DE3011322A1 - Einrichtung zur mikrowellenbehandlung von koerpergewebe - Google Patents

Einrichtung zur mikrowellenbehandlung von koerpergewebe

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DE3011322A1 DE19803011322 DE3011322A DE3011322A1 DE 3011322 A1 DE3011322 A1 DE 3011322A1 DE 19803011322 DE19803011322 DE 19803011322 DE 3011322 A DE3011322 A DE 3011322A DE 3011322 A1 DE3011322 A1 DE 3011322A1
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Description

US-Ser.No. 23,393 21. März 1980
AT: 23. März 1979 RCA 73049/Dr.v.B/Ro.
RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)
Einrichtung zur Mikrowellenbehandlung von Körpergewebe.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung" gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere eine Einrichtung zur therapeutischen oder hyperthermischen Behandlung einer Drüse. Die Einrichtung gemäß der Erfindung eignet sich besonders für die Hyperthermie-Behandlung der Vorsteherdrüse, wofür ein unregelmäßig geformter, in das Rektum eines männlichen Patienten einführbarer Mikrowellenapplikator vorgesehen wird.
Es ist bekannt, Karzinome durch Erhöhen ihrer Temperatur auf etwa 43 0C zu behandeln. Diese Behandlung wird als "Hyperthermie" bezeichnet. Eine Art der Hyperthermie-Behandlung arbeitet mit Mikrowellenenergie. Die Temperatur von Gewebe, das mit Mikrowellenenergie bestrahlt wird, ist eine Funktion der Leistung oder Intensität des auf das Körpergewebe zur Einwirkung gebrachten Mikrowellensignals. Die Eindringtiefe von Mikrowellen im Gewebe ist im allgemeinen eine direkte Funktion des Gewebetyps und eine inverse Funktion der Frequenz der zur Einwirkung gebrachten Mikrowellen. Die Abmessungen und die Form des bestrahlten Volumens oder Bereiches des Gewebes hängen von diesen Parametern ab, also der Art des Gewebes und der Frequenz der Mikrowellen, ferner von der Strahlungsverteilung des Mikrowellensignals.
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Die Mikrowellenbestrahlung kann hinsichtlich der Erhöhung der Temperatur eines Gewebebereiches oder -volumens gesteuert werden. Man strebt dabei an, die Temperatur eines gewünschten, zu behandelnden Gewebebereiches in den Hyperthermie-Bereich zu erhöhen und gleichzeitig das keiner Behandlung bedürftige Gewebe in der Umgebung des zu behandelnden Gewebebereiches nach Möglichkeit wenigstens annähernd auf der normalen Körpertemperatur zu halten.
Aus der DE-OS 28 27 003 ist eine Einrichtung zur Mikrowellenbehandlung von subkutanem Gewebe bekannt, bei der die Mikrowellen durch die Oberfläche des Körpers hindurch zur Einwirkung gebracht werden. Wenn das zu behandelnde subkutane Gewebe jedoch ein beträchtliches Volumen hat und sich im unteren Teil des Unterleibes des Körpers befindet, kann häufig nicht genügend Mikrowellenenergie durch die Körperoberfläche hindurch auf den zu behandelnden Gewebebereich, wie die Vorsteherdrüse oder Prostata zur Einwirkung gebracht werden, um die Temperatur dieses Gewebebereiches auf den Hyperthermie-Bereich zu erhöhen.
Man hat nun auch festgestellt, daß die gleichzeitige Anwendung einer Hyperthermie- und Radiotherapie-Behandlung von Vorteil sein kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die Mikrowellen auch auf relativ tief im Inneren bestimmter Körperregionen liegende Gewebebereiche mit gutem Wirkungsgrad zur Einwirkung gebracht werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die vorliegende Erfindung betrifft also eine mit Mikrowellen arbeitende Einrichtung zur therapeutischen und hyperthermischen Behandlung von gewünschten Gewebebereichen im Körper eines Lebewesens, wie eines Menschens oder eines Tieres, insbesondere Warmblüters. Bei dem zu behandelnden Körpergewebe kann es sich um ein inneres Organ handeln, wie die männlicheVorSteherdrüse. Die Einrichtung enthält eine Mikrowellenquelle, welche ein Mikrowellensignal vorgegebener Amplitude und Frequenz liefert, sowie eine Vorrichtung zum Erwärmen des gewünschten· Gewebebereiches durch die Mikrowellen, die von der Mikrowellenquelle sowohl auf das gewünschte Körpergewebe als auch auf Körpergewebe, das diesen benachbart ist, einwirken.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Erwärmungsvorrichtung eine strahlende Sonde und eine Anordnung zur gezielten oder bevorzugten Erhöhung der Erwärmungswirkung in dem gewünschten Gewebebereich im Vergleich zu dem benachbarten Gewebe. Die bevorzugte oder gezielte Erwärmung wird insbesondere dadurch bewirkt, daß man die strahlende Sonde derart in einem dielektrischen Medium anordnet, daß das von der Sonde ausgehende Mikrowellen-Strahlungsfeld in Richtung des gewünschten Gewebebereiches intensiver ist als in Richtung auf das benachbarte Gewebe, das keiner Mikrowellenbehandlung bedarf.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 2, 2a und 2b verschiedene Darstellungen eines zu der Einrichtung gemäß Fig. 1 gehörigen Applikators;
Fig. 3 eine Stirnansicht des Applikators mit bestimmten Bemes sung sangaben;
Fig. 4 eine Seitenansicht des Applikators mit einer Drossel und einem unabgeschirmten Leiterende, die zusammen als Strahler
wirken;
Fig. 5 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Steueranordnung für die Einreichung gemäß Fig. 1;
Fig. 6a und 6b Temperaturverteilungen, wie sie mittels des
in Fig. 6c dargestellten Applikators in durchgetriebenen Rindfleisch erzeugt werden;
Fig. 7 eine Schnittansicht, die die Position des Applikators
im Rektum und in Bezug auf die Vorsteherdrüse zeigt, und
Fig. 8 die Anwendung des Applikators bei einem mit einem männlichen Hund durchgeführten Versuch.
Die symbolischen Darstellungen und relative Lage der in Fig. 1 dargestellten Organe eines menschlichen Körpers, wie der Vorsteherdrüse 66, des Penis 60, der Harnblase 68, des Rektum 48, des Anus 59, der Harnröhre 64 und der Samenleiter 62 sind nur
grob schematisch zum Zwecke der Erläuterung der Erfindung dargestellt. Die tatsächlichen Verhältnisse können jedem Anatomiebuch entnommen werden, z.B. dem Buch von Henry Gray "Anatomy", 1977, Verlag Bounty Books, N.Y., V.St.A.
Das Kolon 49 ist der Teil des Darmes, der sich vom Blinddarm
(nicht dargestellt) bis zum Rektum 48 erstreckt. Die Vorsteherdrüse oder Prostata 66 ist das männliche Organ, das sich unten
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an der Harnblase 68 befindet und den oberen Teil eines Körperkanales umgibt, der als Harnröhre 64 bezeichnet wird. Die Harnröhre 64 leitet den Harn von der Harnblase 68 sowie die Samenflüssigkeit von den Samenleitern 62 aus dem Körper heraus. Der Arzt weiß, daß die Prostata durch den Anus 59 des Rektum 48 für eine Untersuchung zugänglich ist. Der untersuchende Arzt führt ein Instrument oder seinen Finger durch den Anus 59 ein und kann durch Palpation eines Teiles der Prostata 66 feststellen, ob diese vergrößert ist oder nicht. Bei der vorliegenden Erfindung kann von der Zugänglichkeit der Prostata 66 durch den Anus 59, das Rektum 48 und das Kolon 49 Gebrauch gemacht werden, indem man einen Applikator 80 einführt, mit dem die Prostata 66 durch eine entsprechende Abstrahlung der Mikrowellenenergie bevorzugt bestrahlt werden kann. Dem Applikator wird die abzustrahlende elektromagnetische Energie entsprechend einem Mikrowellensignal 16 von einer Mikrowellenquelle 10 zugeführt. Das Mikrowellensignal 16 wird in Richtung eines Pfeiles 14 über einen Koaxialanschluß 12, ein Koaxialkabel 15 und einen Koaxialanschluß 18 zu einer Regel- oder Steueranordnung 20 übertragen. Von der Steueranordnung 20 wird das Mikrowellensignal 16 in Richtung eines Pfeiles 26 über einen Koaxialanschluß 22, ein Koaxialkabel 24 und einen Koaxialanschluß 86 zum Applikator 80 übertragen. Das Mikrowellensignal 16 wird dann von der Verbindung eines unabgeschirmten Endes 84 und einer Drossel 82 des Applikators 80 in Richtung auf die Prostata abgestrahlt, um dort Wärme für eine therapeutische und hyperthermische Behandlung der Prostata 66 zu erzeugen, wie noch genauer erläutert werden wird.'
Zum Messen der Erwärmung, die durch das Mikrowellensignal 16 in dem bestrahlten Bereich erzeugt wird, ist mindestens ein Temperaturfühler vorgesehen, z.B. Thermoelemente 100, 104 und 106. Gewünschtenfalls kann, wie Fig. 1 zeigt, ein Thermoelement 102 durch den Penis 60 und die Harnröhre 64 in die Mitte der
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Prostata 66 eingeführt werden. Wie noch erläutert werden wird, kann die durch das bestrahlende Mikrowellensignal 16 erhöhte Temperatur der Prostata 66 mit vernünftiger Genauigkeit auch ohne Verwendung des Thermoelements 102 aus empirischen Daten ermittelt werden, welche bei Versuchen mit Thermoelementen 100, 104 und 106 gewonnen wurden, die auf bzw. im Applikator 80 angeordnet sind. Zuerst soll jedoch die Anordnung des Thermoelements 102 im mittleren Teil der Prostata 66 beschrieben werden: Um das Thermoelement 102 in den mittleren Teil der Prostata 66 einzusetzen wird ein üblicher Katheter 110 durch den Penis 60 bis zur Harnblase 68 in die Harnröhre 64 eingeführt. Als Katheter 110 kann z.B. ein Acmix-Katheter-Typ 5CC, Größe 16FR der Firma American Latex Corporation, die zur A.C.M.I. Sullivan Indiana, V.St.A. gehört, verwendet werden. Der Katheter 110 wird in üblicher Weise durch die Harnröhre in die Harnblase 68 eingesetzt. Der Ballon am Ende des Katheters wird dann mit 5 cm Luft mittels einer in Verbindung mit dem Katheter 110 verwendeten Spritze aufgeblasen. Dann wird der Katheter 110 bis zum Hals der Harnblase 68 zurückgezogen, bis der aufgeblasene Teil des Katheters 11O ein weiteres Zurückweichen in die Harnröhre 64 verhindert. Das Thermoelement 102 wird dann in den Katheter 11O bis zu einer Stelle im Abstand von 3 cm vom aufgeblasenen Teil des Katheters 110 eingeführt. Der Abstand von 3 cm gewährleistet, daß sich das Thermoelement 102 in der Mitte der Prostata 66 befindet und die Umgebungstemperatur der Prostata 66 mißt, die durch das vom Applikator 80 abgestrahlte Mikrowellensignal erhöht worden ist.
Die Fig. 2, 2a und 2b zeigen verschiedene, teilweise geschnittene Ansichten des unregelmäßig geformten Endes des Applikators 80, der aus einem glatten dielektrischen Material 85, wie PTFE besteht. Der Applikator 80 hat ein wulst- oder kolbenförmiges Ende 89 unregelmäßiger Form, wie die Seitenansicht
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in Fig. 2a und die Stirnansicht in Fig. 2b zeigen. Weitere Einzelheiten des unregelmäßig geformten Endes 89 des Applikators 80 sind aus Fig. 3 ersichtlich: Der unregelmäßig geformte Kolben 89 hat einen oberen Abschnitt 92 mit einem schmaleren Teil und einen unteren Abschnitt 93 mit einem weiteren Teil, Radien 98 (R-) und 96 (R3) sowie Durchmesser (D1) und 95 (D„). Der Radius 98 hat einen typischen Wert von R1 = 0,635 cm, ein typischer Wert für den Radius 96 ist R2 = 1,270 cm. Die Höhenabmessung 94 (D1) hat einen typischen Wert von 2,54 cm während der Durchmesser 95 (D^) in Breitenrichtung einen typischen Wert von etwa 2,29 cm hat. Die für die Radien 96 und 98 sowie die Durchmesser 94 und 95 angegebenen Werte gelten für einen Mann normaler Größe. Selbstverständlich können sie in der Praxis entsprechend den Abmessungen des Rektums48 und KoIoie 49 des einer Hyperthermie-Behandlung zu unterwerfenden Körpers abgeändert werden. Es sei ferner bemerkt, daß eine Verringerung der Abmessungen des Applikators die mögliche Bestrahlung verhindert, wenn der Applikator 80 in eine Körperhöhlung, wie das Rektum 4 8 und Kolon 49 eingeführt wird.
Der Applikator 80 weist, wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist, einen Anschluß 86 sowie ein Koaxialkabel 97 mit einem Außenleiter 88 und einem Innenleiter 90 auf. Der Außenleiter hat einen typischen Außendurchmesser von 0,635 cm. Der Außenleiter 88 besteht aus einem halbstarren, elektrisch leitfähigen Material, wie Kupfer. Der Anschluß 86 ist ein geeigneter Mikrowellenanschluß, z.B. eine Koaxial-Schraub- oder Steckverbindung, z.B. ein Präzisions-Koaxialkabelverbinder Model 1511 der Firma Weinschel Engineering Inc., Gaithersburg, Md, V.St.A. Zwischen dem Außenleiter 88 und dem Innenleiter 90 des Koaxialkabels befindet sich ein dielektrisches Material 87, wie PTFE. Als Koaxialkabel 97 kann ein übliches Mikrowellenkabel, wie ein Kabel des Typs UT-25OA der Firma Uniform Tubes, Inc., Collegeville, Pa, V.St.A., verwendet werden. Im Inneren des
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kolbenförmigen Teiles 89 des Applikators befindet sich eine Drossel 82 und ein unabgeschirmtes Ende 84 des Innenleiters. Die Drossel 82 ist durch eine Lötung 83 fest mit dem Außenleiter 88 verbunden. Das unabgeschirmte Ende 84 erstreckt sich eine Strecke 114 von der Lötverbindung 83 in Richtung auf das distale oder vordere Ende des kolbenförmigen Körpers 89. Die Drossel 82 reicht von der Lötverbindung 83 eine Strecke 112 in Richtung auf das Anschlußende des Koaxialkabels 97 in den kolbenförmigen Teil 89 hinein. Der Außenleiter 88 des Koaxialkabels 97 ist von dem als Drossel 82 dienenden Leitungsabschnitt mit Ausnahme bei der Lötverbindung 83 durch ein dielektrisches Material 116, wie PTFE, isoliert, so daß die Drossel nur an der nicht isolierten Verbindungsstelle 83 mit dem Außenleiter 88 in Berührung steht. Das unabgeschirmte Ende 84, das sich längs des mittleren Teiles des oberen Abschnitts 92 im Kolbenende 89 erstreckt, hat eine Länge entsprechend der Strecke und die Drossel 82 hat eine Länge entsprechend der Strecke derart, daß sie einen Halbwellen-Dipol-Strahler mit einer Speisestelle an der Verbindung 8 3 zum Abstrahlen des Mikrowellensignals 16 bilden. Die Strecken 112 und 114 sind gleich λ /4, wobei λ durch die folgende Gleichung definiert ist:
λ = (D
Cj f ^ ε
wobei c die Vakuumlichtgeschwindigkeit (3x10 m/s), f die Mikrowellenfrequenz in Hertz und ε die Dielektrizitätskonstante des Mediums 87, z.B. PTFE ist, das sich zwischen dem Innenleiter 90 und dem Außenleiter 88 befindet. Aus der Gleichung (1) errechnet sich für einen typischen Wert der Mikrowellenfrequenz f = 2,45 GHz eine Strecke 112 und 114 gleich jeweils 2,11 cm. Die Drossel 82 wird durch eine hohle Metallhülse gebildet, die bei einem Außendurchmesser des Außenleiters 88 von 0,635 cm einen Innendurchmesser von 0,704 cm haben kann und den Außenleiter umgibt. Der Außenleiter 88 reicht bei einer
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typischen Mikrowellenfrequenz von 2,4 5 GHz eine Strecke 115
von 3,33 cm in den kolbenförmigen Teil 89 aus PTFE hinein.
Die Strecke, die sich der Außenleiter 88 zusammen mit dem
unabgeschirmten Ende 84 des Innenleiters in den kolbenförmigen Teil 89 erstrecken, ist mit 117 bezeichnet und beträgt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel 5,46 cm. Die longitudinale
Abmessung 119 des aus PTFE bestehenden kolbenförmigen Teiles beträgt 6,35 cm. Der Wellenwiderstand ZQ des Koaxialkabels 97 des Applikators 80 kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Z = lo^
wobei e die Dielektrizitätskonstante des sich zwischen dem
Innenleiter 90 und dem Außenleiter 88 befindlichen Mediums 87 befindet und a bzw. b die Durchmesser des Innenleiters bzw.
Außenleiters bedeuten. Für einen Wellenwiderstand von 50 Ohm
und 1//ε = 0,69 für PTFE sind a = 0,1587 cm und b = 0,533 cm.
Die in Fig. 1 nur in Blockform dargestellte Steueranordnung soll nun unter Bezugnahme auf Fig. 5 genauer beschrieben werden. Die Steueranordnung 20 enthält einen Koaxialschalter 240, der das Mikrowellensignal 16 entweder dem Anschluß 22, an dem der Applikator 80 angeschlossen ist, oder einem Anschluß 28 zuführt, an den eine künstliche Antenne 30 angeschlossen ist. Als Koaxialschalter kann z.B. ein Schalter des Typs 8761A der Firma Hewlett-Packard verwendet v/erden. Der Koaxialschalter 240 enthält den Koaxialanschluß 18 als Eingangsanschluß und die Koaxialanschlüsse 22 und 28 als Ausgangsanschlüsse sowie eine flexible Kontaktlamelle 242, die mit einer Wicklung 238 magnetisch gekoppelt ist. Die Koaxialanschlüsse 18, 22 und 28 haben Innenleiter 244, 246 bzw. 248. Die Kontaktlamelle 242 ist am einen Ende mit dem Mittelleiter 24 4 des Eingangs-Anschlusses 18 verbunden und ihr anderes Ende macht je nachdem der Wicklung 238 zugeführten Signal mit dem Innenleiter 246 oder dem Innenleiter
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248 elektrisch Kontakt. Die Polarität der der Wicklung 238 zugeführten Spannung bestimmt die Position der beweglichen Kontaktlamelle 242. Wenn der Wicklung 238 eine positive Spannung bezüglich Masse zugeführt wird, schaltet die Kontaktlamelle 242 auf den Innenleiter 246 des Koaxialanschlusses 22, so daß das Mikrowellensignal 16 über den Anschluß 86 dem Applikator 80 zur weiteren Übertragung auf die Prostata 66 zugeführt v/ird. Wenn dagegen der Wicklung 238 eine negative Spannung zugeführt wird, schaltet die Kontaktlamelle 242 auf den Innenleiter 248, so daß das Mikrowellensignal 16 dann der künstlichen Antenne 30 zugeführt wird. Die künstliche Antenne 30 stellt einen geeigneten Abschluß und Verbraucher für das Mikrowellensignal 16 dar, wenn dieses nicht dem Applikator 80 zugeführt wird.
Die Polarität der die Wicklung 238 erregenden Spannung wird durch einen Differenzverstärker 140 gesteuert, der mit Transistoren 224 und 228 arbeitet. Als Differenzverstärker 140 kann der Typ RCA CA741 verwendet werden. Der Transistor 224 ist zweckmäßigerweise ein npn-Transistor und der Transistor ein pnp-Transistor. Der Differenzverstärker 140 hat zwei Eingänge, nämlich einen nichtinvertierenden Eingang 143 und einen invertierenden Eingang 141. Dem Eingang 143 wird eine Gleichspannung vorgegebenen Wertes zugeführt, die einer vorgegebenen Soll-Temperatur entspricht, die in dem in Berührung mit dem Thermoelement 100 stehenden Gewebe aufrechterhalten werden soll. Der Wert der Soll-Temperatur kann mittels eines Potentiometers 138 eingestellt werden, das zwischen eine Spannungsquelle positiver Polarität, wie die eine positive Gleichspannung 152 führende Klemme 151, und eine Bezugsspannung, wie Masse geschaltet ist, so daß ein zwischen diesen Potentialen liegender Wert eingestellt werden kann. Dem Eingang 141 des Differenzverstärkers 140 wird eine Eingangsgleichspannung zugeführt, die proportional der durch ein digitales Thermometer 40 gemessenen Temperatur ist, welches mit der zum Eingang 141 führenden
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Leitung über einen VJiderstand 136, einen Signalweg 134, eine Klemme 132 und einen Signalweg 3 2 verbunden ist. Das digitale Thermometer 40 und weitere digitale Thermometer 42, 44 und 46, auf die noch eingegangen werden wird, können Geräte sein, die unter der Modelbezeichnung BAT-d von der Firma Bailey Instrument Co., Saddle Brook, New Jersey, V.St.A. erhältlich sind. Die auf dem zum Eingang 141 führenden Signalweg liegende Spannung ist ein Maß für die durch das Thermoelement 100 gemessene Gewebetemperatur. Der Differenzverstärker 140 ist mit der eine positive Spannung führenden Klemme 152 und einer eine negative Spannung führende Klemme 156 über Versorungsleitungen 144 bzw. 145 verbunden. Der Differenzverstärker 140 erzeugt auf einer Leitung 142 eine Ausgangsspannung, die proportional der Spannungsdifferenz zwischen den Eingängen 143 und 141 ist. Wenn der Wert der Spannung am Eingang 141 kleiner ist als der Wert der Spannung, die am Eingang 143 eingestellt ist, liefert der Differenzverstärker 140 eine positive Ausgangsspannung auf dem Signalweg 142. Die positive Spannung auf dem Signalweg wird über einen Signalweg 234 dem Transistor 224 zugeführt. Die positive Spannung auf dem Signalweg 142 macht den Transistor 224 leitend. Wenn der Transistor 224 leitet, wird der Wicklung 238 des Koaxialschalters 240 eine positive Spannung über eine Leitung 236 zugeführt, so daß dann das Mikrowellensignal 16 zum Applikator 80 übertragen wird. Wenn der Wert der Spannung am Eingang 141 den eingestellten Spannungswert am Eingang 143 überschreitet, erzeugt der Differenzverstärker auf dem Signalweg 142 eine negative Spannung, die den Transistor 224 sperrt und den Transistor 228 durchschaltet. Bei durchgeschalteten, leitendem Transistor 228 wird der Wicklung 238 des Koaxialschalters 240 eine negative Spannung über den Signalweg 236 zugeführt, so daß das Mikrowellensignal 16 vom Applikator 80 abgeschaltet und der künstlichen Antenne 30 zugeführt wird. Zwischen den invertierenden Eingang 141 und den mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 140 verbundenen Signalweg 142 sind ein Widerstand 146 und ein Kondensator 148
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geschaltet, die ein Rückführungsnetzwerk bilden, welches die Ansprechzeit und den Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 140 für das zwischen den Eingang 141 und 143 liegende Differenzsignal bestimmt.
Wenn im Betrieb der beschriebenen Einrichtung die durch das Thermoelement 100 gemessene Gewebetemperatur unter der am Potentiometer 138 eingestellten Soll-Temperatur liegt, wird das Mikrowellensignal 16 durch den Schalter 240 auf den Applikator 80 gekoppelt. Das Mikrowellensignal 16 wird dem Applikator 80 solange zugeführt, bis die durch das Thermoelement gemessene Temperatur gleich oder größer als der eingestellte Soll-Wert wird, dann schaltet der Koaxialschalter 240 das Mikrowellensignal vom Applikator 80 ab und führt es der künstlichen Antenne 30 zu. Die durch das Thermoelement 100 gemessene Gewebetemperatür wird durch die beschriebene Zweipunktregelung mittels des Schalters 240 im wesentlichen konstantgehalten.
Die digitalen Thermometer 42, 44 und 46 liefern eine visuelle Anzeige für die überwachung der Temperatur des mit den Thermoelementen 104, 102 bzw. 106 in Berührung stehenden Gewebes. Wie noch erläutert werden wird, schaltet man die Mikrowellenquelle 10 von Hand ab, wenn die durch die Thermoelemente 1O4, 102 und 106 gemessenen Temperaturen bestimmte Grenzwerte überschreiten. Selbstverständlich kann gewünschtenfalls in der Steueranordnung 20 eine Schaltung entsprechend der Schaltung mit dem Differenzverstärker 140 vorgesehen sein, um das Mikrowellensignal 16 vom Applikator 80 abzuschalten, wenn die durch die Thermoelemente 100, 102, 104 und 106 gemessenen Gewebetemperaturen gleich oder größer als bestimmte Werte werden. Wie noch erläutert werden wird, ist eine automatische Abschaltung des Mikrowellensignals 16 vom Applikator nur für den Fall erforderlich, daß die durch das Thermoelement 100 gemessene Gewebetemperatur einen vorgegebenen Grenzwert erreicht oder überschreitet.
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Fig. 7 zeigt im Querschnitt die Lage des Applikators 80 im Rektum 48 bezüglich der Prostata oder Vorsteherdrüse 66. Das kolbenartige Teflon-Teil 89 ist durch den Anus 59 (Fig. 1) in das Rektum 4 8 eingeführt und gegenüber der zu behandelnden tumorösen Prostata angeordnet. Fig. 7 zeigt die Behandlung eines Prostatatumors, selbstverständlich lassen sich auf entsprechende Weise auch andere Tumore angrenzend an das Rektum 48 oder Kolon 4 9 behandeln. Der kolbenförmige Teil 89 aus PTFE ist so angeordnet, daß sein oberer Abschnitt 92 an den der Prostata 66 benachbarten Bereich der Wand des Rcktums anliegt, während der untere Abschnitt 93 an dem der Prostata 66 diametral gegenüberliegenden Teil der Wand des Rektums anliegt. Wie unten noch erläutert werden wird, erfolgt die Abstrahlung der Mikrowellenenergie derart in einer bestimmten Richtung, daß die Vorsteherdrüse oder Prostata 66 im Vergleich zu dein Gewebe des Rektums 48, das der Prostata 66 diametral gegenüberliegt, bevorzugt erwärmt wird.
Bei der Hyperthermie-Behandlung von Krebs, wie Prostatakrebs, wird das karzinöse Gewebe vorzugsweise auf eine Temperatur im Hyperthermie-Bereich, d.h. etwa 42,0 - 43,5 0C erwärmt und typischerweise für eine Zeitspanne von etwa einer halben bis einer Stunde auf einer Temperatur in diesem Bereich gehalten. Es ist dabei wünschenswert, daß das gesunde Gewebe während dieser Behandlung des Karzinoms auf einer Temperatur gehalten wird, die möglichst nahe bei der normalen Körpertemperatur liegt.
Das kolbenförmige Teflon-Teil 89 erzeugt infolge der anhand von Fig. 3 erläuterten unregelmäßigen Gestalt mit dem Radius 98 (R-) und einem Kreissektor 124 von 180 °, dessen Mittelpunkt mit der Achse des Mittelleiters 90 zusammenfällt, im Rektum eine Strahlungsverteilung, die in dem 180°-Sektor 124 konzentriert ist. Wenn das kolbenförmige Teflon-Teil 89 in das Rektum 48 eingesetzt ist, wird die meiste Hochfrequenzenergie
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in Richtung auf die Vorsteherdrüse 66 abgestrahlt. Die Gründe für diese gerichtete Abstrahlung oder Strahlungsverteilung sind: 1.) Wegen der birnenförmigen Konfiguration des aus PTFE bestehenden kolbenförmigen Teils 89 ist das sich innerhalb des Sektors 124 befindende Gewebe des Rektums 48 der Dipolantenne am nächsten benachbart und 2.) da die Dielektrizitätskonstante des Gewebes, die z.B. in der Größenordnung von 50 liegt, ein Vielfaches der Dielektrizitätskonstante von Kunststoff, z.B. PTFE, das die Dielektrizitätskonstante 2,1 hat, ist und da sich ein Hochfrequenzfeld im Bereich der größten Dielektrizitätskonstante konzentriert, bekommt die Verteilung der Hochfrequenzstrahlung eine Neigung in Richtung auf das sich mit dem Sektor 124 in Berührung befindliche Gewebe. Das vom Strahler 81 in den Sektor 124 abgestrahlte Mikrowellensignal 16 durchläuft ferner die kleinste Strecke, d.h. den Radius 98 (R1) bis zum Eindringen in das Rektum 48. Das vom Strahler 81 in den außerhalb des Sektors 124 liegenden Bereich abgestrahlte Mikrowellensignal muß eine größere Strecke als den Radius 98 (R..) durchlaufen. Die Leistungsdichte des abgestrahlten Signals 16 nimmt ungefähr mit dem Quadrat des Abstandes von der strahlenden Sonde, also vom Strahler 81 ab. Die höchste Leistungsdichte hat das in das Rektum 48 eindringende Signal 16 daher innerhalb des Sektors 124 am oberen Abschnitt 92 des kolbenförmigen Teiles 89. Umgekehrt hat das in das Rektum 48 eindringende Mikrowellensignal 16 die kleinste Leistungsdichte, wo es von der strahlenden Sonde 81 die größte Strecke zum Rektum durchlaufen muß, also im unteren Abschnitt 93 des kolbenförmigen Teiles 89. Durch die irreguläre Form des kolbenförmigen Teiles 89 wird also bewirkt, daß die maximale Energie in den 180°-Sektor des Rektums 4 8 abgestrahlt wird, der der Prostata 66 benachbart ist. Das Mikrowellensignal 16 maximaler Intensität durchdringt die Wand des Rektums 48 und breitet sich zum und durch die Prostata 66 aus, die dadurch erwärmt wird. Andererseits gewährleistet
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die irreguläre Form des kolbenförmigen Teiles 89, daß die Intensität des in den übrigen Teil der Wand des Rektums 4B eindringenden Mikrowellensignals wesentlich geringer ist. Die durch das Mikrowellensignal 16 erzeugte Wärme ist der Intensität des übertragenen Signals 16 direkt proportional. Die meiste Wärme wird also an der Wand des Rektums 48 innerhalb des Sektors 124 des Applikators erzeugt, der der Prostata 66 benachbart ist, so daß die Prostata 66 eine bevorzugte Erwärmung erfährt. Die Wandteile des Rektums 48, die sich außerhalb des Sektors 124 in Berührung mit dem Applikator befinden, werden entsprechend dem Quadrat der Strecke, die vom Mikrowellensignal 16 vom Strahler 81 durchlaufen wurden, ungleichmäßig erwärmt. Je weiter die Strecke ist, die vom Mikrowellensignal 16 durchlaufen wurde, umso weniger intensiv ist die an den betreffenden Wandteilen des Rektums 48 erzeugte Wärme.
Selbstverständlich kann der kolbenförmige Teil 89 aus PTFE oder einem anderen geeigneten Kunststoff niedriger Dielektrizitätskonstante so bemessen werden, daß sich andere Sektorwinkel 124 als 180° ergeben. Der Ort des Innenleiters 90 in dem kolbenförmigen Teil 89 ist der Ursprung des Radius 98 (R1). Der Radius 98 bestimmt die minimale Strecke, die das Mikrowellensignal 16 durchlaufen muß, bevor es aus dem Teil austritt und das Gewebe bestrahlen kann. Die Form des Teiles und die Position des Innenleiters 90 können beispielsweise so gewählt werden, daß sich ein oberes Segment 92 ergibt, bei dem der Bogen mit dem Radius 98 (R1) einen 90°-Sektor bildet.
In den Fig. 6a und 6b sind Temperaturverteilungen dargestellt, die mit dem in durchgetriebenes oder gehacktes Rindfleisch (nicht dargestellt) eingebetteten Applikator 80 erzeugt wurden. Der Temperaturanstieg an den in Fig. 6a dargestellten neun Stellen 1 bis 9 wurde durch Erwärmen des durchgetriebenen Rindfleisches mit einem Mikrowellensignal von 3 Watt und einer
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Frequenz von 2,45 GHz in sieben Minuten erzeugt. Fig. 6a zeigt die radiale Verteilung der Temperaturanstiege um den Applikator 80, der einen Radius 96 (R^) von 0,95 cm hatte, in einer Ebene, die senkrecht zur Hauptachse des Applikators 80 durch die Verbindung 83 geht. Das Mikrowellensignal 16, das von dem eine Dipolantenne bildenden Strahler 81 abgestrahlt wird (siehe Fig. 6b) erzeugt die relativ höchsten Temperaturanstiege bzw. höchsten Temperaturen in der Nähe des oberen Abschnitts 92. Die niedrigsten Temperaturanstiege oder niedrigsten Temperaturen, die durch das von der Dipolantenne abgestrahlte Mikrowellensignal erzeugt werden, befinden sich andererseits in der Nähe des unteren Abschnitts 93.
Fig. 6b zeigt die Temperaturanstiege von 36 Stellen, bezogen auf den innersten Teil 91 des oberen Abschnitts 92 (Fig. 6c) Diese Temperaturanstiege wurden in durchgetriebenem Rindfleisch mit einem Mikrowellensignal 16 erzeugt, das eine Intensität von 3,0 Watt sowie eine Frequenz von 2,45 GHz hatte und vier Minuten lang von dem Dipolantennen-Strahler 81 abgestrahlt wurde. Die Y-Achse des Diagramms in Fig. 6b ist der Abstand I in cm in vertikaler Richtung vom Punkt 91. Die X-Achse ist der in cm gerechnete Abstand W in horizontaler Richtung vom Punkt 91. Die Temperaturanstiege an den 36 Stellen sind in Fig. 6b in 0C angegeben. Der maximale Temperaturanstieg längs der X-Achse ist 5,1 0C, er tritt am Punkt 99 auf, der sich am oberen Abschnitt 92 befindet. Der Punkt 99 hat einen Abstand von ungefähr 2,5 cm vom Punkt 91.
Die in Fig. 6a dargestellte Verteilung der Temperaturen um das kolbenförmige Teil 89 entspricht also einer bevorzugten Erwärmung des durchgetriebenen Rindfleisches innerhalb einer vorgegebenen Richtung, die durch den Sektor 124 bestimmt wird, im Vergleich zu einer weniger starken Erhitzung außerhalb des Sektors 124. Ferner tritt die höchste Temperatur längs des
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oberen Abschnitts 92 an der Stelle 99 auf, wie aus Fig. 6b ersichtlich ist. Wie im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert werden wird, werden die durch den Sektor 124 bewirkte bevorzugte Erwärmung und die bekannte Stelle 99, an der die höchste Temperatur längs des oberen Abschnitts 92 auftritt, dazu verwendet, das kolbenförmige Teil 89 so im Rektum 48 anzuordnen, daß die Temperatur der Prostata in den Hyperthermie-Bereich erhöht wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Temperatur an der Grenzfläche zwischen dem Applikator und dem behandelten Gewebe bemessen, man muß jedoch die Temperatur während der Behandlung nicht unbedingt regeln. Beispielsweise kann man die aus früheren Anwendungen ermittelten Daten dazu verwenden, die Zeit und Leistung der Bestrahlung durch den Applikator aufgrund dieser Erfahrungsdaten so zu steuern, daß sich die gewünschten Temperaturen ohne eine direkte Temperaturregelung ergeben.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 soll nun die Anbringung der Thermoelemente 100, 104 und 106 am Applikator erläutert werden. Die Thermoelemente 100, 104 und 106 sind um und in einer Ebene mit der Verbindung 83 angeordnet und in geeigneter Weise an der Peripherie des kolbenförmigen Teils 89 befestigt, bevor dieses durch den Anus 59 in das Rektum 48 eingeführt wird. Das Thermoelement 100 ist am oberen Abschnitt 92 des kolbenförmigen Teils 89 angeordnet und befestigt, so daß es sich bei dem der Prostata 66 benachbarten Teil der Wand des Rektums 48 befindet. Das Thermoelement 104 ist typischerweise in einem Winkelabstand von 120° vom Thermoelement 100 an der Peripherie des kolbenförmigen Teils 89 angeordnet und befestigt. Das Thermoelement 106 ist am unteren Abschnitt 92 des kolbenförmigen Teiles 89 angeordnet und befestigt, welcher sich bei dem Wandteil des Rektums 48
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befindet, der dem der Prostata 66 benachbarten Rektum-Wandteil diametral gegenüberliegt. Nachdem die Thermoelemente 100, 104 und 106 am Applikator 80 befestigt sind, wird über den Applikator 80 ein geeignetes, dehnbares Gummimatrial, wie ein Gummi-Fingerling gezogen, bevor der Applikator 80 durch den Anus 59 in das Rektum 48 eingeführt wird, so daß keine Körpersubstanzen in direkte Berührung mit dem Applikator kommen und eine Reizung des Rektums und der Darminnenwand durch die Thermoelemente 100, 104 und 106 beim Einführen des kolbenförmigen Teils 89 verhindert wird.
Der Applikator 80 wird also durch den Anus 59 in das Rektum 48 des Patienten eingeführt. Das Rektuni 48 ist das etwa 20 - 25 cm lange untere Ende des Dickdarms. Der Anus 59 ist, wie erwähnt, das Ende des Rektums 4 8 während das Kolon 49 der sich vom Blinddarm bis zum Rektum erstreckende Teil des Darmes ist. Der Applikator 8O ist im Rektum 48 so angeordnet, daß der obere Abschnitt 92 des kolbenförmigen Teils 89 in nächster Nähe der Prostata'66 an der Wand des Rektums 48 anliegt. Die Ausrichtung des oberen Abschnitts 92 des kolbenförmigen Applikatorteils 89 bezüglich der Vorsteherdrüse 66 und die erwähnte Positionierung des Thermoelements 102 in der Harnröhre 64 können durch eine Abtasteinrichtung mit Bilddarstellung überprüft werden, mit der der untere Teil des Leibes abgetastet wird. Nach der Verifikation der richtigen Positionierung des Applikators 80 im Rektum 48 und des Thermoelements 102 in der Harnröhre 64 wird das Mikrowellensignal 16 über das Koaxialkabel 2 4 und den Anschluß 86 dem Applikator 80.zugeführt.
Die Mikrowellenquelle 10 wird für eine bestimmte Frequenz des Mikrowellensignals 16 gewählt oder eingestellt. Ein Mikrowellensignal mit einer Frequenz von 915 MHz dringt in bestimmtes Gewebe, wie Prostatagewebe, etwa 3 cm tief ein. Ein Mikrowellensignal mit einer Frequenz von 2,45 GHz ergibt eine
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Eindringtiefe von etwa 1,7 cm. Für die Hyperthermie-Behandlung einer Prostata 66 mit einem typischen Durchmesser von 2,5 cm wird gewöhnlich ein Mikrowellensignal 16 mit einer Leistung von 2,5 Watt verwendet.
Es ist bereits erwähnt worden, daß das vom Strahler 81 des Applikators abgestrahlte Mikrowellensignal 16 seine größte Intensität im Sektor 124 am oberen Abschnitt 92 des kolbenförmigen PTFE-Teiles 89 hat. Das Mikrowellensignal 16 durchdringt die Wand des Rektums 48 und die Prostata 66, wobei letztere und die ihr benachbarte Wand des Rektums 48 bestrahlt und erwärmt werden.
Das Thermoelement 100 mißt die Temperatur am oberen Abschnitt des kolbenförmigen Teils 89, der an dem der Prostata 66 benachbarten Bereich der Wand des Rektums 48 anliegt. Das Thermoelement 104 mißt die Temperatur des Gewebes, das sich mit dem mittleren äußeren Bereich des Teiles 89 in Berührung befindet. Das Thermoelement 106 mißt die Temperatur des Wandbereiches des Rektums 48, der mit dem unteren Abschnitt 93 des kolbenförmigen Teils 89 in Berührung steht, der dem der Prostata benachbarten Wandbereich des Rektums 48 diametral gegenüberliegt. Das Gummimaterial, mit dem die Außenseite des Applikators 80 überzogen ist und das sich daher zwischen dem Gewebe und den Thermoelementen 100, 104 und 106 befindet, beeinflußt die Ansprechgeschwindigkeit der Thermoelemente 100, 104 und 106 bei der Messung der Gewebetemperatur. Das Gummimaterial leitet beim Erwärmen die Wärme jedoch weiter und die Thermoelemente 100, 104 und 106 werden daher, wenn auch mit einiger Verzögerung, die Temperatur des Gewebes messen, das ihnen benachbart ist. Das Thermoelement 102 mißt die Temperatur in der näheren Umgebung der Prostata 66. Die durch das Thermoelement 100 gemessene Temperatur liegt in repräsentativen Fällen etwa 4 0C über der durch das Thermoelement 102 gemessenen
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Temperatur. Die durch das Thermoelement 102 gemessene Temperatur ist etwa 2 0C höher als die durch das Thermoelement 104 gemessene Gewebetemperatür. Die Temperatur, die mit dem Thermoelement 104 gemessen wird, liegt schließlich etwa 2,5 0C über der vom Thermoelement 106 gemessenen Temperatur.
Wie bereits erwähnt wurde, schaltet die Steueranordnung 20 das Mikrowellensignal 16 vom Applikator 80 ab und verhindert dadurch eine weitere Bestrahlung des behandelten Gewebes, wenn die mittels des Thermoelements 100 gemessene Gewebetemperatur einen vorgegebenen Wert erreicht oder übersteigt. Das Potentiometer 138 der Steueranordnung 20, das mit dem Thermoelement 100 zusammenwirkt, wird typischerweise auf eine Temperatur von etwa 43 0C eingestellt. Die Temperatur des mit dem Thermoelement 100 in Wärmekontakt stehenden Gewebes ist die maximale Temperatur, auf die das mit dem Mikrowellensignal 16 behandelte Gewebe angehoben wird und daher die kritische Temperatur, die automatisch geregelt wird. Die mittels der Thermoelemente 104, 102 und 106 gemessenen Gewebetemperaturen werden durch die digitalen Thermometer 42, 44 bzw. 46 angezeigt und wenn dieser Temperaturen einen vorgegebenen Wert, typischerweise 43 C überschreitet, wird die Mikrowellenquelle 10 von Hand abgeschaltet, um eine Gewebeschädigung zu vermeiden. Wenn keiner der vorgegebenen Grenzwerte überschritten wird, bestrahlt das MikrQwellensignal das zu behandelnde Gewebe, insbesondere die Prostata 66, so daß dieses auf eine Temperatur im Hyperthermie-Bereich erwärmt und auf einer solchen Temperatur gehalten wird.
Es sei bemerkt, daß die Verwendung der beschriebenen Einrichtung nicht auf die Hyperthermie-Behandlung der Prostata 66 beschränkt ist. Das Mikrowellensignal 16 kann vielmehr z.B. auch für eine therapeutische Behandlung der Prostata 66 verwendet werden. Eine therapeutische Behandlung mit Mikrowellensignalen ähnelt der bekannten Sitzbadbehandlung eines Patienten mit vergrößerter Prostata. Bei der therapeutischen Behandlung wird die Temperatur
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der Prostata 66 durch die Mikrowellensignale 16 etwas erhöht, um die vergrößerte Prostata wieder auf ihre normale Größe zurückzuführen. Bei normal großer Prostata ergibt sich wieder die normale Strömungsgeschwindigkeit des aus der Harnblase 68 durch die Harnröhre 64 entleerten Urins.
Anhand von Fig. 8 sollen nun die Ergebnisse eines Experiments erläutert werden, das im Montefiore Hospital in Bronx, New York, mit einem betäubten männlichen Hund durchgeführt wurde. Der betäubte Hund v/urde mit einem für Mikrowellenfrequenzen von 915 MHz und von 2450 MHz bemessenen Applikator 80 behandelt. Fig. zeigt eine Skizze, die anhand einer Röntgenaufnahme des Hundes mit eingesetztem Applikator gemacht wurde, dessen Abmessungen für eine Betriebsfrequenz von 2,45 GHz bemessen waren. Das Thermoelement 100 war außen an dem kolbenförmigen Teil 89 des Applikators an der erwähnten Stelle 99 befestigt. Der obere Abschnitt 92 des kolbenförmigen Teils 89 wurde an den der Prostata 66 benachbarten Bereich der Wand des Rektums 48 angelegt. Ein Thermoelement wurde in einem Katheder 110 angeordnet, der in die Harnröhre des Hundes eingeführt worden war. Die Temperaturen in der Harnröhre wurden längs des Katheders gemessen, während die Temperatur des heißesten Fleckes, nämlich der Stelle 99 an der Wand des Rektums, mittels des Thermoelements 100 gemessen und auf 43,1 0C gehalten wurde. Die bei Bestrahlung mit einem Mikrowellensignal von 915 MHz gemessenen und in Fig. 8 angegebenen Temperaturen wurden mit einem kolbenförmigen Applikatorteil 89 erzeugt, das den gleichen Durchmesser hatte, wie der für 2,45 GHz bemessene Applikator, jedoch eine für 915 MHz bemessene Dipolantenne enthielt, deren Länge 13,6 cm betrug. Die höchste Temperatur, die mittels des 2,45"GHz-Applikators in der Harnröhre erzeugt wurde, betrug 41,9 0C und trat in einem Abstand von 1 bis 2 cm vom oberen Abschnitt 92
des auf. In entsprechender Weise ergab sich bei Verwendung /915-MHz-Applikators eine maximale Temperatur von 42 0C in der Harnröhre
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an einer etwa 1 bis 2 cm vom oberen Abschnitt 92 entfernten Stelle. Die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur von 43,1 0C der heißesten Stelle an der Innenwand des Rektums und der Temperatur der heißesten Stelle der Harnröhre des männlichen Hundes betrug für den 2,45-GHz-Applikator etwa 1,2 0C und für den 915-MUz-Applikator etwa 1,1 0C. Mit Frequenzen von 2,45 GHz und 915 MHz können also Tumore, die 1 bis 2 cm von der Wand des Rektums entfernt sind, bevorzugt und gezielt erhitzt werden. Die höchste Temperatur an der Innenwand des Rektums betrug dabei 43,1 0C, so daß eine Schädigung des gesunden Körpergewebes an der Innenwand des Rektums nicht eintreten kann. Gewünschtenfalls kann jedoch eine Flüssigkeitskühlung des Applikators 80 vorgesehen sein, um die Temperatur der Wand des Rektums auf einem Wert zu halten, der näher bei der normalen Körpertemperatur von 37 0C liegt. Man kann in diesem Falle eine Kühlflüssigkeit durch ein Kupferröhrchen kleinen Durchmessers am metallenen Koaxialleiter oder einem diesen enthaltenden Halterungsrohr anbringen.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist natürlich nicht auf die therapeutische oder hyperthermische Behandlung der Prostata 66 beschränkt. Man kann die vorliegende Einrichtung vLelmehr auch für die Behandlung von Oberflächengewebe (Haut usw.) und internem Körpergewebe verwenden. Der Applikator 80 kann z.B. auch an der Körperoberfläche angeordnet werden, z.B. in der Achsenhöhle zur Behandlung von oberflächlichem Gewebe unter dem Arm. Andererseits kann der Applikator 80 bei geeigneter Bemessung auch durch den Mund in den Körper eingeführt und mit einem anschließenden Körperkanal, wie der Luftröhre, zur Behandlung der Lungen angeordnet werden. Es sei ferner erwähnt, daß die Anwendung der vorliegenden Einrichtung auch nicht auf die Behandlung des männlichen Körpers beschränkt ist. Der Applikator 80 kann z.B. für die Einführung
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in den weiblichen Körper durch einen Körperkanal, wie die Vagina, bemessen sein, um den Uterus mit Mikrowellensignalen behandeln zu können. Schließlich läßt sich die Einrichtung der Erfindung auch für die Behandlung von Tieren verwenden.
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Claims (11)

  1. PATENTANWALT!
    DR. DIETEk V. BEZOLD
    DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER
    MAHlATHfKlSlA-STRASSF 22
    POSTFACH βώΟβ-4-β- *£-££>
    D-8OOO MUENCHEIM 86
    TELEFON 089/47 69 Ο6 4768 19
    AB SEPT. Ι9β0ι 4 70 60 TELEX 522 638 TELEGRAMM SOMBEZ
    ÜS-Ser.No. 23,393 21. März 1980
    AT: 23. März 1979 RCA 73049/Dr.v.B/Ro,
    RCA Corporation, Mew York, N.Y. (V.St.A.)
    Einrichtung zur Mikrowellenbehandlung von Körpergewebe.
    Patentansprüche
    / 1/.) Einrichtung zur Mikrowellenbehandlung eines gewünschten Gewebebereiches im Körper eines Patienten, mit einer Mikrowellenquelle, die Mikrowellensignalti vorgegebener Amplitude und Frequenz liefert, und mit einer eine Strahlungssonde enthaltenden Vorrichtung zum Erwärmen des gewünschten Gewebebereiches durch Einwirkenlassen der Mikrowellensignale auf den gewünschten Gewebebereich und diesem benachbartes Gewebe, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungssonde (82, 84 in Fig. 4) zum Erhöhen der Erwärmungswirkung im gewünschten Gewebebereich (66) im Vergleich zu der
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    ZUGiLAiStN HEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE 1"V-TtCHlCK MClNCHLN NK. 69I4S-800 ■ BANKKONTO HYPOBANK MÖNCHEN (BLZ 700 9OO 40) KTO. 60 60 25 73 70 SWIFT HYPO DE MM
    ORIGINAL INSPECTED
    im benachbarten Gewebe derart in einem dielektrischen Medium (85) angeordnet ist, daß sich eine Feldverteilung der Mikrowellensignale ergibt, die im gewünschten Gewebebereich intensiver ist als im benachbarten Gewebe.
  2. 2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß auf der die bevorzugte Erwärmung des gewünschten Gewebebereiches bewirkenden Vorrichtung (80) eine Temperaturmeßvorrichtung (100) angeordnet ist, die ein die Temperatur des gewünschten Gewebebereiches anzeigendes elektrisches Signal liefert.
  3. 3.) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das elektrische Temperatürsignal einer Steueranordnung (20, 40) zugeführt ist, die eine Zuführung der Mikrowellensignale zu der die bevorzugte Erwärmung bewirkenden Vorrichtung (8O) bewirkt, wenn die Temperatur des gewünschten Gewebebereiches unter einem vorgegebenen Temperaturwert liegt.
  4. 4.) Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß sie für die Erwärmung eines gewünschten Gewebebereiches-, der sich im Inneren des Körpers befindet, ausgebildet ist.
  5. 5.) Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß sie für die Behandlung eines Gewebebereiches ausgelegt ist, der ein Körperorgan (66) enthält, welches sich in der Nähe eines Körperkanals (48) befindet.
  6. 6.) Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß sie für die Behandlung der Vorsteherdrüse ausgebildet ist.
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  7. 7.) Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperaturmeßvorrichtung (100 in Fig. 1; 99 in Fig. 8) an der Peripherie der die bevorzugte Erwärmung bewirkenden Vorrichtung an der Wand des Körperkanals in der Nähe des Körperorgans, wie der Vorsteherdrüse, angeordnet ist.
  8. 8.) Einrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die die bevorzugte Erwärmung bewirkende Vorrichtung einen unregelmäßig geformten Applikator (86, 89, 97) enthält, der einen oberen Abschnitt (92) mit einem schmalen Teil, sowie einen unteren Abschnitt (93) mit einem breiten Teil enthält; daß die Strahlungssonde einen Innenleiter
    (84) enthält, der mittig im schmalen Teil des oberen Abschnittes des Koaxialapplikators angeordnet ist und einen bestimmten Sektor (124) des Applikators bildet, der die Mikrowellenenergie in eine bestimmte Richtung abstrahlt, und daß der Koaxialapplikator im Körperkanal so positionierbar ist, daß der obere Abschnitt an der Wand des Körperkanals, die dem Körperorgan benachbart ist, anliegt und der untere Abschnitt an dem dem Körperorgan abgewandten Teil der Wand des Kanales anliegt.
  9. 9.) Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Strahlungssonde eine Länge (114) hat, die gleich einem ganzen Vielfachen der halben Wellenlänge des Mikrowellensignales ist.
  10. 10.) Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Strahlungssonde ein unabgeschirmtes Ende (84) eines Mittelleiters (90) eines Koaxialkabels (97) sowie eine hohlzylinderförmige Anordnung (82) , die einen Außenleiter (88) des Koaxialkabels umgibt, enthält; daß das unabgeschirmte Ende (84) des Mittelleiters (90) des Koaxialkabels eine Länge (112, 114) hat, die gleich einem Viertel der Wellenlänge des Mikrowellensignals ist und daß die hohlzylindrische
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    Anordnung (82) mit dem Außenleiter am einen Ende (bei 83) des unabgeschirmten Mittelleiterendes (84) verbunden ist.
  11. 11.) Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Steueranordnung
    a) eine Vorrichtung (40) zum Erzeugen eines elektrischen Signales entsprechend einer vorgegebenen Referenztemperatur, und
    b) eine Anordnung (140, 224, 228) enthält, die auf das Referenztemperatursignal sowie auf ein Signal entsprechend der Temperatur der dem Körperorgan nahe benachbarten Wand des Körperkanals anspricht und ein Ausgangssignal (negativ) erzeugt, wenn das Referenztemperatursignal größer ist als das Signal, das die Temperatur der dem Körperorgan nahe benachbarten Wand des Körperkanals entspricht.
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