SE529553C2 - Antennsystem för övervakning av ett målområde inuti en levande kropp - Google Patents

Description

25 30 529 553 2 systemet och metoden bestämmer fyrens position genom att mäta avståndet till fyren från ett flertal sensorer genom att registrera en absoluta signalstyrka från fyren.

Sammanfattning av uppfinningen Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett alternativt sätt att övervaka ett målområde inuti en levande kropp.

Uppfinningen baseras, bland annat, på en insikt att övervakningen av ett målområde inuti en levande kropp kan tillhandahållas genom att etablera en kommunikationskanal, mellan en första anordning placerad inuti nämnda levande kropp och en andra anordning placerad utanför nämnda levande kropp, för att utbyta information mellan nämnda första anordning och nämnda andra anordning.

En första aspekt av uppfinningen hänför sig till ett antenn- system för att spåra en position hos ett målområde inuti en levande kropp, innefattande en första antennanordning anordnad att placeras inuti nämnda levande kropp och en andra antenn- anordning anordnad att placeras utanför nämnda levande kropp, varvid ett gränsområde mellan nämnda levande kropp och nämnda andra antennanordning åtminstone delvis består av ett dielek- triskt medium som har en relativ dielektricitetskonstant närmare vävnadens dielektricitetskonstant inuti nämnda levande kropp än luftens dielektricitetskonstant.

En speciell fördel med antennsystemet enligt föreliggande uppfinning är att den möjliggör en korrekt etablering av en kommunikationskanal mellan nämnda första antennanordning och nämnda andra antennanordning, vilken kommunikationskanal arbetar vid en väsentligen låg effektnivå. Därigenom är det möjligt att använda en signal, företrädesvis en elektro- 73814 översättníng.doc; 2/8/2006 10 15 20 25 30 529 553 3 magnetisk signal, med en mätbar intensitet samtidigt som transmissionen av nämnda signal genom den levande kroppen är väsentligen ofarlig. Följaktligen kan nämnda spårning av ett målområde åstadkommas genom arrangemanget med åtminstone en kommunikationskanal mellan den första antennanordningen och den andra antennanordningen.

En ytterligare fördel med antennsystemet enligt uppfinningen är att reflektionen hos signalen som används för kommunikation mellan den första och den andra antennanordningen är väsent- ligen låg som ett resultat av kommunikationsvägen mellan den första och andra antennanordningen som utgör en väsentligen lika dielektricitetskonstant. Följaktligen resulterar den begränsade reflektionen av den använda signalen för att etablera kommunikationskanalen i en relativt låg dämpning genom hela kommunikationsvägen.

Det bör noteras att den första antennanordningen, som är anordnad att placeras inuti en levande kropp, som sådan inte interagerar med den levande kroppen. Sålunda kan antenn- systemet tillämpas för andra applikationer i vilka den första antennanordningen och den andra antennanordningen är placerade i medium med olika dielektricitetskonstant. En föredragen utföringsform är emellertid övervakning av ett målområde inuti en levande kropp.

Ett föredraget applikationsområde för antennsystemet enligt uppfinningen är cancerbehandling med hjälp av radioterapi, varvid målområdet övervakas för positionering av strålningen som levereras från ett radioterapiarrangemang. Med termen ”målområde” menas i denna ansökan ett område hos den levande kroppen som kan behandlas, mätas eller observeras på något annat sätt. Företrädesvis är antennsystemet enligt 73814 översâttning.doc; 2/8/2006 10 15 20 25 30 529 553 uppfinningen integrerat som en del av ett behandlingsbord hos nämnda radioterapiarrangemang.

I en utföringsform har nämnda gränsområde en relativ dielek- tricitetskonstant som är väsentligen lika med dielektricitets- konstanten hos en gränsyta hos den levande kroppen. Termen ”gränsyta” används för att definiera gränssnittet mellan en levande kropp och den omgivande luften. Följaktligen kan denna vara den yttre region hos en levande kropp, t.ex. huden på en människa, men kan även bestå av någonting närliggande till huden hos en levande kropp.

I en föredragen utföringsform har nämnda gränsområde en relativ dielektricitetskonstant som är väsentligen lika med dielektricitetskonstanten hos hudvävnader hos den levande kroppen, varvid gränsomràdet företrädesvis är placerat när- liggande till huden hos den levande kroppen vid användning.

Genom att använda ett gränsområde med en dielektricitets- konstant som väsentligen är lika med gränsytan, dvs. en yttre yta hos den levande kroppen kan luftgapet mellan den andra antennanordningen och den levande kroppen minskas. Följakt- ligen reducerar det minskade luftgapet mellan gränsytan och den andra antennanordningen mängden reflektioner hos signalen som används för att etablera kommunikationskanalen mellan den första antennanordningen och den andra antennanordningen.

I en utföringsform består åtminstone en del av nämnda andra antennanordning av åtminstone en del av nämnda gränsområde.

Lämpligen är antennanordningen tillhandahållen med en änddel som är anordnad att ligga an mot gränsytan hos den levande kroppen. Företrädesvis är gränsomràdet tillverkat av ett relativt flexibelt material för anpassning till gränsytans form när den placeras nära den levande kroppen. Sålunda kan 73814 översättningAoc; 2/8/2006 10 15 20 25 30 529 553 5 signalen som används för att etablera nämnda kommunikations- kanal transmitteras med låg dämpning.

Det är lämpligt att använda en antennanordning som möjliggör för en drift med slumpvisa polariserade signaler, vilket reducerar polarisationsförlusterna i kommunikationssystem som arbetar i dämpande medium, såsom den levande kroppen. En lämplig antenn för slumpvisa polarisationer är en med ett cirkulärpolariserat strålningsmönster. Företrädesvis erhålls cirkulärpolarisation med hjälp av en helixantenn. Följaktligen innefattar nämnda andra antennanordning med fördel åtminstone en helixantennanordning.

Enligt en utföringsform består den andra antennanordningen åtminstone delvis av ett dielektriskt medium som har en relativ dielektricitetskonstant som är väsentligen lika med dielektricitetskonstanten hos nämnda gränsområde. Lämpligen är den andra antennanordningen delvis, eller företrädesvis helt fullt, fylld med nämnda dielektriska medium. Genom att fylla antennen med ett dielektriskt medium tillhandahålls en gräns mellan antennen och gränsområdet som reducerar mängden reflektion av strålningen som används för att etablera nämnda kommunikationskanal mellan den första antennanordningen och den andra antennanordningen.

I en utföringsform innefattar gränsområdet åtminstone en gränsanordning, såsom en kuddanordning, varvid nämnda gränsanordning, vid användning, är placerbar mellan nämnda andra antennanordning och nämnda levande kropp. Sålunda har gränsanordningen företrädesvis en relativ dielektricitets~ konstant närmare till vävnadens dielektricitetskonstant inuti den levande kroppen än luftens dielektricitetskonstant.

Alternativt har gränsanordningen en relativ dielektricitets- 73814 översättning. doc; 2/8/2006 10 15 20 25 30 529 553 6 konstant som väsentligen lika med gränsytans dielektricitets- konstant hos den levande kroppen.

Vidare är gränsanordningen väsentligen eftergiven för an- passning av en form som väsentligen följer en yta hos nämnda gränsyta hos nämnda levande kropp. Följaktligen kan tillstånd med en nära kontakt mellan nämnda gränsyta och gränsanordning tillhandahållas för en gräns som reducerar mängden reflektioner utefter kommunikationskanalen. Sålunda kan en kommunikationskanal med relativt låg dämpning etableras mellan den första och den andra antennanordningen.

Företrädesvis är nämnda gränsanordning anpassad för att fyllas upp med eller dräneras på ett medium för anpassning av dess form. Möjligheterna för variation hos gränsanordningens form kan vara fördelaktig i medicinska applikationer där patienten med ett väsentligen stort omfång av olika kroppsstorlekar kan behandlas. Företrädesvis har mediumet som innesluts med gräns- anordningen en relativ dielektricitetskonstant närmare väv- nadens dielektricitetskonstant inuti den levande kroppen än luftens dielektricitetskonstant.

I en utföringsform är den första antennanordningen anordnad som en medicinsk implanterbar sändare fixerbar relativt nämnda målområde inuti den levande kroppen. Företrädesvis innefattar nämnda första antennanordning en sändare som är anordnad att sända ut en elektromagnetisk signal anpassad att utbreda sig med en frekvens inom området 5-1000 MHz. En fasskillnad hos nämnda elektromagnetiska signal är företrädesvis detekterbar av antennsystemet vid ett flertal positioner anordnade utanför den levande kroppen. Företrädesvis är nämnda signal detekter- bar vid åtminstone tre positioner, företrädesvis fyra, vilka positioner är separerade med ett känt avstånd. Detekteringen av nämnda fasskillnad kan användas för att bestämma varia- 73814 översättningmloc; 2/8/2006 10 15 20 25 30 529 553 7 tioner hos en position hos den första antennanordningen relativt till positionerna för detektering utanför den levande kroppen. Varje position är med fördel anordnad som ett flertal andra antennanordningar. I en alternativ utföringsform kan positionen för detektering tillhandahållas som en andra antennanordning som är flyttbar mellan olika positioner.

Avståndet mellan den första antennanordningen och den andra antennanordningen kan vara inom ett heltal n av våglängder Å av den elektromagnetiska signalen som utbreder sig i nämnda levande kropp, t.ex. avståndet kan vara mellan (n-l)*A och n*Å. Enligt en utföringsform kan den elektromagnetiska signalen breda ut sig i nämnda levande kropp meden våglängd Ä som är större än avståndet mellan den första och andra antennanordningen. Vidare kan sändaren vara anordnad att matas av en extern exciteringskälla anordnad utanför den levande kroppen. Det är lämpligt att tillhandahålla sändaren med en frekvensomvandlare, såsom en mixerkrets. Nämnda mixerkrets kan ta emot och mixa en första matningssignal med en första frekvens och en andra matningssignal med en andra frekvens för att generera av nämnda elektromagnetiska signal. Nämnda utsända elektromagnetiska signal från sändaren har företrädes- vis en frekvens som väsentligen motsvarar skillnaden mellan nämnda första och andra frekvens.

Enligt en alternativ utföringsform är sändaren hos den första antennanordningen anordnad att matas via ledning. I ytterlig- are åtminstone en alternativ utföringsform inkluderar nämnda första antennanordning en energikälla för att mata sändaren.

Nämnda första antennanordning och andra antennanordning är med fördel anordnade både för sändning och för mottagning av en elektromagnetisk signal som utbreder sig genom nämnda levande kropp. 73814 översättning. doc; 2/8/2006 10 15 20 25 30 529 553 I åtminstone en utföringsform är den första antennanordningen respektive den andra antennanordningen anordnade att sända och/eller ta emot en elektromagnetisk signal med en frekvens mellan 5-1000 MHz, företrädesvis 5-900 MHz, och mer speciellt 5-450 MHz. En speciell fördel med att använda en frekvens inom det ovan nämnda området är att den utsända elektromagnetiska signalen har en frekvens som kan utbreda sig, t.ex. genom vävnader hos en levandekropp, med relativt låg dämpning. Där- igenom har nämnda elektromagnetiska signal, som är avsedd att företrädesvis detekteras och mätas av den andra antennanord- ningen, en mätbar signalintensitet samtidigt som en transmis- sion genom den levande kroppen vilken är väsentligen ofarlig.

Enligt en åtminstone en utföringsform innefattar antenn- systemet ytterligare åtminstone ett kàparrangemang, som har en relativ dielektricitetskonstant väsentligen lika med gräns- områdets dielektricitetskonstant. Kåpanordningen är före- trädesvis formad som en del av en sfär.

Den andra antennanordningen har med fördel en öppning anordnad att tätt passa på nämnda kâpanordning.

Den andra antennanordningen kan vara anordnad rörlig över den sfäriska ytan hos kåpanordningen för att möjliggöra den andra antennanordningen att riktas mot den första antennanordningen för att etablera kommunikationskanalen.

Antennsystemet är med fördel tillhandahàllet med en linsanord- ning för fokusering av en stràlning som används för nämnda kommunikationskanal. Genom att använda en sådan linsanordning kan fas- och amplituddistributionen kontrolleras, vilket kan vara speciellt föredraget i ett antennmönster med låg lob.

Företrädesvis är nämnda linsanordning anordnad inuti den andra antennanordningen, och det bör noteras att linsanordningen kan vara placerad vid något annat lämpligt ställe inuti den andra 73814 översättning . doc: 2/8/2006 10 15 20 25 30 i 529 553 antennanordningen. Vidare bör det noteras att linsanordningen kan tillhandahållas som en enda lins eller ett flertal linser.

I åtminstone en föredragen utföringsform tillhandahålls lins- anordningen som en enda lins med en konvex yta riktad mot gränsytan och en konkav yta riktad bort från gränsytan. Fokal- punkten som etableras av nämnda linsanordning kan förflyttas genom att partiellt flytta eller omforma linsanordningen. På detta sätt kan tjockleken och/eller materialet hos linsen varieras, och därmed förflytta fokalpunkten. Genom att variera materialet kan linsens dielektricitetskonstant ändras och därigenom förflytta fokalpunkten. I en utföringsform kan sidan hos linsen som riktas mot gränsytan vara fixerad och sidan som riktas bort från gränsytan kan varieras.

I enlighet med en utföringsform är nämnda andra antenn- anordning anordnad som åtminstone en helixantenn med jordplan.

Företrädesvis är nämnda helixantenn anordnad som en helikon- antenn som är åtminstone delvis, eller företrädesvis helt, fylld med ett dielektriskt medium med väsentligen samma dielektricitetskonstant som nämnda gränsområde.

I enlighet med åtminstone en utföringsform är den andra antennanordningen anordnad som en array av ett flertal antenner, såsom dielektriskt laddade helixantenner. En sådan array av antenner arbetar med fördel som en mottagare för detektering och mätning av fasskillnad hos en elektromagnetisk signal som sänds ut från den första antennanordningen, för att övervaka ett målområde inuti en levande kropp. Nämnda array är företrädesvis tillhandahållen med åtminstone tre antenn- anordningar, företrädesvis fyra, separerade ett känt avstånd, varvid en tredimensionell övervakning av nämnda målområde kan etableras. Enligt en utföringsform kan nämnda array vara anordnad som fyra antenner vilka tillsammans utgör en så kallad Y-formad array. Följaktligen kan denna Y-formade array 73814 översättningmioc; 2/8/2006 10 15 20 25 529 553 10 innefatta tre antenner anordnade som ett cirkulärmönster, åtskilda med en vinkel på l20° mellan varje antenn, och en fjärde antenn kan vara anordnad vid mitten av nämnda cirkulärmönster. Till exempel kan ett sådant Y-format arrangemang hos antennerna vara fördelaktigt avseende signal- brusförhållande (S/N-förhållande) etc.

Genom att mäta fasskillnaden hos den elektromagnetiska signalen vid åtminstone fyra positioner kan positionen hos den första antennanordningen bestämmas utan kännedom om fasen som genereras vid den första antennanordningen genom att jämföra den emottagna signalen vid nämnda åtminstone fyra positioner.

Genom att anordna antennanordningarna hos arrayen med ett känt avstånd kan den mätta fasskillnaden hos den elektromagnetiska signalen jämföras för att bestämma den första antennanord- ningens position relativt arrayen med antennanordningar.

Användningen av en array som innefattar åtminstone fyra positioner för detektering av signalen gör det möjligt att mäta sammankopplingsrelationen mellan nämnda array och den första antennanordningen i tre dimensioner, varvid positionen hos den första antennanordningen, i förhållande till arrayen, kan övervakas i realtid. Bestämningen av den första antenn- anordningens position kan göras genom triangulering, neurala nätverk, etc.

Dessutom skall det förstås att positionen hos den första antennanordningen kan övervakas i tre dimensioner av en array som innefattar åtminstone tre positioner för detektering i fallet med en första antennanordning som energisätts via en ledning, varvid fasen hos signalen som skickas ut från den första antennanordningen är känd. 73814 översättning. doc; 2/8/2006 10 15 20 25 529 553 ll I en föredragen utföringsform används den bestämda positionen hos målområdet för positionering av en stråle hos ett arrangemang för radioterapibehandling.

Generellt sätt kännetecknas det elektriska uppförandet hos material när de utsätts för elektromagnetiska fält (MG~fält) av deras grundläggande parametrar 2 (dielektricitetskonstant eller kapacitivitet), p (permeabilitet eller induktivitet) 0 (konduktivitet), vilka i allmänhet är funktioner av pålagd fältstyrka, position i mediumet, riktning hos det pålagda fältet och arbetsfrekvens.

Det bör noteras att i den här ansökan används termen ”dielek- triskt medium” för att definiera ett medium som är en dålig elektrisk ledare, men en effektiv bärare av elektrostatiska fält.

Vidare används i den här ansökan termerna ”dielektricitets- konstant", eller ”kapacitivitet” hos mediumet för att de- finiera en parameter som indikerar det relativa (jämfört med fri rymd) lagringsmöjligheterna för laddning (energi) hos ett dielektriskt medium.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Som exempel kommer utföringsformerna enligt uppfinningen nu att beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna i vilka: Fig. l visar en schematisk sidovy av ett arrangemang för radioterapibehandling, innefattande ett antennsystem för övervakning av ett målområde inuti en levande kropp.

Fig. 2 visar en schematisk perspektivvy, delvis i tvärsnitt, av en utföringsform av ett antennsystem enligt uppfinningen. 73814 översättning. doc; 2/8/2006 10 15 20 25 30 ~ 529 553 12 Fig. 3 visar en schematisk perspektivvy, delvis i tvärsnitt, av en alternativ utföringsform av antennsystemet enligt uppfinningen.

Fig. 4 visar en schematisk perspekttivy, delvis i tvärsnitt, av ännu en alternativ utföringsform enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Utföringsformerna av ett antennsystem 1 kommer nu att beskrivas i närmare detalj med hänvisning till figurerna 1-4.

Enligt figur 1 visas ett antennsystem 1 för kommunikation med åtminstone ett medicinskt implantat 3 placerat inuti en levande kropp 5. Antennsystemet 1 innefattar en antennarray 7 med ett flertal positioner för mätning, företrädesvis till- handahàllna som helixantenner 9, kàpanordningar 11 och åtmin- stone en gränsanordning 13. Antennarrayen 7 består av ett flertal antennavsökningsceller 15, varvid antennanordningen 9 hos varje antennavsökningscell 15 kan förflyttas över ytan av nämnda kàpanordning ll och därigenom ändra rotationsbågen för upplinjering av varje antennanordning 9 mot det medicinska implantatet 3.

Vidare innefattar antennsystemet 1 enligt figur 1 en antenn- systemskontrollenhet 17. Företrädesvis har varje antennavsök- ningscell 15 en cellavsökningskontrollenhet 19 som bestämmer vid vilken fast vinkel en stråle med en RF-signal (Radio- frekvenssignal) är nedsänkt in i den levande kroppen 5.

Bestämningen av den fasta vinkeln av den nedsänkta stràlen möjliggör att antennpositionen i förhållande till en system- referens kan bestämmas.

Vidare är varje cellavsökningskontrollenhet 19 ansluten till nämnda antennsystemkontrollenhet 17 med hjälp av en anslut- ningsenhet. Antennsystemkontrollenheten 17 innefattar en 73814 översättningndoc; 2/8/2006 10 15 20 25 30 avsökningshàrdvara 21, för att styra antennanordningarna 9 hos antennavsökningscellerna 15, och en RF-enhet 23, för att sända ut och/eller ta emot nämnda RF-signaler. RF-signalerna genereras, förstärks, eller moduleras i RF-enheten 23 för att styra formen, intensiteten och typ av stråle hos RF-signalen.

Såsom visas i figur 1 är antennanordningarna 9 hos varje antennavsökningscell 15 anslutna till RF-enheten genom en anslutningsenhet. RF-enheten 23 innefattar sändare och mottagare, typiskt av en super-hetrodyn typ, varvid en utsänd eller mottagen signal blir tillgänglig för bearbetning. Till exempel skickas en mottagen signal för bearbetning till en central processor (CPU) 25, varvid nämnda signal bearbetas, till exempel med hjälp av medelvärdesbildning och integrering för att förbättra signal-brusförhållandet (S/N-förhållandet).

Efter bearbetning kan signalen användas för bildandet av in- formation hos en avsökningsvy, en bildvy eller en tredimen- sionell (3D) position av källan på en terminal (inte visad), eller liknande, som används av operatören.

Antennsystemet 101 enligt figur 2 innefattar en helixantenn 109 som skall anordnas i nära kontakt med en gränsyta 131 hos en levande kropp. Vid användning är helixantennen 109 anordnad vid utsidan av nämnda levande kropp 105. Ett medicinskt implantat 103 tillhandahålls i ett förutbestämt område inuti den levande kroppen 105. Implantatet 103 används för att övervaka ett målområde 133 inuti den levande kroppen 105, såsom en cancertumör etc. Övervakningen av målområdet 133 etableras genom att övervaka implantatets 103 position, varvid positionen hos implantatet 103 kan bestämmas i förhållande till målområdet baserat på avbildningsdata tagna med avbild- ningssystem, såsom en CT-skanner (Datatomografiskanner), MRI (Magnetisk Resonans Avbildning), Ultraljud, PET (Positron Emissions Tomografi) eller liknande. 73814 översättning.doc; 2/8/2006 10 15 20 25 30 529 553 14 Det medicinska implantatet 103 är fixerbart i förhållande till ett målområde 133 inuti den levande kroppen 105, och inne- fattar företrädesvis en sändare anordnad att sända ut en elektromagnetisk signal anpassad att utbreda sig med en frekvens, varvid nämnda frekvens kan vara inom området 5-1000 MHz så att en fasskillnad hos nämnda elektromagnetiska signal vid åtminstone tre ställen, företrädesvis fyra, separerade ett känt avstånd är detekterbar av den andra antennanordningen 109 för att spåra variationer hos positionen av implantatet 103 i förhållande till nämnda andra antennanordning 109. Företrädes- vis är nämnda elektromagnetiska signal anpassad att utbreda sig med en frekvens inom området 5-900 MHz, och speciellt inom området 5-450 MHz. Företrädesvis är våglängden hos den elek- tromagnetiska signalen som utbreder sig i den levande kroppen 105 större än avståndet mellan implantatet 103 och den andra antennanordningen 109.

En RF~signal som sänds ut från implantatet 103 kan matas in i helixantennen 109 med hjälp av en matningsanordning och fort- plantar sig genom helixantennen 109, varvid nämnda RF-signal kan stràlas ut som en sfärisk stråle kring en strålningsaxel.

Helixantennen 109 är åtminstone delvis, eller företrädesvis helt, fylld med ett dielektriskt medium 135 som har en relativ dielektricitetskonstant 2 som är närmare vävnadens dielek- tricitetskonstant inuti den levande kroppen än luftens dielektricitetskonstant.

En änddel av helixantennen 19, närmast gränsytan 131 hos den levande kroppen 105, utgör ett gränsomràde 113 som skall an- bringas i nära kontakt med nämnda gränsyta 131. Nämnda gräns- område 113 består av åtminstone delvis, eller helt, av ett dielektriskt medium 135 som har en relativ dielektricitets- konstant a som är närmare vävnadens dielektricitetskonstant 73814 översättning. dec: 2/8/2006 10 ,15 20 25 30 529 553 15 inuti den levande kroppen 105 än luftens dielektricitets- konstant. På detta sätt kan en föredragen kommunikationskanal etableras mellan nämnda helixantenn 109 och nämnda implantat 103, varvid RF-signalen kan passera gränsytan 131 hos den levande kroppen 105 med en företrädesvis låg reflektion, och därmed en relativt låg dämpning.

Utföringsformen av antennsystemet 201 enligt figur 3 inne- fattar en helixantenn 209 och ett implantat 203 för placering inuti en levande kropp 205 i förhållande till ett målområde 233. Vidare innefattar utföringsformen som visas i figur 3 en kåpanordning 211 som skall anordnas mellan nämnda helixantenn 209 och gränsytan 231 hos den levande kroppen 205. Kápanord- ningen 211 är företrädesvis formad som en del av en sfär.

Helixantennen 209 har med fördel en öppning anordnad att nära passa uppå nämnda kåpanordning 211, varvid helixantennen 209 kan förflyttas över ytan hos kåpanordningen 211. Förflytt- ningen av nämnda helixantenn 209 tillåter RF-strålen hos antennsystemet 201 att riktas mot implantatet 203 genom att röra nämnda andra antennanordning 209 över en avsökningsvinkel.

Följaktligen blir helixantennen 209 manövrerbar för att kunna rikta strålen inom ett riktningsområde, varvid den andra antennanordningen 209 kan riktas mot implantatet inuti den levande kroppen 205.

Kàpanordningen 211 är delvis, eller företrädesvis helt, fylld med ett dielektriskt medium 235 som har en relativ dielek- tricitetskonstant s närmare vävnadens dielektricitetskonstant än luftens dielektricitetskonstant. En änddel av kàpanord- ningen 211, närmast gränsytan 231 hos den levande kroppen 205, utgör ett gränsomràde 213 som skall anbringas i nära kontakt med nämnda gränsyta 231. Nämnda gränsomràde 213 består av 73814 översättning. doc: 2/8/2006 10 15 20 25 30 åtminstone delvis, eller helt, av ett dielektriskt medium med en relativ dielektricitetskonstant 2 närmare vävnadens di- elektricitetskonstant inom kroppen än luftens dielektricitets- konstant. Gränsområdet 213 kan vara anordnat som en integrerad del av kåpanordningen 211 eller som en separat del anordnad i nära kontakt med kåpanordningen 211.

Enligt en utföringsform är den andra antennanordningen 209 och kàpanordningen 211 fyllda med åtminstone delvis, företrädesvis fylld, med ett medium som har samma dielektricitetskonstant s som dielektricitetskonstanten s hos gränsområdet 213.

Utföringsformen av antennsystemet 301 enligt figur 4 inne- fattar en helixantenn 309 och ett implantat 303 för placering inuti en levande kropp 305. Vidare innefattar utföringsformen som visas i figur 4 en kàpanordning 311 av en liknande typ som visas i figur 3, där nämnda kàpanordning 311 används för att rikta den andra antennanordningen 309 mot nämnda implantat 303.

Dessutom innefattar utföringsformen av antennsystemet 301 enligt figur 4 ett gränsområde som tillhandahålls som en gränsanordning 313 för att åstadkomma en önskad mjuk gräns- övergång mot gränsytan hos den levande kroppen 305. Gräns- anordningen 313 är väsentligen eftergiven för anpassning mot gränsytan hos den levande kropp 305. Gränsanordningen 313 avses vara anordnad mellan kåpanordningen 313 och gränsytan 331 hos den levande kroppen 305 vid användning av antenn- systemet 301. Enligt en alternativ utföringsform (inte visad), vilken inte innehåller en kàpanordning 311, kan gränsanord- ningen 313 vara anbringad i kontakt med helixantennen 309 och nämnda gränsyta 331.

Nämnda gränsanordning 313 tillhandahålls företrädesvis som en mjuk kuddanordning som väsentligen matchar dielektricitets- 73814 översättning. doc; 2 /8 /200 6 10 _15 20 25 30 529 553 17 konstanten hos den levande kroppen. Speciellt består nämnda gränsanordning 313 åtminstone delvis, eller helt, av ett dielektriskt medium med en dielektricitetskonstant s närmare vävnadens dielektricitetskonstant än luftens dielektricitets- konstant.

Mjukheten eller flexibiliteten hos gränsanordningen 313 möj- liggör den att anta den anpassningsbara formen hos gränsytan 331 och den anpassningsbara formen hos kåpanordningens 311 yta, eller helixantennen 309, närmast gränsytan 331. Gräns- anordningen 313 är med fördel fylld med nämnda dielektriska medium som har en relativ dielektricitetskonstant s närmare dielektricitetskonstanten hos vävnader inuti den levande kroppen 305 än luftens dielektricitetskonstant. Följaktligen är gränsanordningen 313 fylld med ett medium med en relativ dielektricitetskonstant väsentligen lika med dielektricitets- konstanten hos kàpanordningen 311 och/eller den andra antenn- anordningen 309, varvid gränsanordningen 313 matchar omkring- liggande medium för att etablera en kommunikationskanal med företrädesvis låg gränsreflektioner hos strålningen som används för kommunikationskanalen mellan helixantennen 309 och implantatet 303.

Gränsanordningen 313 utgör ett mediumanpassningsgränsområde, företrädesvis försedd med en kuddanordning, vilken kan vara fylld med ett dielektriskt medium under tryck, företrädesvis frammatad tillsammans med nämnda dielektriska medium från en frammatningsanordning, såsom en pump 339. En sådan kudd- anordning 313 är företrädesvis fylld innan kommunikations- kanalen mellan helixantennen 309 och det medicinska implantatet 303 inuti den levande kroppen 305 etableras.

Uppfyllningen av kuddanordningen 313 kan fortsätta till dess att kuddanordningen 313 antar formen hos gränsen av intilliggande objekt, såsom gränsytan 331 och kàpanordningen 73814 óversättnincydoc; 2/8/2006 10 15 20 25 30 529 553 18 311. Mjukheten hos ett sådant mediamatchande gränsområde tillåter emellertid det att komfortabelt anta formen hos gränsomràdet 331 hos den levande kroppen utan ytterligare ansträngningar.

Enligt en utföringsform är gränsanordningen 313 tillhanda- hâllen med fria ändar 341, såsom ett bälte, vilka kan placeras kring den levande kroppen 305 och fästas till varandra. Fast~ sättningen av de fria ändarna 341 kring den levande kroppen 305 kan bringa nämnda kropp till en väsentligen fixerad position i förhållande till gränsanordningen 313 och följaktligen i förhållande till behandlingsbordet på vilket patientens kropp kan placeras under behandling.

Den åtminstone delvis dielektriskt fyllda helixantennen 109, 209, 309 som visas i figurerna 2-4 kan innefatta en lins 143, 243, 343 för att möjliggöra att en fokalpunkt hos antenn- strålen kan positioneras vid en punkt djupt inuti den levande kroppen för att nå implantatet 103, 203, 303. Informationen som krävs för att bestämma om fokalpunkten har nått implantatet 103, 203, 303 eller inte kan bestämmas genom att mäta en signal som utsänds från nämnda medicinska implantat 103, 203, 303 med hjälp av helixantennen 109, 209, 309.

Mätningen av nämnda signal sker under förflyttning av fokal- punkten för att söka efter en lämplig kommunikation mellan den första 193, 203, 303 och andra antennanordningen 109, 209, 309. Positionen hos fokalpunkten etableras när kommunikationen mellan det medicinska implantatet 103, 203, 303 och helix- antennen 109, 209, 309 är inom en ordentlig hastighet, t.ex. nära då en maximal signalstyrka erhålls. För en array som innefattar ett flertal antennanordningen 109, 209, 309 upp- repas denna procedur för varje antennanordning 109, 209, 309. 73814 översättning. doc; 2/8/2006 10 15 20 25 30 529 555 19 Företrädesvis innefattar antennsystemens utföringsformer enligt figurerna 1-4 en helixantennanordning 109, 209, 309 som är åtminstone delvis, företrädesvis helt, fylld med ett dielektriskt medium. Nämnda helixantenn 109, 209, 309 är med fördel anordnad som en helixantenn med jordplan. Vidare är det föredraget att anordna nämnda helixantenn 109, 209, 309 som en så kallad konisk helixantenn för bättre antennsystemegen- skaper. En sådana konisk helixantenn 109, 209, 309 är även känd som en helikon-antenn.

Ett antennsystem 1, 101, 201, 301 som innefattar en helikon- antenn 9, 109, 209, 309 kan användas i ett multilateralt positionslokaliseringssystem som använder mätningar från åtminstone tre, företrädesvis fyra, eller fler antennanord- ningar 9, 109, 209, 309 för att bestämma den tredimensionella (30) positionen hos en medicinskt implanterbar sändare 3, 103, 203, 303.

Enligt en alternativ utföringsform kan ett dynamiskt antenn- system 1, 101, 201, 301 åstadkommas genom att ha en enda antennanordning 9, 109, 209, 309 som kan flyttas fram och tillbaka under den levande kroppen för att skapa ett specifikt arrangemang, vilkets funktionalitet kan jämföras med funktion- aliteten hos ett antennsystem som innefattar ett flertal fasta antennanordningar. Sålunda kan en enda flyttbar antennanord- ning hos ett dynamiskt antennsystem utföra funktionen hos ett statiskt antennsystem 1, 101, 201, 301 med en array av antenn- anordningar 9, 109, 209, 309 under en förutbestämd tidsperiod.

I den dynamiska systemformationen kan företrädesvis den enda antennanordningen 9, 109, 209, 309 förflyttas i tre dimensioner mellan positioner för detektering av signalen hos kommunikationsstràlen. Dessutom är användningen av en enda dynamisk antennanordning en bra möjlighet eftersom ömsesidig koppling mellan antennanordningar elimineras, vilket i vissa 73814 översättningfioc; 2/8/2006 10 15 20 25 30 529 553 20 specifika tillämpningar kan ge en reducerad noggrannhet hos mätningarna som utförs med hjälp av en antennarray 7. Vidare bör det noteras att nämnda dynamiska antennsystem 1, 101, 201, 301 kan tillhandahållas som ett flertal flyttbara antenn- anordningar 9, 1o9, 209," 309.

Emellertid bör det noteras att antennsystemets formation före- trädesvis kan vara anordnade flyttbara oavsett antennsystemets formation, dvs. dynamisk eller statisk antennformation. Följ- aktligen kan antennanordningarna 9, 109, 209, 309, vid behand- lingstillfällen, flyttas bort under patienten efter position- eringen av implantatet, för att undvika att antennanordning- arna 9, 109, 209, 309 skall vara placerade i vägen för en inkommande stråle som används vid behandlingar av cancer- t1lHK5IEšI.

Enligt en alternativ utföringsform används rörelsen hos fokalpunkten för att bestämma positionen hos den första antennanordningen 3, 103, 203, 303 när den är placerad inuti människokroppen 5, 105, 205, 305. Kommunikationen mellan den första 3, 103, 203, 303 och den andra antennanordningen 9, 109, 209, 309 kan avsökas genom att förflytta fokalpunkten till dess att en tillräckligt god kommunikation åstadkoms. När nämnda tillräckligt goda kommunikation àstadkoms kan positionen hos den första antennanordningen 3, 103, 203, 303 i förhållande till den andra antennanordningen 9, 109, 209, 309 bestämmas baserat pà vinkelinformationen hos strålen och placeringen av fokalpunkten i förhållande till den andra antennanordningen 9, 109, 209, 309. Genom att upprepa denna procedur för en serie av antennanordningar 9, 109, 209, 309 placerade vid olika förutbestämda positioner kan en tre- dimensionell övervakning av det medicinska implantatet 3, 103, 203, 303 åstadkommas. Information avseende positionen hos det medicinska implantatet 3, 103, 203, 303 används för en 73814 översättning.doc: 2/8/2006 529 555 21 alternativ bestämning av positionen hos målområdet 33, 133, 233, 333, såsom en tumör, inuti den levande kroppen 5, 105, 205, 305, vilket målområde 33, 133, 233, 333 till exempel kan behandlas med hjälp av ett radioterapiarrangemang. 73814 översättning. doc; 2/8/2006

Claims (16)

10 15 20 25 30 529 555 22 Patentkrav

1. Antennsystem (1, 101 201, 301) för spårning av en position hos ett målområde (33, 133, 233, 333) inuti en levande kropp (5, 105, 205, 305), innefattande en första antennanordning (3 103, 203, 303) för placering inuti nämnda levande kropp (5, 105, 205, 305) och en andra antennanordning (9, 109, 209, 309) för placering utanför nämnda levande kropp (5, 105, 205, 305), kännetecknat av att ett gränsområde (13, 113, 213, 313) mellan nämnda levande kropp (5, 105, 205, 305) och nämnda andra antennanordning (9, 109, 209, 309) åtminstone delvis består av ett dielektriskt medium som har en relativ dielektricitetskonstant närmare dielektricitetskonstanten hos vävnader inuti den levande kroppen (5, 105, 205, 305) än luftens dielektricitetskonstant.

2. Antennsystemet enligt patentkrav 1, varvid nämnda spårning av en position hos ett målområde àstadkoms genom att anordna åtminstone en kommunikationskanal mellan den första antenn- anordningen och den andra antennanordningen.

3. Antennsystemet enligt patentkravet 1 eller 2, varvid nämnda gränsområde (13, 113, 213, 313) har en relativ dielektricitetskonstant som är väsentligen lika med dielektricitetskonstanten hos en gränsyta (31, 131, 231, 331) hos den levande kroppen (5, 105, 205, 305).

4. Antennsystemet enligt något av patentkraven 1~3, varvid nämnda gränsområde (13, 113, 213, 313) har en relativ dielektricitetskonstant som är väsentligen lika med dielektricitetskonstanten hos hudvävnader hos den levande kroppen (5, 105, 205, 305).

5. Antennsystemet enligt något av patentkraven 1-4, varvid åtminstone en del av nämnda andra antennanordning (9, 109, 73814 översättningxloc; 2/8/2006 10 15 20 25 529 553 23 209, 309) utgör åtminstone en del av nämnda gränsområde (13, 113, 213, 313).

6. Antennsystemet enligt något av patentkraven 1-5, varvid nämnda andra antennanordning (9, 109, 209, 309) innefattar åtminstone en helixantennanordning.

7. Antennsystemet enligt något av patentkraven 1-6, varvid nämnda andra antennanordning (9, 109, 209, 309) åtminstone delvis består av ett dielektriskt medium som har en relativ dielektricitetskonstant som är väsentligen lika med dielektricitetskonstanten hos nämnda gränsomràde (13, 113, 213, 313).

8. Antennsystemet enligt något av patentkraven l-7, varvid nämnda gränsområde (13, 113, 213, 313) innefattar åtminstone en gränsanordning, såsom en kuddanordning, varvid nämnda gränsanordning, vid användning, placeras mellan nämnda andra antennanordning (9, 109, 209, 309) och nämnda levande kropp (5, 105, 205, 305).

9. Antennsystemet enligt patentkravet 8, varvid nämnda gräns- anordning är väsentligen eftergiven för anpassning till en form som väsentligen följer en yta hos nämnda gränsområde (31, 131, 231, 331) hos nämnda levandekropp (5, 105, 205, 305).

10. Antennsystemet enligt något av patentkraven 8-9, varvid nämnda gränsanordning är anordnad att vara uppfylld med eller urtappad av ett medium för anpassning av dess form.

11. Antennsystemet enligt något av patentkraven l~l0, varvid nämnda första antennanordning (3, 103, 203, 303) är anordnad som en implanterbar sändare fixerbar i förhållande till nämnda målområde (33, 133, 233, 333) inuti den levande kroppen (5, 105, 205, 305). 73814 översättning . doc; 2/8/2006 10 15 20 25 -“ 529 553 24

12. Antennsystemet enligt något av patentkraven 1-11, varvid nämnda första antennanordning (3, 103, 203, 303), respektive nämnda andra antennanordning (9, 109, 209, 309), är anordnade att sända ut och/eller ta emot en elektromagnetisk signal med en frekvens mellan 5-1000 MHz, företrädesvis 5~900 MHz och speciellt 5-450 MHz.

13. Antennsystemet enligt något av patentkraven 1-12, varvid antennsystemet (1, 101, 201, 301) vidare innefattar åtminstone en kåpanordning (11, 211, 311), som har en relativ dielektricitetskonstant som är väsentligen lika med dielektricitetskonstanten hos nämnda gränsområde (13, 113, 213, 313).

14. Antennsystemet enligt patentkravet 13, varvid nämnda andra antennanordning (9, 109, 209, 309) har en öppning anordnad att passa på nämnda kåpanordning (11, 211, 311).

15. Antennsystemet enligt något av patentkraven 1-14, varvid antennsystemet (1, 101, 201, 301) är försett med en lins- anordning (143, 243, 343) för att fokusera en strålning som etableras mellan den första antennanordningen (3, 103, 203, 303) och den andra antennanordningen (9, 109, 209, 309).

16. Antennsystemet enligt något av patentkraven 1-15, varvid nämnda andra antennanordning (9, 109, 209, 309) är anordnad som åtminstone en helixantenn med jordplan som åtminstone är delvis fyllt med ett medium som har väsentligen lika dielektricitetskonstant som dielektricitetskonstanten hos gränsområdet (13, 113, 213, 313). 73814 översättningdoc: 2/8/2006