Anordnung zum Nachweis, zur differentialdiagnostischen Charakterisierung und zur Therapie von Tumoren
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Nachweis, zur differentialdiagnostischen Charakterisierung und zur Therapie von Tumoren gemäß der Gattung der Patentansprüche. Eine derartige Anordnung ist insbesondere zur Behandlung von Mammakarzinomen geeignet.
Aus der DE 42 43 628 AI ist eine Vorrichtung zur nichtinvasiven Bestimmung der räumlichen Verteilung der elektrischen Impedanz im Inneren eines Lebewesens bekannt. Ebenso ist ein Verfahren der elektrischen Impedanzabbildung an tierischen oder menschlichen Lebewesen unter Verwendung von ionisierten Metallchelaten bereits aus den US-PS 5,651,955 und US-PS 5,733,525 bekannt, bei dem geeignete Kontrastmittel benutzt und wenigstens ein Teil eines Lebewesens impedanzmäßig abgebildet wird. Eine sich unmittelbar anschließende therapeutische Behandlung ist dort in keinem Fall vorgesehen.
Ferner ist die Verwendung von Nadeln zur transurethralen thermischen Ablation von Hyperplasien der Prostata bekannt, siehe The Journal of Urology, Vol. 156 (August 1996) pp. 413 - 419. Mit der Erzeugung von Widerstandsbildern eines Organismus bzw. eines Organs ist diese Verwendung nicht gekoppelt.
Durch die Erfindung soll nicht nur eine gewebeschonende, tumorselektive Abbildung, sondern auch eine Verkürzung der Behandlungsdauer und/oder eine Ausdehnung der Behandlung auf größere Gewebebereiche erreicht werden. Das trifft sowohl für die Diagnose als auch für die Therapie zu, die sich unmittelbar an die Diagnose anschließt, die also vorteilhafterweise am selben Widerstandsbild vorgenommen wird wie die Diagnose.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst. Die Zuführung der Elektrolytlösung kann vor dem
Abbildungs- und Behandlungsprozeß oder während des Prozesses erfolgen. Sie sollte aber auf jeden Fall vor dem Behandlungsprozeß vorgenommen werden. Insbesondere wirkt sich die j ureicherung der Elektrolytlösung, die vorzugsweise eine physiologische Kochsalzlösung ist, günstig auf die Diagnose und die unmittelbar angeschlossene Therapie von Tumoren aus. Es wird dabei das Widerstandsbild eines Gewebes analog oder digital sichtbar gemacht und durch induktive Erhitzung gezielt inaktiviert. Dabei kann die Behandlung durch eine roboterartige Steuerung der Nadeln erfolgen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung dreier Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine gleichstrombetriebene erfindungsgemäße
Fig. 2 einen Querschnitt einer wechselstrombetriebenen erfindungs- gemäßen Anordnung und Fig. 3 eine Frontansicht eines Katheters.
In Fig. 1 ist mit 10 eine weibliche Brust bezeichnet, an die zwei, an eine Gleichstromquelle 11 angeschlossene, vorzugsweise diametral angeordnete. Elektroden 12, 13 angelegt sind Die Elektroden sind mit oder auf ihrem Träger 19 in durch Doppelpfeile 14, 15 gekennzeichneten Richtungen relativ zur Brust 10 linear verschiebbar und um eine in der Zeichenebene Hegende Achse X-X drehbar. Der Träger 19 ist seinerseits in Führungen 43 parallel zur Achse X-X verstellbar. Im Gleichsttomkreis 16 sind ein Meßinstrument 17 "und ein Ein- und Aus-Schalter 18 angeordnet Das Meßinstrument 17 ist mit einer Ausweiteeinrichtung 20 verbunden, in der die vom Meßinstrument 17 kommenden Meßdaten ausgewertet und Widerstandsbüder erzeugt werden. Durch eine gegenläufige Verschiebung der Elektroden 12, 13 relativ mm bzw. mit dem Träger 19 in Richtung des Doppelpfeiles 14 sind die Elektroden 12, 13 auf die Oberfläche der "Brust 10 aufsetzbar. Die Drehung des Trägers 19 um die Achse X-X eπnögHcht, in beliebigen Schritten die Elektroden 12, 13 in einer zur Zeichenebene rechtwαikligen Ebene E zu drehen und in diesen Schritten Meßdaten über den Widerstand in dieser Scheibe der Brust 10 zu gewinnen. Aus diesen
Meßdaten wird in der Auswerteeinrichtung 20 durch Fouriertransformafion und mathematische Faltung (E. KersteL, Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik, 2. Auflage 1988, Siemens AG, Berhn/München, Seiten 95 - 137) das Widerstandsbild der Ebene E erzeugt und sichtbar gemacht, das die zweidimensionale Widerstandsverteilung in der Scheibe erkennen läßt Stark leitende Objektbereiche entsprechen geringen Widerstandswerten, schwach leitende Objektbereiche entsprechen hohen Widerstandswerten. In gleicher Weise können auch Spannungswerte abgeleitet werden. Durch Verschieben der Elektroden 12, 13 mit oder auf dem Träger 19 parallel zur Achse X-X werden Widerstandsbilder in weiteren Ebenen (Scheiben) E, E" in Analogie zur Bildherstellung bei der Computertomographie durch die Absorption von Röntgenstrahlen hergestellt und im Computer der Auswerteeinrichtung 20 berechnet Beim Vorhandensein mindestens eines Tumors 21 weichen die Widerstandsbilder voneinander oder von einem hier nicht dargestellten Testbild ab und lassen die Lage und Größe des Tumors deutlich erkennen. Um auch kleine Tumore erfassen zu können, müssen die Ebenen E, E', E" usw. genügend nahe beieinander hegen. Zur Bekämpfung des Tumors 21 werden in Schutzhüllen 22, 23 befindliche Nadeln 24, 25 in den Organismusteil 10 eingeführt, die mit Hülfe von Radiofrequenzen das zwischen ihnen befindliche Gewebe über eine vorgewählte Dauer oder in Abhängigkeit von einem aktuell erzeugten und an einem Monitor der Allswerteeinrichtung 20 beobachtbaren Bild des Tumors 21 eihitzen. Dieses aktuelle Bild ermöglicht es, den Einstechvorgang der Nadein 24, 25 und die Inaktivierung des Tumors 21 während seiner Behandlung zu verfolgen.
Die an eine entsprechende Energiequelle (bspw. Strom oder Radiofrequenz) angeschlossenen Nadeln 24, 25 können entweder von Hand oder durch eine automatische, roboterartige Steuerung 26 auf Grund der von der Auswerteeiπrichtung 20 gelieferten Widerstandsbilder geführt werden. Damit sind auch sehr kleine Tumore präzise behandelbar. Wird dem Organismus oder Organismusteil 10 eine Hektrolytlösung, bspw. physiologische Kochsalzlösung, traarteriell, intravenös, z. B. über den Ann, oder direkt injiziert, so wird diese Lösung auf Grund der Tumorangiogenese im Tumor 21 initial verstärkt angereichert. Mit Hilfe
der vorstehend beschriebenen Anordnung ist die Änderung des elektrischen Widerstands, den, das Qrgam'smnsteil 10 einem, elektrischen Stromfluß entgegensetzt-, parallel zur Anreicherung der Elektrolytlösung an Hand der Widerstandsmessung, der vom Meßinstrument 17 gelieferten Daten, am Widerstandsbild der Auswerteeinrichtung 20 festzustellen. Durch die verstärkte Anreicherung der Elektrolytlösung in den ersten Minuten nach der Injektion kann eine relativ eindeutige Beurteilung eines Herdbefundes als maligne oder benigne vorgenommen werden. Dies stellt eine Analogie zu Daten aus der Bildgebung dar (siehe W. A. Kaiser, E. Zeitler: MR-imaging of the Breast: Fast Tmagrng Sequences with and without Gd-DTPA. Radiology 170 (1989), pp. 681-686). Ggf. kann eine Subtraktion der Widerstände oder Widerstandsbilder mit und ohne Elektrolytinjektion in der Auswerteeinrichtung 20 den Effekt der Tumordarstellung und -lokalisierung verstärken. Bei stark vaskularisierten Tumoren kann ein reines Postkontrastbild ohne vorherige Nativmessung bereits einen Widerstand unter einem tumortypischen Schwellwert ergeben. Bei der Bekämpfung des lokalisierten Tumors 21 werden die beiden (oder mehrere) in das Gewebe von außen eingeführten Nadeln 24, 25 mit dem Tumor kontaktiert oder in- die unmittelbare Nachbarschaft des Tumors gebracht. Durch die Strom- und/oder R chofrequenz-zufuhr von einer nicht dargestellten Quelle wird also der Tumor 21 inaktiviert, vorzugsweise durch die Alteration von Membranpotentialen oder durch Hypertheπnieeinwirkung. Diese Inaktivierung wird durch weitere Zugabe, z. B. direkte Injektion über eine Kanüle, von Elektrolytlösung verstärkt und/oder beschleunigt. Dabei dient die HeJdrolytmjektion insbesondere dazu, den thermischen Effekt durch" Strom- und/oder Radiofrequenzzufuhr einheitlicher und planbarer zu gestalten.
I Fig. 2 ist ein Organismusteil 10 zur Beibehaltung einer während der Messung und Behandlung konstanten Form von einer starren, elektrisch isolierenden Hülle 27 umgeben, die korbartig- gestaltet sein kann, um durch ihre Wandöfihungen Nadeln 24, 25 zur Behandlung hindurchfuhren zu können, die an einer Gleichspannungsquelle 42 hegen. Um die Hülle 27 herum sind in einer Querschnittsebene E drei (oder vorzugsweise mehr) Elektrodenpaare 28, 29, 30, parallel zu einer Achse X-X verstellbar, in regelmäßigen Abständen angeordnet, die mit Wechselstrom
betrieben werden. Jedes Elektrodenpaar ist über ein Widerstandsmeßinstrument 31, 32, 33 mit einer Auswerteeinrichtung 34 verbunden, das die im Gewebe des Organismusteüs 10 bestehenden Widerstandswerte mißt und der Auswerteeinrichtung 34. zur Speicherung, Erzeugung der Widerstandsbilder und ihrer Darstellung und Weiterverarbeitung zuleitet. Zu dieser Weiterverarbeitung gehört die therapeutische Behandlung eines bei der Widerstandsmessung festgestellten Karzinoms 21. Im übrigen gilt das zu Fig. 1 Gesagte.
1 Fig. 3 ist ein Katheter 35 mit zwei in Schutzhüllen 36, 37 befindlichen Nadeln 38, 39 dargestellt, die in das Katheter 35 ein- und ausfahrbar und über die Radiofrequenzen an ein Karzinom 40 anlegbar sind Mindestens eine ebenfalls in das Katheter 35 ein- und ausfahrbare Kanüle 41 dient von Hand oder robotergsteuert der Injektion einer geeigneten Flüssigkeit, bspw. einer physiologischen Kochsalzlösung, vor der AppHzierung von Radiofrequenzen zur Erhitzung des zwischen den Nadelspitzen befindlichen Organismusgewebes. Dadurch wird der Erhitzungseffekt verstärkt und homogenisiert und damit die Behandlung eines Patienten verkürzt und/oder auf größere Gewebebereiche ausgedehnt. Im übrigen gilt das zu Fig. 1 Gesagte sinngemäß.
AHe in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beHebiger Kombination miteinander erfindungswesenthch sein.
BezusszeichenH: ste
10 Brust
11, 42 Gleichstromquellen
12, 13 Elektroden
14, 15 Doppelpfeile
16 Gleichstromkreis
17 Meßinstument
18 Schalter
19 Träger
20, 34 Auswerteeinrichtung
21 Tumor
22, 23, 36, 37 Schutzhüllen
24, 25, 38, 39 Nadeln
26 Steuerung
27 Hülle
28, 29, 30 Elektrodenpaare
31, 32, 33 Widerstandsmeßinstrumente
35 Katheter
40 Karzinom
41 Kanüle
X-X Achse
E, E', E" (Querschnitts-) Ebenen