WO2007110259A1 - Endoskopiekapsel, endoskopie-system und verfahren zur therapie - Google Patents

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WO2007110259A1
WO2007110259A1 PCT/EP2007/050794 EP2007050794W WO2007110259A1 WO 2007110259 A1 WO2007110259 A1 WO 2007110259A1 EP 2007050794 W EP2007050794 W EP 2007050794W WO 2007110259 A1 WO2007110259 A1 WO 2007110259A1
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WO
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endoscopy
capsule
radiation source
radiation
endoscopic
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Application number
PCT/EP2007/050794
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Friedrich Fuchs
Rainer Kuth
Johannes Reinschke
Sebastian Schmidt
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • A61N5/1014—Intracavitary radiation therapy
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    • A61N2005/1019—Sources therefor
    • A61N2005/1024—Seeds

Definitions

  • the invention relates to an endoscopy capsule and an endoscopy system and a method for therapy by means of an endoscopy capsule.
  • radiotherapy e.g. of malignant tumors
  • diseases are treated by the action of ionizing radiation. It is important to ensure that the healthy tissue in the vicinity of the area to be treated receives as little, ideally no radiation dose. Furthermore, the medical staff should not be exposed to radiation exposure.
  • percutaneous radiation e.g. With gamma rays from a linear accelerator, also referred to as teletherapy (radiation therapy with a large source-skin distance), damage to healthy tissue in the beam path can not be ruled out even with careful alignment of the radiation source.
  • gamma rays from a linear accelerator also referred to as teletherapy (radiation therapy with a large source-skin distance)
  • the Bra ⁇ chytherapie represents, in which a radiation source with a shorter ⁇ ren range, for example, iridium-192 preparation is placed near the target area.
  • Brachytherapy is in particular ⁇ sondere employed when the target area is in the vicinity of a hollow organ (lumen), as for example in the case Cervixkarzinomen or prostate cancer.
  • X-ray brachytherapy is a therapeutic treatment with X-rays, where the X-ray source very close to the tissue to be treated, is ⁇ example, a tumor or a vessel wall after performing an endovascular dilatation brought.
  • a miniaturized X-ray source is required, as it is known for example from US 6,721,392 Bl.
  • a probe which is positioned intraoperatively, for example in a tumor or after its removal in a tumor bed, as for example in the PR information of Carl Zeiss AG, Medical Technology Innovation of Carl Zeiss AG, "Intraoperative radiotherapy with the INTRABEAM system from Carl Zeiss AG, as of September 2004 ".
  • US 2003/0149327 A1 discloses a miniaturized x-ray source which is arranged in a catheter with which it can be introduced into the body cavities (lumens) in order to irradiate selected tissue zones from close proximity. It contains a shield rotatable about the axis of the catheter in order to radiate the X-rays in a substantially perpendicular to the axis into a selected solid angle. With an optical observer disposed in the catheter, the environment of the catheter can be viewed. For this purpose, a light source is used, which illuminates only the part of the surface of the cavity, which is also irradiated.
  • a brachytherapy catheter with an OCT catheter based on optical coherence tomography (OCT) is integrated into a unit.
  • Essential for the therapeutic success is that the radiated from the radiation source in a radiation area outside the catheter ionizing radiation largely exclusively on the tissue to be treated, such as the tumor, impinge to ensure the least possible burden on the adjacent healthy tissue. This requires precise positioning of the irradiation area, that is, a precise positioning and alignment of the radiation source and the solid angle that ioni ⁇ leak-stabilizing beams in the.
  • afterloading it is also known spindles tumors or organs from the interior by means of the after-loading method ( "afterloading") to behan ⁇ .
  • the after-loading technique is a method of local radiotherapy, in a first step, empty applicators (cannulas, plastic tubes) are di ⁇ rectly placed in the tumor or in the intracavitary space.
  • the charge of encapsulated radionuclides small “needles” made of iridium 192
  • the radionuclides are advanced subsequently ⁇ hd remotely in the target area.
  • This technique serves to narrow down the irradiated area more precisely as well as the more targeted distribution of the beam energy. Compared with radium irradiation, the duration of treatment is shortened by a factor of 3.5. In addition, this procedure protects medical personnel from unnecessary radiation exposure.
  • the plastic tube may shift unintentionally during the treatment procedure, e.g. by a movement of the patient.
  • This is possible in particular with a hollow organ of variable width, for example the rectum, in which the plastic tube can only be fixed poorly.
  • the object is achieved for a radiation therapy device according to the invention by an endoscopy capsule according to claim 1.
  • the object is achieved by an endoscopy system according to claim 19.
  • the object is achieved by a method according to claim 37.
  • the endoscopic capsule according to claim 1 comprises a housing in which at least one magnetic element for Naviga ⁇ tion by means of a er Wegba- by an external magnet system ren magnetic field and at least one radiation source being ⁇ are arranged.
  • the endoscopy system according to claim 19 comprising erfindungsge ⁇ Gurss • an endoscopic capsule having a housing in which at least one magnetic element for navigation by ei ⁇ nes by an external magnet system can be generated magnetic field and at least one radiation source are arranged, and • a magnet system for generating the magnetic field required for the navigation of the endoscopy capsule, as well as a location system for the localization of the endoscopy capsule.
  • the method according to claim 37 for therapy by means of an endoscopy capsule comprises according to the invention the following steps: patient positioning in or under a magnet system,
  • an endoscopic capsule comprising a housing in which at least one magnetic element to Navi ⁇ gation by means of a magnetic system of an external magnetic field can be generated and at least one radiation source being arranged,
  • the radiation source is integrated in a magne ⁇ table navigable endoscopy capsule, which is also referred to as a capsule endoscope.
  • a capsule endoscope Such Endoskopiekap ⁇ sel is known for example from DE 101 42 253 Cl and from the corresponding US 2003/0060702 Al and is referred to there as "Endoroboter” or "endo-robot".
  • 101 42 253 Cl known from DE endorobot can by means of a Mag ⁇ netfeldes, which (ie, arranged outside of the patient) of an external magnet system (coil system) is generated can be navigated in a hollow organ of a patient.
  • the endoscopy capsule according to the invention is a miniaturized medical device, which is preferably It is intended for radiotherapy in the gastrointestinal tract, primarily for rectal access, as is usual with rectoscopy or colonoscopy. Use in lumens other than the gastrointestinal tract is also possible within the scope of the invention. Likewise, access is via another natural orifice, such as by mouth (oral Verabrei ⁇ monitoring of the endoscopy capsule) possible. Even an artificial, so surgically created body orifice can be used as istsöff ⁇ planning for endoscopy capsule serving.
  • the endoscopic capsule according to the invention is (Nuele Ka ⁇ , rigid or flexible plastic tubing) via an applicator placed directly into the tumor or in the cavity, wherein the Pati- ent preferably is already in the magnet system.
  • the delivery of the endoscopy capsule according to the invention from the radiation-shielded container through the applicator into the target area is carried out remotely with mechanical, pneumatic and / or hydraulic means.
  • the capsule can then be magnetically navigated by means of the external magnet system surrounding the patient.
  • a direct contact of the medical staff with the radiant endoscopy capsule is not required here, since the navigation of the endoscopic capsule according to claim 1 can be remotely controlled, for example via controls outside the treatment room.
  • the patient can even take out the invention shown SSE endoscopic capsule from a radiant tight shielded packaging and orally administered.
  • a targeted placement and ⁇ direction of the radiation source is possible, so that an optimal local dosage of the ionizing radiation can be achieved.
  • the malignant tissue in the target area can thus optimally be treated, wherein the adjacent healthy tissue is ge ⁇ spared.
  • the placement and orientation of the radiation source ⁇ can be done by navigating the endoscopic capsule res means ih ⁇ capsule internal magnetic element and the magnetic field generated Mag- NETSYSTEM from the external.
  • capsule endoscope can on simp ⁇ che way regions within a human hollow organ are achieved, with an endovascular brachytherapy (catheter in the tip of a beta or gamma emitters) is arranged not, or are very difficult to treat.
  • any displacement of the radiation source for example by inadvertent BEWE ⁇ supply of the patient, or by an involuntary movement of the hollow organ, automatically detected and compensated.
  • the solution according to the invention is much more flexible in positioning the radiation source in the target area.
  • the connection to be made by the applicator only has to reach from the radiation-shielded container via the access opening to the inner hollow organ, but not into the target area.
  • the nevi gation of the radiation source to the target area with the radiant to be ⁇ malignant tissue of the endoscopic capsule is carried out by remote control.
  • the radiation source and target areas can be achieved, which are not or only with difficulty with the conventional after-loading technique.
  • the radiation source can be designed as an alpha emitter, as a beta emitter or as a gamma emitter.
  • Is used as the radiation source is an alpha emitter or a beta emitter ⁇ , then sufficient for a preferably pre ⁇ provided for shielding a relatively thin layer of a Schwerme ⁇ talls (eg, lead or cadmium).
  • the radiation source has a shield.
  • the radiation exit window necessary when using a shield preferably with alpha emitters and beta emitters, is part of the shield surrounding the radiation source and not part of the housing of the endoscopy capsule preferably made of a biocompatible plastic material.
  • the shield has a diaphragm, through which the beam exit window can be changed in size.
  • This aperture can be selected according to a karten embodiment be designed as a rotary shutter.
  • the Be ⁇ actuation of the shutter can be actuated for example by a capsule internal actuator or by the generatable from the external magnetic field magnet system.
  • the exit of the ionizing radiation in a preferred direction is possible. Together with the possible navigation of the endoscopy capsule according to the invention, it is thereby possible to irradiate the malignant tissue in the target area in a targeted manner with a predetermined radiation dose.
  • the meterability of the ionizing radiation can be further improved by a diaphragm.
  • the radiation therapy options can be further expanded or improved.
  • a radiation dose to be emitted by the radiation source can be stored in the memory unit as a function of time from the start of the therapy and / or transmitted by the communication unit.
  • an external from the radiation source to be emitted radiation dose as a function of measured values which are determined by a sensor device are determined according to a preset value, wherein Wenig ⁇ least cheratti a default value in at least one capsule internal storage and / or in at least Spei ⁇ storage unit is stored.
  • At least one default value here, for example, a Steueralgo ⁇ algorithm and / or a control algorithm and / or a table to be worth.
  • at least one default value after delivery (administration or insertion) of the endoscopy capsule is available.
  • FIG. 1 shows an embodiment of an endoscopy capsule according to the invention
  • FIG. 2 shows a flow chart for a therapy method which is possible with the endoscopy capsule according to FIG.
  • FIG. 1 denotes an exemplary embodiment of an endoscopy capsule which is possible within the scope of the invention.
  • the endoscopy capsule 1 has a housing 2, which is made of a biocompatible material which is resistant to digestive secretions occurring in the gastrointestinal tract.
  • the endoscopy capsule 1 further comprises a magnetic element 3, which is arranged in the housing and in the illustrated Ausure ⁇ tion example is designed as a permanent magnet.
  • the magnet element 3 (permanent magnet) is magnetized in the embodiment shown in FIG. 1 perpendicular to the longitudinal axis 4 of the endoscopy capsule 1.
  • the magnetization is indicated by an arrow 22. In the context of the invention, however, a magnetization parallel to the longitudinal axis 4 of the endoscopy capsule 1 is possible.
  • the endoscopy capsule 1 can be navigated from the outside by a magnetic field in a hollow organ 5 (eg small intestine).
  • a magnetic field in a hollow organ 5 eg small intestine.
  • DIE sem magnetic field which is generated by a not shown in figure 1 external magnet system (navigation magnet)
  • han ⁇ delt it is usually a rich generated in a Letsbe ⁇ 6D basic and gradient field.
  • An integrated system for position control, a sitionsmid Po ⁇ endorobot of 1 and an automatic Rege ⁇ development of the magnetic field and includes the coil currents, can automatically change the position of the endo-robot 1 in the hollow body 5 of the patient are detected and compensated.
  • the endoscopic capsule 1 comprises a radiation source Strah ⁇ 6, 10 (for example, alpha or beta radiation), which emits ionizing radiation.
  • the radiation source 6 is assigned a shield 7 with a beam exit window 8 in an advantageous manner.
  • the radiation exit ⁇ window 8 is arranged parallel to the longitudinal axis 4 of the endoscopy capsule 1 in the illustrated embodiment.
  • the radiation exit window 8 is part of the radiation source 6 surrounding the shield 7 and not part of the housing 2, which is transparent to the ionizing radiation and be ⁇ preferably consists of a biocompatible plastic material.
  • the beam exit window 8 can be changed in size by a diaphragm 9-in the illustrated embodiment by a rotary shutter-wherein the beam exit window 8 can also be completely opened or closed.
  • the diaphragm 9 can be actuated either by the magnetic field generated by the external magnet system or by an integrated actuator.
  • the actuator of the rotary shutter 9 as a combination of a miniature electric ⁇ motor 13 and a shaft 14 and a gear 15 is out ⁇ leads.
  • the miniature electric motor 13 is fed from a arranged in the housing 2 of the endoscopy capsule 1 energy storage (not shown in Figure 1). Instead of an energy storage, the miniature electric motor 13 with a
  • Induction coil (also not shown in Figure 1) ver ⁇ coupled, can be coupled into the electrical energy through the external magnet system.
  • the light emitted from the radiation source 6 ionizing Strah ⁇ lung 10 (radiation direction indicated by an arrow) in the embodiment shown perpendicular to the longitudinal axis 4 of the endoscopic capsule 1, ie radially in a defined by the shape of the beam exit window 8, the pitch conical at ⁇ irradiation region 11, exit ,
  • the irradiation area 11 target area with malignant tissue covered by the ionizing radiation 10 is identified in FIG. 1 by boundary lines 12.
  • the beam exit window 8 does not necessarily have to be arranged at the location shown in FIG. In the context of the invention, rather it is also possible to arrange the Strahlenaus- exit window 8 at a different location, so that the radiation emitted from the radiation source 6 ionizing Strah ⁇ lung 10 obliquely to the longitudinal axis 4 of the endoscopic capsule 1 from ⁇ irradiated. It may be necessary the arrangement of the radiation source 6 ⁇ be adjusted accordingly reasonable within the endoscopic capsule. 1
  • the target area 11 containing the malignant tissue By navigating (rotational and / or translational movements) of the endoscopic capsule 1 in connection with the variation of the opening of the aperture 9 can be the target area 11 containing the malignant tissue, specifically with a Festge ⁇ deposited dose of ionizing radiation 10 treat.
  • the endoscopic capsule 1 is used for irradiation region 11 (target area) to navigate with a closed aperture 9 and landscape only in the target ⁇ 11, the shutter 9 is opened, and thereby irradiates the malignant tissue. After completion of the irradiation, the diaphragm 9 is closed and thereby protects the patient from further ionizing radiation 10, which is not therapeutically necessary. Leaves the endoscopic capsule 1 subsequent ⁇ HYd with closed aperture 9, the target area 11 in the human or animal ⁇ hollow body 5 and is either excreted by natural peristalsis or means or measures which are similar to those for the supply of endoscopy capsule 1, actively removed from the hollow organ 5.
  • the endoscopy capsule 1 shown in Figure 1 contains terhin WEI a communication unit for reasons of over ⁇ sichtige not shown. Sent by the Kommunikati ⁇ onsaku (transceiver) can via a not shown also in Figure 1 antenna measurement data to the outside and are received, for example, for the control of the mini-ature electric motor 13 for actuating the diaphragm 9 control signals. In addition, a data exchange within the endoscopy capsule 1 can be made.
  • the endoscopy capsule 1 shown in FIG. 1 furthermore comprises a sensor device 16 for the detection of medically relevant data.
  • the sensor device 16 is in the illustrated embodiment performs as an optical sensor device being ⁇ and comprises in the illustrated embodiment, a camera window 17, which is at least partially designed as a lens 21 (objectively).
  • the optical Sen ⁇ sor drove 16 a behind the camera window 17 and the lens 21 CCD chip 18 (video camera), and also two located behind the camera window 17 light-emitting diodes 19 and 20.
  • the CCD chip 18 images from the surroundings, thus absorbed by the inner wall of the human or animal hollow organ 5.
  • the CCD chip 18 can be used as a video camera instead of the CCD chip 18 and a CMOS component verwen ⁇ det.
  • the maximum detectable by the video camera 18 Be ⁇ obachtungs Scheme 23 extends up to the Begrenzungsli- nien 24 and is substantially the size and the structure of the camera window 17 and the configuration of the lens 21 from ⁇ pending.
  • the detected by the sensor means 16 re- medically-relevant data (not shown) in a capsule internal storage unit is stored, optionally (also not shown) in a cape ⁇ Selin ternal processor unit processes and, if necessary via the communication device and the antenna to an external image processing unit ge ⁇ give.
  • the correct orientation of the endoscopy capsule 1 can be optically controlled.
  • the Bestrah ⁇ can lung region 11 of the radiation source be det 6tientblen- in the video image, such as a colored frame to the operator ben an aid in navigating the endorobot 1 to ge ⁇ .
  • This optical representation can advantageously be combined with a method for displaying the malignant tissue in the target area 11, for example by means of special dyeings.
  • the navigation of the endoscopy capsule 1 can be performed manually on a control console by a person, for example via a so-called "joystick".
  • the operator specifies manually a desired direction of movement and a desired speed.
  • the navigation of the endoscopy capsule can also take place automatically, ie along a predetermined trajectory and / or with automatic recognition of the further course of the hollow organ 5.
  • the ideal dose distribution of the ionizing radiation is first determined on a 3D model reproduced with a change ⁇ methods (eg CT) was created. Starting from this 3D model the movement path of endorobot 1 and / or the residence time of endorobot 1 in the target area 11 are calculated such that an optimal dose ⁇ distribution of ionizing radiation is obtained 10th
  • the navigation path of movement and residence time
  • markers can be introduced into the target area 11.
  • markers such as those made by external imaging techniques, e.g. X-ray imaging, or can be detected by the position detection system of the endoscopy capsule 1, are possible within the scope of the present invention.
  • the setting of the markers in the target area 11 can also be effected by a further endoscopic capsule with which the Zielge ⁇ Bidding 11 of the hollow body 5 has been investigated in advance both classical methods (for example, endoscopy catheters) as.
  • the endoscopic capsule 1 can be additionally equipped with addition we ⁇ tendonss of a fusing device over through which the endoscopic capsule 1 can be fixed in the target area. 11 By such a setting, the effectiveness of the radiation-Be ⁇ further improved, since automatic or manual intervention are reduced to the position correction during irradiation.
  • Such a fixation device for a Endoskopiekap ⁇ sel can be formed, for example, as an anchor, clip or gripper.
  • the use of a separate radiation detector may be useful, which reports the integral Strah ⁇ lung dose or the current bombardment by the ionizing radiation to the endoscopic capsule 1 or an additional control unit.
  • the beam exit window 8 is closed by adjusting the aperture 9.
  • the radiation detector can, for example, outside the body of the patient, eg attached to a belt.
  • the radiation detector can also be arranged in a further endoscopy capsule, which can be temporarily anchored in the target area 11 or in the vicinity of the target area 11.
  • FIG. 2 shows a flow chart for a radiation therapy method which is possible with the endoscopy capsule 1 according to FIG.
  • the treatment process begins by Korean ⁇ ner diagnosis (for example malignant tissue in the small intestine) and includes the following steps:
  • an endoscopy capsule 1 having a housing 2 in which at least one magnetic element 3 for navigation by means of a magnetic field that can be generated by an external magnet system and at least one radiation source 6 for radiation therapy are arranged,

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Endoskopiekapsel (1) mit einem Gehäuse (2), in dem wenigstens ein Magnetelement (3) zur Navigation mittels eines von einem externen Magnetsystem erzeugbaren Magnetfeldes und wenigstens eine Strahlungsquelle (6) angeordnet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Endoskopie-System mit einer Endoskopiekapsel (1) und ein Verfahren zur Therapie mittels einer Endoskopiekapsel (1). Die Erfindung ermöglicht eine einfach durchzuführende Therapie von malignen Tumoren mit einer gezielten Strahlendosisabgabe bei gleichzeitig geringer Strahlenbelastung des medizinischen Personals.

Description

Beschreibung
ENDOSKOPIEKAPSEL, ENDOSKOPIE-SYSTEM UND VERFAHREN ZUR THERAPIE
Die Erfindung betrifft eine Endoskopiekapsel sowie ein Endo- skopie-System und ein Verfahren zur Therapie mittels einer Endoskopiekapsel .
Bei der Strahlentherapie, z.B. von malignen Tumoren, werden Erkrankungen durch Einwirkung von ionisierenden Strahlen behandelt. Dabei ist darauf zu achten, dass das gesunde Gewebe in der Umgebung des zu behandelnden Gebiets möglichst wenig, idealerweise keine Strahlendosis erhält. Weiterhin soll das medizinische Personal keiner Strahlenbelastung ausgesetzt werden .
Bei einer perkutanen Bestrahlung, z.B. mit Gammastrahlen aus einem Linearbeschleuniger, auch als Teletherapie (Strahlen- therapie mit großem Quelle-Haut-Abstand) bezeichnet, kann auch bei einer sorgfältigen Ausrichtung der Strahlenquelle eine Schädigung von gesundem Gewebe im Strahlengang nicht ausgeschlossen werden.
Ein zur Teletherapie alternatives Verfahren stellt die Bra¬ chytherapie dar, bei der eine Strahlenquelle mit einer kürze¬ ren Reichweite, z.B. Iridium 192-Präparat , in der Nähe des Zielgebietes platziert wird. Die Brachytherapie wird insbe¬ sondere dann angewandt, wenn sich das Zielgebiet in der Nähe eines Hohlorgans (Lumen) befindet, wie dies beispielsweise bei Cervixkarzinomen oder bei Prostatakarzinomen der Fall ist.
Bei der Röntgen-Brachytherapie handelt es sich um eine thera- peutische Behandlung mit Röntgenstrahlen, bei der die Röntgenquelle sehr nahe an das zu behandelnde Gewebe, beispiels¬ weise ein Tumor oder eine Gefäßwand nach der Durchführung einer endovaskulären Dilatation, gebracht wird. Um die Röntgen- quelle entweder ohne oder mit möglichst geringem invasiven Eingriff im Inneren eines Körpers mit Hilfe eines Katheters oder einer Sonde einführen zu können, wird eine miniaturisierte Röntgenquelle benötigt, wie sie beispielsweise aus der US 6,721,392 Bl bekannt ist. Diese ist am distalen Ende einer Sonde angeordnet, die intraoperativ beispielsweise in einem Tumor oder nach dessen Entfernung in einem Tumorbett positioniert wird, wie es beispielsweise in der PR-Information der Carl-Zeiss AG, Medizintechnik Innovation von Carl Zeiss AG, "Intraoperative Strahlentherapie mit dem INTRABEAM System von der Carl Zeiss AG, Stand September 2004", näher erläutert ist .
Aus der US 2003/0149327 Al ist eine miniaturisierte Röntgen- quelle bekannt, die in einem Katheter angeordnet ist, mit dem sie in die Körperhohlräume (Lumen) eingeführt werden kann, um von dort aus ausgewählte Gewebezonen aus unmittelbarer Nähe zu bestrahlen. Sie enthält eine um die Achse des Katheters drehbare Abschirmung, um die Röntgenstrahlen gezielt im We- sentlichen senkrecht zur Achse in einen ausgewählten Raumwinkel abzustrahlen. Mit einer im Katheter angeordneten optischen Beobachtungseinrichtung kann die Umgebung des Katheters betrachtet werden. Hierzu wird eine Lichtquelle verwendet, die nur den Teil der Oberfläche des Hohlraumes beleuchtet, der auch bestrahlt wird.
Auch bei der endovaskulären Brachytherapie mit einem in der Spitze eines Katheters angeordneten Beta- oder Gammastrahler (z.B. für eine intrakoronare Bestrahlung) ist beispielsweise aus der DE 10 2004 008 373 B3 bekannt, im Katheter eine opti¬ sche Beobachtungseinrichtung anzuordnen. Hierzu wird ein Bra- chytherapie-Katheter mit einem auf der Grundlage der optischen Kohärenztomographie (OCT, Optical Coherence Tomagraphy) arbeitenden OCT-Katheter zu einer Einheit integriert.
Wesentlich für den therapeutischen Erfolg ist, dass die von der Strahlungsquelle in ein Bestrahlungsgebiet außerhalb des Katheters abgestrahlten ionisierenden Strahlen weitgehend ausschließlich auf das zu behandelnde Gewebe, beispielsweise den Tumor, auftreffen, um eine möglichst geringe Belastung des daneben befindlichen gesunden Gewebes sicherzustellen. Dies erfordert eine präzise Positionierung des Bestrahlungs- gebietes, d.h. eine präzise Positionierung und Ausrichtung der Strahlungsquelle bzw. des Raumwinkels, in den die ioni¬ sierenden Strahlen austreten.
Weiterhin ist es bekannt Tumore oder Organe von innen mittels des After-Loading-Verfahrens ("Nachladeverfahren") zu behan¬ deln. Bei der After-Loading-Technik handelt es sich um ein Verfahren der lokalen Strahlentherapie, wobei in einem ersten Schritt leere Applikatoren (Kanülen, Kunststoffschlauche) di¬ rekt in den Tumor oder in den intrakavitären Raum gebracht werden. In einem zweiten Schritt erfolgt dann über ein Nachladegerät die Beladung mit verkapselten Radionukliden (kleine "Nadeln" aus Iridium 192). Die Radionuklide werden anschlie¬ ßend ferngesteuert in das Zielgebiet vorgeschoben. Diese Technik dient der genaueren Eingrenzung des bestrahlten Be- reiches sowie der gezielteren Verteilung der Strahlenenergie. Verglichen mit einer Radiumbestrahlung verkürzt sich die Behandlungsdauer um den Faktor 3,5. Darüber hinaus wird bei diesem Verfahren das medizinische Personal vor unnötiger Strahlenbelastung geschützt.
Problematisch dabei ist, dass sich der Kunststoffschlauch während der Behandlungsprozedur unbeabsichtigt verlagern kann, z.B. durch eine Bewegung des Patienten. Dies ist insbesondere bei einem Hohlorgan variabler Weite, beispielsweise dem Rektum, in dem sich der Kunststoffschlauch nur schlecht fixieren lässt, möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Strahlentherapiegerät zu schaffen, das eine einfach durchzuführen- de Therapie von malignen Tumoren mit einer gezielten Strahlendosisabgabe bei gleichzeitig geringer Strahlenbelastung des medizinischen Personals ermöglicht. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Strahlentherapiesystem zu schaffen, das eine Therapie von malignen Tumoren auf einfache Weise ermöglicht und eine geziel¬ te Strahlendosisabgabe gewährleistet, wobei gleichzeitig die Strahlenbelastung des medizinischen Personals gering gehalten wird.
Schließlich ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei malignen Tumoren ein einfach durchzuführendes Strahlenthera- pieverfahren zu schaffen, das eine gezielte Strahlendosisab¬ gabe bei gleichzeitig geringer Strahlenbelastung des medizinischen Personals ermöglicht.
Die Aufgabe wird für ein Strahlentherapiegerät erfindungsge- maß durch eine Endoskopiekapsel gemäß Anspruch 1 gelöst. Für ein Strahlentherapiesystem wird die Aufgabe durch ein Endo- skopie-System gemäß Anspruch 19 gelöst. Für ein Strahlentherapieverfahren wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 37 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
Die Endoskopiekapsel gemäß Anspruch 1 umfasst erfindungsgemäß ein Gehäuse, in dem wenigstens ein Magnetelement zur Naviga¬ tion mittels eines von einem externen Magnetsystem erzeugba- ren Magnetfeldes und wenigstens eine Strahlungsquelle ange¬ ordnet sind.
Das Endoskopie-System gemäß Anspruch 19 umfasst erfindungsge¬ mäß • eine Endoskopiekapsel, die ein Gehäuse aufweist, in dem wenigstens ein Magnetelement zur Navigation mittels ei¬ nes von einem externen Magnetsystem erzeugbaren Magnetfeldes und wenigstens eine Strahlungsquelle angeordnet sind, und • ein Magnetsystem zur Erzeugung des für die Navigation der Endoskopiekapsel erforderlichen Magnetfeldes, sowie • ein Ortungssystem für die Lokalisierung der Endoskopiekapsel . Das Verfahren gemäß Anspruch 37 zur Therapie mittels einer Endoskopiekapsel, umfasst erfindungsgemäß die folgenden Schritte: • Patientenlagerung in bzw. unter einem Magnetsystem,
• Zuführung einer Endoskopiekapsel (1), die ein Gehäuse aufweist, in dem wenigstens ein Magnetelement zur Navi¬ gation mittels eines von einem externen Magnetsystem erzeugbaren Magnetfeldes und wenigstens eine Strahlungs- quelle angeordnet sind,
• Navigation der Endoskopiekapsel (1) in ein zu untersu¬ chendes Gebiet in einem menschlichen oder tierischen Hohlorgan,
• Freisetzung einer von der Strahlungsquelle erzeugten ionisierenden Strahlung und
• Verlassen des Magnetsystems, oder
• Verlassen des Magnetsystems und
• Freisetzung einer von der Strahlungsquelle erzeugten ionisierenden Strahlung.
Gemäß der Erfindung ist die Strahlenquelle in einer magne¬ tisch navigierbaren Endoskopiekapsel integriert, die auch als Kapselendoskop bezeichnet wird. Eine derartige Endoskopiekap¬ sel ist beispielsweise aus der DE 101 42 253 Cl sowie aus der korrespondierenden US 2003/0060702 Al bekannt und wird dort als "Endoroboter" bzw. "endo-robot" bezeichnet. Der aus der DE 101 42 253 Cl bekannte Endoroboter kann mittels eines Mag¬ netfeldes, das von einem externen (d.h. außerhalb des Patienten angeordneten) Magnetsystem (Spulensystem) erzeugt wird, in einem Hohlorgan eines Patienten navigiert werden. Über ein integriertes System zur Lagekontrolle, das eine Positionsmes¬ sung des Endoroboters und eine automatische Regelung des Mag¬ netfeldes bzw. der Spulenströme umfasst, können automatisch Änderungen der Lage des Endoroboters im Hohlorgan des Patien- ten erkannt und kompensiert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel handelt es sich um ein miniaturisiertes medizinisches Gerät, das vorzugsweise vorgesehen ist für Strahlentherapien im Gastrointesti- naltrakt, vorrangig bei rektalem Zugang, wie bei Rektoskopien oder Koloskopien üblich. Der Einsatz in anderen Lumen als dem Gastrointestinaltrakt ist im Rahmen der Erfindung ebenfalls möglich. Ebenso ist der Zugang über eine andere natürliche Körperöffnung, beispielsweise über den Mund (orale Verabrei¬ chung der Endoskopiekapsel) , möglich. Auch eine künstliche, also operativ geschaffene Körperöffnung kann als Zugangsöff¬ nung für die Endoskopiekapsel dienen.
Durch die natürliche oder künstliche Zugangsöffnung wird die erfindungsgemäße Endoskopiekapsel über einen Applikator (Ka¬ nüle, starrer oder flexibler Kunststoffschlauch) direkt in den Tumor oder in den Hohlraum gebracht, wobei sich der Pati- ent vorzugsweise bereits im Magnetsystem befindet.
Die Zuführung der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel vom strahlengeschirmten Behälter durch den Applikator in das Zielgebiet erfolgt ferngesteuert mit mechanischen, pneumati- sehen und/oder hydraulischen Mitteln. Nach dem Eintritt der Endoskopiekapsel in das menschliche oder tierische Hohlorgan kann dann die Kapsel mittels des den Patienten umgebenden externen Magnetsystems magnetisch navigiert werden.
Ein unmittelbarer Kontakt des medizinischen Personals mit der strahlenden Endoskopiekapsel ist hierbei nicht erforderlich, da die Navigation der Endoskopiekapsel nach Anspruch 1 ferngesteuert, beispielsweise über Bedienelemente außerhalb des Behandlungsraumes, erfolgen kann.
Alternativ hierzu kann der Patient selbst die erfindungsgemä¬ ße Endoskopiekapsel aus einer strahlengeschirmten Verpackung entnehmen und sich oral verabreichen.
Durch die Erfindung ist eine gezielte Platzierung und Aus¬ richtung der Strahlungsquelle möglich, so dass eine optimale lokale Dosierung der ionisierenden Strahlung erreicht werden kann. Das maligne Gewebe im Zielgebiet kann dadurch optimal behandelt werden, wobei das benachbarte gesunde Gewebe ge¬ schont wird. Die Platzierung und Ausrichtung der Strahlungs¬ quelle kann durch Navigation der Endoskopiekapsel mittels ih¬ res kapselinternen Magnetelementes und des vom externen Mag- netsystem erzeugten Magnetfeldes erfolgen.
Mit der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel können auf einfa¬ che Weise Bereiche innerhalb eines menschlichen Hohlorgans erreicht werden, die mit einer endovaskulären Brachytherapie (Katheter, in dessen Spitze ein Beta- oder Gammastrahler angeordnet ist) nicht oder nur sehr schwer therapierbar sind.
Aufgrund der Navigationsmöglichkeit der Endoskopiekapsel, die ein integriertes Magnetsystem, also ein System mit einer La- gekontrolle und damit einer Positionsmessung der Endoskopie¬ kapsel, voraussetzt, kann bei der Erfindung jede Verschiebung der Strahlungsquelle, z.B. durch eine unbeabsichtigte Bewe¬ gung des Patienten oder durch eine unwillkürliche Bewegung des Hohlorgans, automatisch erkannt und kompensiert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung kommt kein medizinisches Personal mit der Strahlungsquelle in Berührung oder dieser gefährlich nahe, da die Zuführung der Endoskopiekapsel vom strahlengeschirmten Behälter in das Zielgebiet entweder fern- gesteuert erfolgt, oder der Patient selbst entnimmt die Endo¬ skopiekapsel aus der strahlengeschirmten Verpackung und verabreicht sich diese oral. Auch bei der eigentlichen Strahlentherapie ist das medizinische Personal von ionisierender Strahlung aus der Strahlungsquelle geschützt, da die Naviga- tion der Endoskopiekapsel ferngesteuert erfolgt.
Gegenüber der klassischen After-Loading-Technik ist die erfindungsgemäße Lösung wesentlich flexibler bei der Positionierung der Strahlungsquelle im Zielgebiet. Die vom Applika- tor (Kanüle, starrer oder flexibler Kunststoffschlauch) herzustellende Verbindung muss nur vom strahlengeschirmten Behälter über die Zugangsöffnung bis in das körperinnere Hohlorgan, nicht jedoch bis in das Zielgebiet, reichen. Die Nävi- gation der Strahlungsquelle zum Zielgebiet mit dem zu be¬ strahlenden malignen Gewebe erfolgt durch Fernsteuerung der Endoskopiekapsel . Dadurch können von der Strahlungsquelle auch Zielgebiete erreicht werden, die mit der konventionellen After-Loading-Technik nicht oder nur schwer erreichbar sind.
Im Rahmen vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung kann die Strahlungsquelle als Alphastrahler, als Betastrahler oder als Gammastrahler ausgebildet sein.
Wird als Strahlungsquelle ein Alphastrahler oder ein Beta¬ strahler verwendet, dann genügt für eine vorzugsweise vorge¬ sehene Abschirmung eine relativ dünne Schicht eines Schwerme¬ talls (z.B. Blei oder Cadmium) .
Bei einem Gammastrahler, wie Iridium 192, würde eine fast 5 mm dicke Bleischicht benötigt, um die Strahlungsintensität auf die Hälfte zu reduzieren. Da das Nutzgewicht der Endosko¬ piekapsel (Gesamtgewicht der Endoskopiekapsel minus Gewicht des Magnetelementes) nur wenige Gramm betragen darf, sind in diesem Fall den Abschirmmöglichkeiten, die zu einer merklichen Reduzierung der Strahlungsintensität führen, Grenzen gesetzt. Erfolgt die Zuführung der Endoskopiekapsel - wie oben beschrieben - über einen Applikator, dann sind die erzielba- ren Abschirmmöglichkeiten jedoch ausreichend.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Strahlungsquelle eine Abschirmung auf. Das bei Verwendung einer Abschirmung vorzugsweise bei Alphastrahlern und Beta- Strahlern notwendige Strahlenaustrittsfenster ist Teil der die Strahlungsquelle umgebenden Abschirmung und nicht Teil des bevorzugt aus einem biokompatiblen Kunststoffmaterial ge¬ fertigten Gehäuses der Endoskopiekapsel.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel weist die Abschirmung eine Blende auf, durch die das Strahlenaustrittsfenster in seiner Größe veränderbar ist. Diese Blende kann gemäß einer bevor- zugten Ausgestaltung als Drehblende ausgebildet sein. Die Be¬ tätigung der Blende kann beispielsweise durch einen kapselinternen Aktuator oder durch das von dem externen Magnetsystem erzeugbare Magnetfeld betätigt werden.
Durch das Strahlenaustrittsfenster ist der Austritt der ionisierenden Strahlung in eine bevorzugte Richtung möglich. Zusammen mit der erfindungsgemäß möglichen Navigation der Endo- skopiekapsel ist es dadurch möglich das maligne Gewebe im Zielgebietgezielt mit einer vorher festgelegten Strahlendosis zu bestrahlen. Die Dosierbarkeit der ionisierenden Strahlung kann hierbei durch eine Blende nochmals verbessert werden.
Durch die folgenden weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen können die Strahlentherapiemöglichkeiten nochmals erweitert bzw. verbessert werden.
Sind beispielsweise in der Endoskopiekapsel wenigstens eine Speichereinheit und/oder wenigstens eine Kommunikationsein- heit angeordnet, dann ist in vorteilhafter Weise eine von der Strahlungsquelle zu emittierende Strahlungsdosis als Funktion der Zeit ab Therapiebeginn in der Speichereinheit abspeicherbar und/oder durch die Kommunikationseinheit übermittelbar.
Weiterhin kann in vorteilhafter Weise eine von der Strahlungsquelle zu emittierende Strahlungsdosis in Abhängigkeit von Messwerten, die von einer Sensoreinrichtung ermittelbar sind, gemäß einem Vorgabewert bestimmt werden, wobei wenigs¬ tens ein Vorgabewert in wenigstens einer kapselinternen Spei- chereinheit und/oder in wenigstens einer externen Spei¬ chereinheit gespeichert ist.
Wenigstens ein Vorgabewert kann hierbei z.B. ein Steueralgo¬ rithmus und/oder ein Regelalgorithmus und/oder ein Tabellen- wert sein. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wenigstens ein Vorgabewert nach Zuführung (Verabreichung oder Einsetzung) der Endosko- piekapsel verfügbar ist.
Nachfolgend wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläu¬ tert, ohne die Erfindung jedoch auf das dargestellte Ausfüh¬ rungsbeispiel zu beschränken:
Figur 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Endosko- piekapsel,
Figur 2 ein Ablaufdiagramm für ein mit der Endoskopiekapsel gemäß Figur 1 mögliches Therapieverfahren.
In Figur 1 ist mit 1 ein im Rahmen der Erfindung mögliches Ausführungsbeispiel einer Endoskopiekapsel bezeichnet. Die Endoskopiekapsel 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das aus einem biokompatiblen Material gefertigt ist, welches gegen im Ma- gen-Darm-Trakt auftretende Verdauungssekrete resistent ist.
Die Endoskopiekapsel 1 umfasst weiterhin ein Magnetelement 3, das im Gehäuse angeordnet ist und im dargestellten Ausfüh¬ rungsbeispiel als Permanentmagnet ausgeführt ist. Das Magnet- element 3 (Permanentmagnet) ist bei der in Figur 1 gezeigten Ausgestaltung senkrecht zur Längsachse 4 der Endoskopiekapsel 1 magnetisiert . Die Magnetisierung ist durch einen Pfeil 22 gekennzeichnet. Im Rahmen der Erfindung ist jedoch auch eine Magnetisierung parallel zur Längsachse 4 der Endoskopiekapsel 1 möglich.
Durch das als Permanentmagnet ausgebildete Magnetelement 3 kann die Endoskopiekapsel 1 von außen durch ein Magnetfeld in einem Hohlorgan 5 (z.B. Dünndarm) navigiert werden. Bei die- sem Magnetfeld, das von einem in Figur 1 nicht dargestellten externen Magnetsystem (Navigationsmagnet) erzeugt wird, han¬ delt es sich üblicherweise um ein in einem Untersuchungsbe¬ reich erzeugtes 6D-Grund- und Gradientenfeld. Über ein integriertes System zur Lagekontrolle, das eine Po¬ sitionsmessung des Endoroboters 1 und eine automatische Rege¬ lung des Magnetfeldes bzw. der Spulenströme umfasst, können automatisch Änderungen der Lage des Endoroboters 1 im Hohlorgan 5 des Patienten erkannt und kompensiert werden.
Die Endoskopiekapsel 1 umfasst erfindungsgemäß eine Strah¬ lungsquelle 6, die ionisierende Strahlung 10 (beispielsweise Alpha- oder Beta-Strahlung) emittiert. Der Strahlungsquelle 6 ist in vorteilhafter Weise eine Abschirmung 7 mit einem Strahlenaustrittsfenster 8 zugeordnet. Das Strahlenaustritts¬ fenster 8 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zur Längsachse 4 der Endoskopiekapsel 1 angeordnet.
Das Strahlenaustrittsfenster 8 ist Teil der die Strahlungsquelle 6 umgebenden Abschirmung 7 und nicht Teil des Gehäuses 2, das für die ionisierende Strahlung transparent ist und be¬ vorzugt aus einem biokompatiblen Kunststoffmaterial besteht.
Das Strahlenaustrittsfenster 8 ist durch eine Blende 9 - im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Drehblende - in seiner Größe veränderbar, wobei das Strahlenaustrittsfenster 8 auch vollständig geöffnet oder geschlossen werden kann. Die Blende 9 kann hierbei entweder durch das vom externen Magnetsystem erzeugte Magnetfeld oder durch einen integrierten Ak- tuator betätigt werden.
Bei der in Figur 1 gezeigten Variante ist der Aktuator der Drehblende 9 als eine Kombination aus einem Miniatur-Elektro¬ motor 13 und einer Welle 14 sowie einem Zahnrad 15 ausge¬ führt. Der Miniatur-Elektromotor 13 wird aus einem im Gehäuse 2 der der Endoskopiekapsel 1 angeordneten Energiespeicher (in Figur 1 nicht dargestellt) gespeist. Anstelle eines Energie- Speichers kann der Miniatur-Elektromotor 13 auch mit einer
Induktionsspule (in Figur 1 ebenfalls nicht dargestellt) ver¬ koppelt sein, in die durch das externe Magnetsystem elektrische Energie eingekoppelt werden kann. Die von der Strahlungsquelle 6 emittierte ionisierende Strah¬ lung 10 (Strahlungsrichtung durch einen Pfeil gekennzeichnet) kann im dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht zur Längsachse 4 der Endoskopiekapsel 1, d.h. radial in ein durch die Form des Strahlenaustrittsfensters 8 definiertes, bei¬ spielsweise kegelförmiges Bestrahlungsgebiet 11, austreten. Das von der ionisierenden Strahlung 10 abgedeckte Bestrahlungsgebiet 11 (Zielgebiet mit malignem Gewebe) ist in Figur 1 durch Begrenzungslinien 12 kenntlich gemacht.
Das Strahlenaustrittsfenster 8 muss nicht unbedingt an der in Figur 1 dargestellten Stelle angeordnet sein. Im Rahmen der Erfindung ist es vielmehr auch möglich, das Strahlenaus- trittsfenster 8 an einer anderen Stelle anzuordnen, so dass die von der Strahlungsquelle 6 emittierte ionisierende Strah¬ lung 10 schräg zur Längsachse 4 der Endoskopiekapsel 1 ab¬ strahlt. Gegebenenfalls muss die Anordnung der Strahlungs¬ quelle 6 innerhalb der Endoskopiekapsel 1 entsprechend ange- passt werden.
Durch die Navigation (rotatorische und/oder translatorische Bewegungen) der Endoskopiekapsel 1 in Verbindung mit der Variation der Öffnung der Blende 9 lässt sich das Zielgebiet 11, das das maligne Gewebe enthält, gezielt mit einer festge¬ legten Dosis der ionisierenden Strahlung 10 behandeln.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Endoskopiekapsel 1 bei geschlossener Blende 9 zum Be- Strahlungsgebiet 11 (Zielgebiet) navigiert und erst im Ziel¬ gebiet 11 wird die Blende 9 geöffnet und dadurch das maligne Gewebe bestrahlt. Nach Beendigung der Bestrahlung wird die Blende 9 geschlossen und schützt dadurch den Patienten vor weiterer ionisierender Strahlung 10, die therapeutisch nicht erforderlich ist. Die Endoskopiekapsel 1 verlässt anschlie¬ ßend mit geschlossener Blende 9 das Zielgebiet 11 im mensch¬ lichen oder tierischen Hohlorgan 5 und wird entweder durch die natürliche Darmperistaltik ausgeschieden oder mit Mitteln bzw. Maßnahmen, die ähnlich denen zur Zuführung der Endosko- piekapsel 1 sind, aktiv aus dem Hohlorgan 5 entfernt.
Die in Figur 1 dargestellte Endoskopiekapsel 1 enthält wei- terhin eine Kommunikationseinheit, die aus Gründen der Über¬ sichtlichkeit nicht dargestellt ist. Durch die Kommunikati¬ onseinheit (Transceiver) können über eine ebenfalls in Figur 1 nicht gezeigte Antenne Messdaten nach außen gesendet werden und Steuersignale, beispielsweise für die Steuerung des Mini- atur-Elektromotors 13 zur Betätigung der Blende 9, empfangen werden. Außerdem kann ein Datenaustausch innerhalb der Endoskopiekapsel 1 vorgenommen werden.
Die in Figur 1 dargestellte Endoskopiekapsel 1 umfasst wei- terhin eine Sensoreinrichtung 16 zur Detektion medizinisch relevanter Daten. Die Sensoreinrichtung 16 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als optische Sensoreinrichtung ausge¬ führt und umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Kamerafenster 17, das zumindest teilweise als Linse 21 (Ob- jektiv) ausgeführt ist. Weiterhin umfasst die optische Sen¬ soreinrichtung 16 einen hinter dem Kamerafenster 17 und der Linse 21 liegenden CCD-Chip 18 (Videokamera) sowie ebenfalls zwei hinter dem Kamerafenster 17 liegende Leuchtdioden 19 und 20. Durch den CCD-Chip 18 werden Bilder von der Umgebung, al- so von der Innenwand des menschlichen oder tierischen Hohlorgans 5 aufgenommen. Im Rahmen der Erfindung kann als Videokamera anstelle des CCD-Chips 18 auch ein CMOS-Bauteil verwen¬ det werden. Der von der Videokamera 18 maximal erfassbare Be¬ obachtungsbereich 23 erstreckt sich bis zu den Begrenzungsli- nien 24 und ist im Wesentlichen von der Größe und dem Aufbau des Kamerafensters 17 und der Ausgestaltung der Linse 21 ab¬ hängig.
Die von der Sensoreinrichtung 16 detektierten medizinisch re- levanten Daten werden in einer kapselinternen Speichereinheit (nicht dargestellt) gespeichert, gegebenenfalls in einer kap¬ selinternen Prozessoreinheit (ebenfalls nicht dargestellt) verarbeitet und bei Bedarf über die Kommunikationseinrichtung und die Antenne an eine externe Bildverarbeitungseinheit ge¬ geben. Dadurch kann die korrekte Ausrichtung der Endoskopie- kapsel 1 optisch kontrolliert werden. Dabei kann das Bestrah¬ lungsgebiet 11 der Strahlungsquelle 6 im Videobild eingeblen- det werden, z.B. als farbiger Rahmen, um der Bedienperson eine Hilfestellung bei der Navigation des Endoroboters 1 zu ge¬ ben. Diese optische Darstellung kann in vorteilhafter Weise mit einem Verfahren zur Darstellung des malignen Gewebes im Zielgebiet 11, beispielsweise durch spezielle Färbungen, kom- biniert werden.
Die Navigation der Endoskopiekapsel 1 kann an einer Bedienkonsole von einer Person manuell, beispielsweise über einen so genannten "Joystick", vorgenommen werden. Die Bedienperson gibt hierbei eine Soll-Bewegungsrichtung und eine Soll- Geschwindigkeit manuell vor.
Im Rahmen der Erfindung kann die Navigation der Endoskopiekapsel auch automatisch, also entlang einer vorgegebenen Tra- jektorie und/oder mit einer automatischen Erkennung des weiteren Verlaufs des Hohlorgans 5, erfolgen. In diesem Fall wird zunächst die ideale Dosisverteilung der ionisierenden Strahlung an einem 3D-Modell ermittelt, das mit einem bildge¬ benden Verfahren (z.B. Computertomographie) erstellt wurde. Ausgehend von diesem 3D-Modell werden die Bewegungsbahn des Endoroboters 1 und/oder die Verweildauer des Endoroboters 1 im Zielgebiet 11 derart berechnet, dass eine optimale Dosis¬ verteilung der ionisierenden Strahlung 10 erzielt wird. Die Navigation (Bewegungsbahn und Verweildauer) wird damit auto- matisiert, d.h. softwaregesteuert, durchgeführt, wobei manu¬ elle Eingriffsmöglichkeiten durch eine Bedienperson möglich sein sollten.
Um die Position der Endoskopiekapsel 1 auf einfache Weise kontrollieren zu können und eine automatische Navigation zu erleichtern, können geeignete Markierungen (Marker, Signalgeber) in das Zielgebiet 11 eingebracht werden. Hierfür kommen sowohl optische als auch chemische Markierungen in Frage, die über die eingebaute Videokamera 18 (CCD-Chip) und/oder andere optische oder chemische Sensoren erkannt werden können.
Auch andere Markierungen, die beispielsweise über externe bildgebende Verfahren, z.B. Röntgenbildgebung, oder von dem Positionserkennungssystem der Endoskopiekapsel 1 detektiert werden können, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich.
Das Setzen der Markierungen im Zielgebiet 11 kann sowohl über klassische Verfahren (z.B. Katheterendoskopie) als auch durch eine weitere Endoskopiekapsel erfolgen, mit der das Zielge¬ biet 11 des Hohlorgans 5 vorab untersucht wurde.
Die Endoskopiekapsel 1 kann darüber hinaus zusätzlich mit we¬ nigstens einer Fixierungsvorrichtung ausgestattet sein, durch die die Endoskopiekapsel 1 im Zielgebiet 11 fixierbar ist. Durch eine derartige Fixierung wird die Effektivität der Be¬ strahlung nochmals verbessert, da automatische oder manuelle Eingriffe zur Positionskorrektur während der Bestrahlung verringert werden.
Eine derartige Fixierungsvorrichtung für eine Endoskopiekap¬ sel kann beispielsweise als Anker, Clip oder Greifer ausge- bildet sein. Eine als Clip oder Greifer ausgebildete Fixie¬ rungseinrichtung, die in der deutschen Patentanmeldung 10 2005 026 891.9 beschrieben ist, löst sich nach wenigen Tagen ab und die Endoskopiekapsel wird durch die Darmperistaltik auf natürlichem Weg ausgeschieden.
Für bestimmte Anwendungen kann der Einsatz eines separaten Strahlungsdetektors sinnvoll sein, der die integrale Strah¬ lungsdosis oder den aktuellen Beschuss durch die ionisierende Strahlung an die Endoskopiekapsel 1 oder eine zusätzliche Steuereinheit meldet. Bei Erreichen einer vorgegebenen Strahlungsdosis wird dann das Strahlenaustrittsfenster 8 durch Verstellung der Blende 9 geschlossen. Der Strahlungsdetektor kann beispielsweise außerhalb des Körpers des Patienten, z.B. an einem Gürtel, befestigt werden. Alternativ kann der Strahlungsdetektor auch in einer weiteren Endoskopiekapsel angeordnet sein, die temporär im Zielgebiet 11 oder in der Nähe des Zielgebietes 11 verankert werden kann.
In Figur 2 ist ein Ablaufdiagramm für ein mit der Endoskopiekapsel 1 gemäß Figur 1 mögliches Strahlentherapieverfahren dargestellt. Das Therapieverfahren beginnt nach abgeschlosse¬ ner Diagnose (beispielsweise malignes Gewebe im Dünndarm) und umfasst die folgenden Schritte:
Verfahrensschritt I:
Patientenlagerung in bzw. unter einem Magnetsystem,
Verfahrensschritt II:
Zuführung (orale Verabreichung, Einsetzung) einer Endoskopiekapsel 1, die ein Gehäuse 2 aufweist, in dem wenigstens ein Magnetelement 3 zur Navigation mittels eines von einem externen Magnetsystem erzeugbaren Magnetfeldes und wenigstens eine Strahlungsquelle 6 für eine Strahlentherapie angeordnet sind,
Verfahrensschritt III:
Navigation der Endoskopiekapsel 1 in ein Bestrahlungsgebiet 11 in einem menschlichen oder tierischen Hohlorgan 5,
Verfahrensschritt IV:
Freisetzung einer von der Strahlungsquelle 6 erzeugten ionisierenden Strahlung 10 und
Verfahrensschritt V:
Verlassen des Magnetsystems,
Verfahrensschritt VI:
Entnahme oder Ausscheidung der Endoskopiekapsel 1
oder
Verfahrensschritt V: Verlassen des Magnetsystems und
Verfahrensschritt IV:
Freisetzung einer von der Strahlungsquelle 6 erzeugten ioni- sierenden Strahlung 10,
Verfahrensschritt VI:
Entnahme oder Ausscheidung der Endoskopiekapsel 1.

Claims

Patentansprüche
1. Endoskopiekapsel (1) mit einem Gehäuse (2), in dem wenigs¬ tens ein Magnetelement (3) zur Navigation mittels eines von einem externen Magnetsystem erzeugbaren Magnetfeldes und wenigstens eine Strahlungsquelle (6) angeordnet sind.
2. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 1, bei der die Strah¬ lungsquelle (6) eine Abschirmung (7) mit wenigstens einem Strahlenaustrittsfenster (8) aufweist.
3. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 2, bei der das Strah¬ lenaustrittsfenster (8) eine Blende (9) aufweist, durch die das Strahlenaustrittsfenster (8) in seiner Größe veränderbar ist.
4. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 3, bei der die Blende (9) als Drehblende ausgebildet ist.
5. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 3 oder 4 , bei der die Blende (9) durch einen kapselinternen Aktuator (13,14,15) betätigbar ist.
6. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 3 oder 4 , bei der die Blende (9) durch das von dem externen Magnetsystem erzeugbare
Magnetfeld betätigbar ist.
7. Endoroboter (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem im Gehäuse (2) wenigstens eine Speichereinheit und/oder wenigstens eine Kommunikationseinheit angeordnet sind.
8. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 7, bei der eine von der Strahlungsquelle (6) zu emittierende Strahlungsdosis als Funktion der Zeit ab Therapiebeginn in der Speichereinheit abspeicherbar und/oder durch die Kommunikationseinheit übermittelbar ist.
9. Endoskopiekapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der eine von der Strahlungsquelle (6) zu emittierende Strahlungsdosis in Abhängigkeit von Messwerten, die von einer Sensoreinrichtung (16) ermittelbar sind, gemäß einem Vorgabe- wert bestimmbar ist.
10. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 9, bei der wenigstens ein Vorgabewert in wenigstens einer kapselinternen Spei¬ chereinheit und/oder in wenigstens einer externen Spei- chereinheit gespeichert ist.
11. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 10, bei der wenigstens ein Vorgabewert ein Steueralgorithmus und/oder ein Regelalgo¬ rithmus und/oder ein Tabellenwert ist.
12. Endoskopiekapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der wenigstens ein Vorgabewert nach Zuführung (Verabrei¬ chung oder Einsetzung) der Endoskopiekapsel (1) verfügbar ist .
13. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 1, bei der die Strah¬ lungsquelle (6) als Alphastrahler ausgebildet ist.
14. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 1, bei der die Strah- lungsquelle (6) als Betastrahler ausgebildet ist.
15. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 1, bei der die Strah¬ lungsquelle (6) als Gammastrahler ausgebildet ist.
16. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 1, die wenigstens eine Fixierungsvorrichtung zur Verankerung im Gewebe eines menschlichen oder tierischen Hohlorgans (5) aufweist.
17. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 16, bei der die Veran- kerung der Fixierungsvorrichtung nach einer vorgebbaren Zeit mechanisch lösbar ist.
18. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 16, bei der die Veran¬ kerung der Fixierungsvorrichtung selbsttätig biokompatibel auflösbar ist.
19. Endoskopie-System mit
• einer Endoskopiekapsel (1) , die ein Gehäuse (2) auf¬ weist, in dem wenigstens ein Magnetelement (3) zur Navi¬ gation mittels eines von einem externen Magnetsystem erzeugbaren Magnetfeldes und wenigstens eine Strahlungs- quelle (6) angeordnet sind, und
• einem Magnetsystem zur Erzeugung des für die Navigation der Endoskopiekapsel (1) erforderlichen Magnetfeldes, sowie
• einem Ortungssystem für die Lokalisierung der Endosko- piekapsel (1) .
20. Endoskopie-System nach Anspruch 19, bei der die Strahlungsquelle (6) eine Abschirmung (7) mit wenigstens einem Strahlenaustrittsfenster (8) aufweist.
21. Endoskopie-System nach Anspruch 20, bei der das Strahlenaustrittsfenster (8) eine Blende (9) aufweist, durch die das Strahlenaustrittsfenster (8) in seiner Größe veränderbar ist.
22. Endoskopie-System nach Anspruch 21, bei der die Blende (9) als Drehblende ausgebildet ist.
23. Endoskopie-System nach Anspruch 21 oder 22 , bei der die Blende (9) durch einen kapselinternen Aktuator (13,14,15) be- tätigbar ist.
24. Endoskopie-System nach Anspruch 21 oder 22 , bei der die Blende (9) durch das von dem externen Magnetsystem erzeugbare Magnetfeld betätigbar ist.
25. Endoskopie-System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem im Gehäuse (2) wenigstens eine Speichereinheit und/oder wenigstens eine Kommunikationseinheit angeordnet sind.
26. Endoskopie-System nach Anspruch 25, bei der eine von der Strahlungsquelle (6) zu emittierende Strahlungsdosis als Funktion der Zeit ab Therapiebeginn in der Speichereinheit abspeicherbar und/oder durch die Kommunikationseinheit übermittelbar ist.
27. Endoskopie-System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der eine von der Strahlungsquelle (6) zu emittierende Strahlungsdosis in Abhängigkeit von Messwerten, die von einer Sensoreinrichtung (16) ermittelbar sind, gemäß einem Vorgabewert bestimmbar ist.
28. Endoskopie-System nach Anspruch 27, bei der wenigstens ein Vorgabewert in wenigstens einer kapselinternen Spei¬ chereinheit und/oder in wenigstens einer externen Spei¬ chereinheit gespeichert ist.
29. Endoskopie-System nach Anspruch 28, bei der wenigstens ein Vorgabewert ein Steueralgorithmus und/oder ein Regelalgo¬ rithmus und/oder ein Tabellenwert ist.
30. Endoskopie-System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der wenigstens ein Vorgabewert nach Zuführung (Verabrei¬ chung oder Einsetzung) der Endoskopiekapsel (1) verfügbar ist .
31. Endoskopie-System nach Anspruch 19, bei der die Strahlungsquelle (6) als Alphastrahler ausgebildet ist.
32. Endoskopie-System nach Anspruch 19, bei der die Strahlungsquelle (6) als Betastrahler ausgebildet ist.
33. Endoskopie-System nach Anspruch 19, bei der die Strahlungsquelle (6) als Gammastrahler ausgebildet ist.
34. Endoskopie-System nach Anspruch 19, die wenigstens eine Fixierungsvorrichtung zur Verankerung im Gewebe eines menschlichen oder tierischen Hohlorgans (5) aufweist.
35. Endoskopie-System nach Anspruch 34, bei der die Verankerung der Fixierungsvorrichtung nach einer vorgebbaren Zeit mechanisch lösbar ist.
36. Endoskopie-System nach Anspruch 34, bei der die Veranke- rung der Fixierungsvorrichtung selbsttätig biokompatibel auf¬ lösbar ist.
37. Verfahren zur Therapie mittels einer Endoskopiekapsel, umfassend die folgenden Schritte: • Patientenlagerung in bzw. unter einem Magnetsystem,
• Zuführung einer Endoskopiekapsel (1), die ein Gehäuse (2) aufweist, in dem wenigstens ein Magnetelement (3) zur Navigation mittels eines von einem externen Magnetsystem erzeugbaren Magnetfeldes und wenigstens eine Strahlungsquelle (6) für eine Strahlentherapie angeord¬ net sind,
• Navigation der Endoskopiekapsel (1) in ein Bestrahlungs¬ gebiet (11) in einem menschlichen oder tierischen Hohlorgan (5) , • Freisetzung einer von der Strahlungsquelle (6) erzeugten ionisierenden Strahlung (10) und
• Verlassen des Magnetsystems,
• Entnahme oder Ausscheidung der Endoskopiekapsel (1), oder • Verlassen des Magnetsystems und
• Freisetzung einer von der Strahlungsquelle (6) erzeugten ionisierenden Strahlung (10),
• Entnahme oder Ausscheidung der Endoskopiekapsel (1).
38. Verfahren nach Anspruch 37, umfassend die folgenden Schritte:
• Erfassung von medizinisch relevanten Daten mittels einer Sensoreinrichtung (16)
39. Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, umfassend die folgenden Schritte:
• Fixierung der Endoskopiekapsel (1) im Gewebe des mensch- liehen oder tierischen Hohlorgans (5) .
PCT/EP2007/050794 2006-03-28 2007-01-26 Endoskopiekapsel, endoskopie-system und verfahren zur therapie WO2007110259A1 (de)

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DE102006014339A DE102006014339A1 (de) 2006-03-28 2006-03-28 Endoskopiekapsel sowie Endoskopie-System und Verfahren zur Therapie mittels einer Endoskopiekapsel
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