digital data, som sänds till datastyrkretsen 214 för behandling av datorn.

Den utvändiga styrenheten är, såsom förklarats, den del av systemet som innehåller driftsprogrammet, inklusive tangentbordet och programvaran för hela sys- temet. Den utvändiga styrenheten innefattar i allmänhet också en dator, såsom persondatorn 203, en kraftför- sörjningsstyrkretsdel 212, en datastyrdel 214, en ut- vändig effekttransor 223 och en utvändig datatransor 235, vilka alla är inkopplade på det i fig 2B visade sättet. Maskinvaran och programvaran i den utvändiga styrenheten utför all klinisk analys av data, inklu- sive klinisk analys av information och data, som mot- tagits från den invändiga styrenheten, och fattar i beroende av programmet och tillgänglig data beslut om hur terapin skall fortsätta. Datorn 203 utgör del av den utvändiga styrenheten 22 och innefattar mikropro- cessorn 200 och tangentbordet 202 och kan också innefatta grafikmodulen 204, katodstràleröret 206, skrivaren/plot- tern 208 och skivminnet 210. Dessa kan alla vara standard- produkter. Förutom de angivna enheterna innehåller 10 15 20 25 30 35 461 95' 25 datorn också nödvändiga periferienheter och nödvändig mjukvara för utförande av vilken som helst klinisk analys som kan erfordras. Den utvändiga matningsstyrkretsen 212 har ett gränssnitt mot datorn 203 och innehåller nödvändiga avkodningskretsar, så att den i effektin- duktansspolen 224 flytande strömmen kommer att kopplas in och ur under inverkan av det i datorn lagrade drifts- programmet och detta kommer också att göra det möjligt för operatören att starta och stoppa underhållsladdningen eller energiöverföringen från de utvändiga till de in- vändiga enheterna utan avlägsnande och/eller omposi- tionering av effektinduktansspolen 224 och elementen 236 och 238 även under förlängda perioder av klinisk testning. Den utvändiga styrkretsen innehåller också de avkodningskretsar som är növändiga för att styra funktionssättet och följden för sändning och mottagning mellan den invändiga och den utvändiga styrenheten.

Nödvändiga buffertkretsar kan också erfordras för att det skall bli möjligt att mottaga och överföra seriell digital data från en enhet till en annan.

Den utvändiga effekttransorn 223, vilken innefattar kraftförsörjningsstyrkretsen 222 och är anordnad att inducera strömflöde i effektupptagningskretsen 42 genom koppling genom huden, bör företrädesvis vara så lätt som möjligt och bör vara enkel att positionera mot hu- dens utsida, så att induktansspolen 224 hamnar tätt intill den invändiga induktansspolen 44. Det kan vara önskvärt att åstadkomma en övervakningsrutin som hjälp till att på ett riktigt sätt positionera den utvändiga effektinduktansspolen 224 för maximering av strömflö- det i effektupptagningsenheten 42 genom maximering av kopplingen för ökning av effektöverföringsverknings- graden.

Den utvändiga datatransorn 235, vilken innefattar ultraljudssändar-mottagarorganet 234, är den del av den utvändiga styrenheten som omvandlar från datorn 203 inkommande seriell digital data till "skurar" av 46 10 15 20 25 30 35 4 O 1 154 26 ultraljudsenergi för överföring till ultraljudsmotta- garen 54. Den utvändiga datatransorn 235 tjänar till att omvandla från den invändiga styrenheten mottagna signaler till seriell digital form för sändning till datorn 203. Ultraljudssändaren-mottagaren 50 har ungefär samma funtion i den invändiga styrenheten 16.

En beskrivning av programvaran är också nödvändig för att föreliggande uppfinning skall förstås till fullo.

Programvaran tillhör datororganet i den utvändiga styr- delen av föreliggande anordning och används för att analysera från den invändiga styrenheten mottagen in- formation och för att åstadkomma information för prog- grammering av den invändiga styrenheten i överensstäm- melse med dess analys och utvärdering och i överens- stämmelse med de från manövrering av tangentbordet er- hållna instruktionerna. Den ihopsamlade informationen kan om så önskas också användas för diagnostikändamål oberoende av uppvärmningsorganen. Den från givarna till- gängliga datan kan exempelvis användas för att utvär- dera ett tillstånd före eller efter en behandling för avgörande om behandling är nödvändig eller om en behand- ling har varit framgångsrik. Programvarans olika fun- tioner kommer att beskrivas i anslutning till en typisk behandlingssituation och hänvisning göres under denna beskrivning till de i fig 7A och 7B visade flödessche- mana. Det antas också i denna beskrivning att den in- vändiga styrenheten har implanterats i patienten och arbetar på riktigt sätt. När energi först anslutes till den utvändiga styrenheten kommer under dessa omständig- heter programvaran att omedelbart påbörja en initierings- testrutin. Ändamålet med denna rutin är att verifiera att systemet fungerar på riktigt sätt och att utföra några grundläggande tester innan ett säkert-att-fortsätta tillstànd uppnås. Om något fel under denna period de- tekteras, vilket indikerar ett för patienten farligt tillstånd och vilket bestäms genom övervakning av vissa kretsar, kommer all kraftförsörjning omedelbart att 10 15 20 25 30 35 461 954 27 avlägsnas från systemet. Sådana fel inkluderar typiskt sådana saker som rusande eller alltför stor uppvärm- ningsström, en kortsluten givarkrets, avbruten kraft- försörjning, fel i sändar- eller mottagarorganen, fel i datahanteringsorganen eller fel i kraftförsörjnings- kopplingsorganen. Under dessa omständigheter kommer ingen ström att tillföras uppvärmningselementet 34.

Om å andra sidan testerna indikerar att systemet fungerar på normalt sätt kommer ett "Normalt-System-tillstånd" att nås och det blir då nödvändigt för operatören att välja mellan den automatiska eller manuella moden. Det gjorda valet kommer att bestämma den fortsatta gången.

Om operatören genom manövrering av en lämplig tan- gent på tangentbordet väljer manuell mode kommer all verksamhet och alla funktioner i systemet att styras av operatören och denne måste då konstant övervaka all aktivitet i systemet. Operatören hjälps härvid av en visning på katodstràleröret 206 och/eller av andra organ i datorn. En förteckning över driftsstegen kan göras på skrivaren 208 och lagras i skivminnet 210. Om den manuella moden väljs måste operatören innan han går vidare välja följande 7 parametrar: 1. Ett 8-bitars ord för digital-analogomvandlaren _(DAC). Valet av detta binära ord bestämmer den temperatur som kommer att alstras i uppvärmningselementet 34 och sålunda i tumören som behandlas. Valet av ett speciellt 8-bitarsord medför att en sökoperation sker i en sök- tabell i syfte att åstadkomma en lämplig temperatur- representation eller -konstant. Systemet kommer att hålla fast vid den konstant som väljs till att repre- sentera den önskade temperaturen så länge som testen varar. 2. Operatören kommer att välja en tid, som anger hur länge den valda temperaturen skall påläggas. Denna tid väljs genom manövrering av lämplig tangent på det till datorn 203 hörande tangentbordet 202. 46 10 15 20 25 30 35 4 I \O _F:. 28 3. Operatören kommer att välja en adress, vilken pâföres den analoga multiplexorn 68 genom manövrering av en annan tangent på tangetbordet 202, och detta gör det möjligt för operatören att övervaka några eller alla anslutna invändiga testpunkter i den invändiga styrkretsen för säkerställande av riktig funktion. Mul- tiplexorn 68 har åtta sådana ingångsanslutningar, som är anslutna till olika delar av kretsen. Vissa av dessa åtta anslutningar används inte i den i fig 2A visade utföringsformen. 4. Operatören aktiverar en annan tangent, vilken bestämmer den frekvens, med vilken samplingsdata kommer att läsas från den analoga multiplexorn 68. 5. En annan tangent på tangentbordet 202 tryckes ned för att en underhàllsladdning efter behov skall anslutas till den invändiga kraftförsörjningen eller batteriet 38. Hur ofta detta är nödvändigt beror på hur mycket värme, som alstras av uppvärmningselementet, och egenskaperna hos batteriet i den invändiga styr- enheten. Det är också planerat att den invändiga styr- enheten skall kunna innefatta organ, som är känsliga för batteriets 38 kvarvarande laddning och som i beroende av den använda typen av batteri kan innefatta organ, som anger när batteriladdningen har sjunkit så mycket att ett potentiellt farligt tillstànd föreligger eller àteruppladdning är nödvändig. 6. En annan erfordrad insignal âstadkommes genom verksamgöring av en tangent på tangentbordet 202, varvid det blir möjligt för det invändiga RAM:et 94 att lagra data, som det mottar från den analoga multiplexorn 68.

Den sålunda lagrade datan kan senare sändas tillbaka till den utvändiga styrenheten för utvärdering. 7. Operatören måste också bestämma vart viss del av den övervakade datan skall föras. Han kan exempel- vis mata datan till skivan 210 för lagring, han kan mata den till skrivaren 208, han kan mata den till gra- fikteckenfönstret 204 och han kan instruera enheten 10 15 20 25 30 35 461 954 29 till att visa informationen pà katodstråleröret 206.

Detta kommer att bero av den tillgängliga utrustningen i den utvändiga styrenhetens datordelar.

Alla de ovan nämnda manövrarna och valen görs i den manuella moden och när den invändiga och den utvän- diga enheten, såsom beskrivs ovan, är sammankopplade med induktansspolarna 44 och 224 intill varandra och med sändar- och mottagardelarna 52 och 54 intill mot- tagar- och sändardelarna 236 resp 238.

Efter det att de ovannämnda valen har gjorts och operatören är nöjd med resultaten och testerna kräver systemet en startorder för att börja det verkliga ut- förandet av behandlingen. När RAM:et 94 aktiveras sänds ett kommando från den utvändiga styrenheten 22 att alla den analoga multiplexorns 68 utsignaler skall föras in i den invändiga styrenhetens RAM 94. Om en underhålls- laddningsoperation erfordras kommer ett kommando också att sändas till den utvändiga effekttransorn 223 för initiering av denna operation. Om vidare behandling begärs sänds det utvalda 8-bitars binära ordet eller byten till digital-analogomvandlaren 56 för att den lämpliga spänningen över uppvärmningselementet eller -elementen 34 skall läggas på. Den analoga multiplexorns 68 samplingstakt kontrolleras också för att se om någon pollningssekvens erfordras, och, om så inte är fallet, sker en nedräkning och görs en kontroll för att se om den tilldelade tiden har löpt ut. Om den tilldelade tiden har löpt ut tas DAC:ens 56 insignal bort och "Tiden Utlöpt" visas på katodstråleröret 206. Systemet inväntar därefter ytterligare inmatningar från operatören. Om den tilldelade behandlingstiden inte har löpt ut går programmet i en slinga och fortsätter att se efter om en pollningssekvens skall initieras. När detta inträffar läser en pollningsrutin in de multiplexorinsignaler som från början valdes av operatören. Analog-digital- omvandlarens 70 8-bitarsutsignal sändes till den ut- vändiga styrenheten 22 (eller till RAM 94) för att lagras -I>- 10 15 20 25 30 35 \O LH 30 och/eller visas för operatören. Denna process kommer att upprepas tills tiden har löpt ut, vilket framgår klart av flödesschemana i fig 7A och 7B.

Om operatören valde automatisk mod i stället för manuell mod måste han då välja sex parametrar i stället för sju innan han kan gå vidare. De parametrar som måste väljas i den automatiska moden är: 1. Sluttemperatur - denna parameter kan specificeras i OC eller vilken som helst annan önskad temperatur och utgör den tumörtemperatur som önskas uppnås och som bestäms genom givaren eller givarnas 36 utsignal. 2. Uppnåendetid - denna inparameter tvingar prog- ramvaran att välja den lämpliga algoritm som erfordras för att uppvärmningselementets 34 temperatur skall höjas tillräckligt för att den erfordrade tumörtemperaturen skall uppnås på den begärda tiden. 3. Tid - så snart som den önskade temperaturen i tumören har uppnåtts fastställer denna parameter i beroende på hur den har valts den tidslängd som den önskade tumörtemperaturen skall hållas. 4. Erfordrat antal cykler - denna parameter fast- slår och styr huruvida mer än en behandlingscykel er- fordas och specificerar och styr vidare antalet behand- lingscykler, som åstadkommes. 5. Tid mellan cyklerna - denna parameter medger fler behandlingsperioder, under vilka uppvärmningsele- menten overksamgöres, vilket resulterar i en återgång i tumören till omgivningens förhållanden. 6. Yttre data - denna parameter styr vilken data som läggs i minne och/eller visas för operatören.

Efter det att parametervalet för den automatiska moden har fullbordats erfordras ett startkommando för att exekveringen skall börja. Den valda algoritmrutinen tar då över och bestämmer hur mycket energi som skall tillföras uppvärmningselementet för åstadkommande av den önskade tumörtemperaturen. Detta beslut baseras huvudsakligen på den temperatur, vilken skall uppnås 10 15 20 25 30 35 '461 954 31 och vilken indikeras medelst givaren, och på den värmetill- förselhastighet som erfordras för att den önskade tempera- turen skall uppnås. Andra faktorer som påverkar detta inkluderar tumörens egenskaper och kroppens förmåga att avleda värme från tumören. När väl detta beslut är fattat i algoritmrutinen sändes ett lämpligt 8-bitars- kommando till digital-analogomvandlaren 56 för att spän- ning skall pâläggas över uppvärmningselementet 34. Den analoga multiplexorn 68 pollas då vid en lämplig tid eller vid lämpliga tider och data samlas in, lagras och analyseras. Denna procedur pågår tills den önskade temperaturen, vilken bestäms av givaren eller givarna 36, uppnås. Så snart som den önskade tumörtemperaturen har uppnåtts kan en nedräkningscykel påbörjas, vilken baseras på den önskade tiden för tillförsel av värme och förändringar, som görs i digital-analogomvandlarens 56 utmatade ord för att en konstant temperatur, vilken bestäms med hjälp av givarna 36, skall bibehållas. Om mer än en givare 36 används kan detta medföra att en medelvärdesbildning över givarnas utsignaler måste göras för fastställande av den uppvärmningsspänning som skall pâläggas. Så snart som tiden har löpt ut för värmebe- handlingen kommer cykelparametrarna att kontrolleras och om cykeln är slut kommer ett meddelande, som anger att cykeln är slut, att uppträda och operatören måste då initiera ytterligare operationer om fler cykler er- fordras eller kan behandlingen avslutas pà denna punkt.

Om fler cykler erfordras kommer en fördröjningsperiod att räknas ner, parametrarna att återinitieras och en ny visning av status kommer att göras på katodstråleröret 206 för att de nuvarande tillståndet skall visas för operatören. Om så begärs kan hela cykeln eller en modi- fierad cykel återstartas.

Det är också möjligt att med användning av före- liggande uppfinning lagra instruktioner i RAM:et 94 med användning av den utvändiga styrenheten 22. Om detta 461 954 10 15 20 25 30 35 32 görs kan den utvändiga styrenheten kopplas bort från den invändiga styrenheten 16 och systemet kan drivas på sin egen invändiga kraftförsörjning under en utsträckt tidsperiod, vars längd beror av kraftförsörjningens 38 energilagringskapacitet och nödvändigheten att åter kontrollera kretsparametrarna och införa förändringar i terapin.

Fig 7A och 7B bildar tillsammans ett flödesschema för föreliggande anordning och bör beaktas i samband med den ovan givna beskrivnigen av den manuella och den automatiska driften. Flödesschemana innehåller block, vilka anger de olika för operatören möjliga valen i den manuella och den automatiska moden, och det förmodas att beskrivningen ovan möjliggör för fackmannen på om- rådet att förstå flödesschemana. , Multiplexorns 68 insignaler kan innefatta olika kretsförbindelser, innefattande de visade kretsförbin- delserna. Dessa används för kontrolländamàl och för att verifiera vissa ovan angivna kretstillstånd. Sådana förbindelser kan exempelvis upprättas med ultraljuds- sändare-mottagarorganet 50 för kontroll av dettas drifts- egenskaper. Liknande förbindelser kan också göras käns- liga för styrkan hos sändning och mottagning av infor- mation och detta kan i sin tur användas som ett medel för angivande av huruvida kopplingen mellan den invändiga och den utvändiga enheten är gjord på lämpligt sätt och är tillräcklig för understödjande av de nödvändiga kommunikationerna däremellan.

En av de viktigaste aspekterna på föreliggande uppfinning är att den åstadkommer organ för införande av värme på en plats inuti tumören, som behandlas, och på så sätt att all eller nästan all värme, som alstras i uppvärmningselementet, alstras i tumören och strålar från värmekällan eller uppvärmningselementet utåt genom tumören och genom angränsande kroppspartier och ingen eller nästan ingen av den alstrade värmen går därför förlorad eller är verkningslös. Detta betyder att värmen 10 15 20 25 30 35 461 954 33 placeras där den behövs mest med liten eller ingen risk för skada på den omgivande vävnaden. Detta är inte fallet när strålningsbehandling tillämpas, eftersom den omgivande vävnaden och de omgivande organen utsätts för strålnings- energi, som kan skada dem. I fallet med hjärntumörer resulterar strålningsterapi ofta i skada på hjärnvävnaden intill behandlingsområdet och denna skada kan i allmänhet inte repareras medicinskt. Detta är inte fallet med föreliggande anordning, vilken inte producerar någon skadlig strålning och vilken koncentrerar den producerade värmen till det område, där den behövs mest. Med före- liggande system kan vidare vilket som helst önskat antal sonder med tillhörande uppvärmningselement och givare användas, varvid den begränsande faktorn i allmänhet är kraftförsörjningens förmåga att åstadkomma tillräckligt med energi för alla uppvärmningselementen. Om en återupp- laddningsbar invändig kraftförsörjning används kan den tid som anordningen kan användas utan att kopplas till en utvändig källa vara något begränsad. Om energi kan tillföras uppvärmningselementen genom direkt koppling till den utvändiga källan kan det å andra sidan vara möjligt att använda ett godtyckligt antal sonder och tillhörande uppvärmningselement även under förlängda behandlingar. Detta kan vara en fördel vid behandling av stora tumörer och vid behandling av mer än en tumör på samma gång med användning av samma styrenheter.

Föreliggande uppfinning kan också användas till- sammans med ett godtyckligt antal värmegivare, och givarna kan vara placerade på olika ställen i tumören och, om så önskas, i det omgivande köttet och på olika avstånd från uppvärmningselementen. Detta ger en möjlighet att be- stämma uppvärmningselementets effekt och värmegradienten i de områden som uppvärmes och det ger också en möjlig- het att observera förändringar i värmeledningshastig- heten, vilka kan inträffa allteftersom behandlingen pågår. Det väntas exempelvis att en tumörs värme 461 954 10 15 20 25 30 35 34 avledningshastighet kommer att förändras allteftersom behandlingen fortskrider och förmågan hos patientens cirkulationssystem att föra bort värme under behand- lingen kan också förändras och detta kan detekteras spe- ciellt om multipla givare används. Om mer än en givare används kan det vidare vara nödvändigt att använda nå- gon formel eller algoritm för att bestämma en medeltu- mörtemperatur för styr- och utvärderingsändamâl och också för att bestämma den temperatur, som skall åstad- kommas i tumören medelst uppvärmningselementen. Det in- ses därför att föreliggande uppfinning åstadkommer ett kraftfullt nytt sätt eller alternativ för behandling av tumörer och andra organ och speciellt för behand- ling av hjärntumörer, vilka är svåra och riskfyllda att behandla med hjälp av andra kända anordningar och vilka kan behandlas medelst föreliggande anordning med minimal fara för och skada på patienten.

Föreliggande uppfinning ökar väsentligt antalet tillgängliga sätt att behandla vissa typer av kropps- tumörer, såsom cancertumörer i hjärnan, och innefattar en anordning för tillförsel av värme och upprätthållande av en förutbestämd tumörtemperatur under förutbestämda tidsperioder.

En för behandling av hypertermi avsedd ny sond och ny anordning, vilka uppfyller alla de eftersträvade ändamålen och har alla de eftersträvade fördelarna har sålunda visats och beskrivits. För fackmannen på områ- det är det emellertid uppenbart att många förändringar, modifieringar, variationer och många andra användningar och tillämpningar av föreliggande sond och anordning är möjliga. Alla sådana förändringar, modifieringar, varia- tioner och alla sådana andra användningar och tillämp- ningar, vilka inte avviker från uppfinningens idé och omfattning, bedöms att täckas av uppfinningen, vilken endast begränsas av de efterföljande patentkraven.

Claims (16)

10 15 20 25 30 35 461 954 35 PATENTKRAV

1. Sond (12) för användning vid behandling av tumö- rer, k ä n n e t e c k n a d av ett lángsträckt element, vilket är konstruerat av ett termiskt ledande material och har en första och en andra ände, vilka är anordnade åt- skilt och mitt emot varandra, ett elektriskt uppvärmnings- element (34), vilket är placerat intill den första änden i ett läge där det exponeras för den omgivande miljön, in- klusive för tumören som skall behandlas, en givare (36), vilken är placerad i sonden och har en elektrisk karakte- ristika som ändras som svar på temperaturändringar, organ för montering av givaren i det långsträckta elementet in- till det elektriska uppvärmningselementet, och elektriska anslutningsorgan, vilka har partier som sträcker sig genom det långsträckta elementet för anslutning till uppvärm- ningselementet respektive givaren.

2. Sond enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det långsträckta elementet har ett rörformigt parti.

3. Sond enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d av att det långsträckta elementets ytterdiameter är ca 2 mm.

4. Anordning för alstring av värme i en tumör i en levande kropp, k ä n n e t e c k n a d av en sond (12), vilken har motsatta ändar, av vilka en sträcker sig in i tumören, och vilken har åtminstone ett elektriskt uppvärm- ningselement (34), som är placerat intill nämnda ena ände, och åtminstone ett värmekänsligt element (36), vilket är anordnat att utsättas för temperaturen i tumören, organ för val av en förutbestämd temperatur som skall alstras i tumören, vilka valorgan innefattar organ för matning av uppvärmningselementet på ett förutbestämt sätt för alst- ring av tillräcklig värme i tumören för àstadkommande av den valda, förutbestämda temperaturen, vilka matningsorgan innefattar en elektrisk energikälla (38) och elektriska kretsorgan, vilka är verksamt anslutna till uppvärmnings- 461 954 10 15 20 25 30 35 36 elementet (34) och det värmekänsliga elementet (36) och anordnade att som svar på det värmekänsliga elementets tillstånd mata energi från energikällan till uppvärmnings- elementet för åstadkommande av den önskade temperaturen.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att sonden (12), energikällan (38) och de elektriska kretsorganen är fullständigt implanterbara i den levande kroppen. k ä n n e - t e c k n a d av att energikällan (38) är återuppladd- ningsbar.

6. Anordning enligt krav 4 eller 5,

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av anslutningsorgan (44, 224) för anslutning av energikäl- lan (38) till en utanför kroppen placerad källa för ladd- ningsenergi. k ä n n e t e c k n a d av att anslutningsorganen (44, 224) innefattar en första

8. Anordning enligt krav 7, induktor (44), vilken är verksamt ansluten till den åter- uppladdningsbara energikällan (38) och implanterad tätt under kroppens hud, och en andra induktor (224), vilken är verksamt ansluten till källan för laddningsenergi, varvid den återuppladdningsbara energikällan (38) laddas upp från källan för laddningsenergi, när den andra induktorn (224) är placerad intill den första induktorn (44) med huden äremellan, sà på sätt att den första och den andra induk- torns elektromagnetiska fält är elektromagnetiskt kopp- lade, när energi från källan för laddningsenergi tillförs den andra induktorn (224).

9. Anordning enligt något av krav 4-8, k ä n n e - t e c k n a d av att sonden (12) har organ för termisk isolering av uppvärmningselementet (34) från det värme- känsliga elementet (36).

10. Anordning enligt något av krav 4-9, k ä n n e - t e c k n a d av att sonden (12) innehåller ett flertal uppvärmningselement (34A, 34B) och ett flertal värmekäns- liga element (36A, 36B), vilka är placerade omväxlande i åtskilda läge längs ett parti av sonden, varvid de elekt- 10 15 20 25 30 35 461 954 37 riska kretsorganen är anordnade att aktivera valda upp- värmningselement (34A, 34B) för àstadkommande av den förutbestämda temperaturen i tumören.

11. Anordning enligt något av krav 4-10, k ä n n e - t e c k n a d av att de elektriska kretsorganen innefat- tar en mikroprocessor (58).

12. Anordning enligt något av krav 4-11, k ä n n e - t e c k n a d av en styranordning (22), vilken är place- rad utanför kroppen och innefattar en dator (203).

13. Anordning enligt något av krav 6-8, k ä n n e - t e c k n a d av att datorn (203) är ansluten till källan för laddningsenergi för styrning och övervakning av upp- laddningen av den återuppladdningsbara energikällan (38).

14. Anordning enligt krav 12 eller 13, k ä n n e - t e c k n a d av att de elektriska kretsorganen innefat- tar en programmerbar krets, vilken innehåller en minnes- krets (94) och sändar- och mottagarorgan (50) och att styranordningen (22) innefattar sändar- och mottagarorgan (234) för koppling genom huden till den programmerbara kretsens sändar- och mottagarorgan (50), varvid styran- ordningens (22) dator (203) är verksamgörbar för program- mering av minneskretsen (94) för àstadkommande av den förutbestämda temperaturen i tumören.

15. Anordning enligt något av krav 12-14, k ä n - n e t e c k n a d av att styranordningen (2) innefattar organ för val av en förutbestämd tid, under vilken upp- värmningselementet (34) skall hållas aktiverat för åstad- kommande av den förutbestämda temperaturen i tumören.

16. Anordning enligt något av krav 12-15, k ä n - n e t e c k n a d av att styranordningen (22) innefattar organ för upprättande av en förutbestämd frekvens av be- handlingscykler när uppvärmningselementet är aktiverat.