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I. ERFINDUNGSGEBIET
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Die vorliegende Erfindung ist gerichtet
auf eine Kathetervorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung,
und insbesondere auf eine Kathetervorrichtung und ein Verfahren
zur Herstellung für
eine lokale Bestrahlung von Gefäßen, Lumen
oder Hohlräumen eines
Körpers,
wie beispielsweise kardiovaskuläres Gewebe,
zur Behandlung von Restenose und anderen Zuständen.
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II. HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Auf dem Gebiet der Medizin strebten Ärzte und
Wissenschaftler nach dem Auffinden von weniger invasiven Möglichkeiten
zur Behandlung von Patienten. Durch Verwendung von Behandlungen,
die weniger in den Körper
eingreifen, können Ärzte den auf
die Systeme des Patienten einwirkenden Stress und die Infektionsexposition
stark verringern. Laparoskopische Techniken ermöglichen es beispielsweise den
Medizinern, das Innere des Körpers
zu erforschen und durch eine kleine Öffnung in der Haut zu operieren.
Medizinische Techniken mit geringem Eingriff sind extrem vorteilhaft
bei der Anwendung auf kardiovaskuläre Krankheiten.
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Kardiovaskuläre Krankheiten beeinflussen Millionen
von Menschen, was oft zu Herzattacken und Tod führt. Ein gemeinsamer Aspekt
vieler kardiovaskulärer
Krankheiten ist die Stenose, oder die Verdickung der Arterie oder
Vene, wodurch der Blutfluss durch das Gefäß verringert wird. Angioplastische Verfahren
wurden entwickelt zur Wiederöffnung
verstopfter Arterien ohne auf eine Bypass-Operation ausweichen zu
müssen.
In einer hohen Prozentzahl der Fälle
werden die Arterien allerdings nach einer angioplastischen Prozedur
wieder verstopft. Diese periodische Verdickung des Gefäßes wird
als Restenose bezeichnet. Restenose erfordert häufig eine zweite Gefäßplastik
und ggf. eine Bypass-Operation. Die Bypass-Operation ist für den Patienten
sehr belastend, da sie eine Öffnung
der Brust erfordert, und zu Risiken aufgrund einer Infektion, der
Anästhesie, und
eines Hernersagens führt.
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Wirksame Verfahren zur Vermeidung
oder Behandlung der Restenose könnten
für Millionen
von Menschen vorteilhaft sein. Bei einem Ansatz wird eine Medikamententherapie
zur Vermeidung oder Minimierung der Restenose eingesetzt. So wurde
beispielsweise Heparin als Antikoagulans und Inhibitor der arteriellen
Glattmuskelwucherung verwendet. Dexamethason ist ein anderes Medikament,
das eine Glattmuskelwucherung verhindern kann. Es wurde vorgeschlagen,
dass solche Antikoagulansen und Antiwucherungsmittel nach einer
angioplastischen Prozedur zur Vermeidung der Restenose wirksam sein
können,
wodurch das Erfordernis einer Wiederholung der Prozedur eliminiert
wird. Zur Erzielung der besten Wirksamkeit und zur Verringerung
des damit verbundenen Risikos ist ein Zuführen solcher Medikamente direkt
zu der zu behandelnden Region wünschenswert.
Zur Minimierung der Invasivität
der Prozedur muss eine Medikamentenzuführvorrichtung verwendet werden,
die zum Durchqueren des menschlichen Herzgefäß- oder Kreislaufsystems angepasst
ist. Eine solche Vorrichtung muss ein Eindringen in kleine Blutgefäße mit Durchmessern
von ungefähr
2 bis 4 mm ermöglichen.
Eine solche Vorrichtung muss auch geeignet sein zum Durchführen von
Haarnadelkurven, wenn sie einem kurvenreichen Pfad folgt.
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Es wurden daher viele Arten von Kathetern entwickelt
zum Zuführen
dieser und anderen wirksamer Medikamente zu der Stelle der Restenose.
Bei diesen Kathetern wird häufig
Druck zum Treiben der Medikamente in das Gewebe oder die Plaque
verwendet, was potentiell zu einer Beschädigung der Lumenwand führen kann.
Zuführungsverfahren
ohne Verwendung von Druck verwenden Okklusionsballone zur Isolierung
des Gebiets gegenüber
dem Blutfluss, um eine ausreichende Absorption der Medizin zu ermöglichen.
Der Blutfluss in einer Arterie kann jedoch nur für eine begrenzte Zeitdauer
während
der Zuführung
des Medikaments versperrt werden. Aufgrund dieser und weiterer Probleme
hat die lokale Zuführung
von Medikamenten nicht zu einer adäquaten Behandlung zur Vermeidung
oder Verringerung der Restenose geführt.
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Ein weiterer Behandlungsversuch der
Restenose war die Beta-Bestrahlung der Gefäßwand durch Anordnung radioaktiver
Isotope in dem Gefäß an der Stelle
der Restenose. Es war allerdings mit diesem Verfahren unmöglich, die Eindringtiefe
der Strahlung zu steuern. Die Tiefe der Strahlung wird durch den Typ
des verwendeten Strahlungsisotops bestimmt. Die radioaktive Quelle
wird auch andere gesunde Stellen des Körpers bestrahlen, wenn sie
zu der zu behandelnden Stelle gebracht wird. Ein weiterer Nachteil
liegt darin, dass das medizinische Personal extensive Sicherheitsmaßnahmen
ergreifen muss, wenn es das radioaktive Material handhabt.
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Es besteht somit ein Bedürfnis nach
wirksamen Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung des Körperinneren
mit minimalen Eingriffen. Insbesondere sind wirksame, insbesondere
weniger invasive Verfahren erforderlich zur Vermeidung und Behandlung
der Stenose und Restenose an einer Lumenwand.
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III. ZUSAMMENFASSUNG DER
ERFINDUNG
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Im Allgemeinen wird durch die vorliegende Erfindung
eine Vorrichtung zum Einfügen
in einen Körper
eines behandelten Subjekts bereitgestellt zum Zuführen einer
lokalen Röntgenstrahlung,
und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung. Die
Vorrichtung enthält
eine Kathodenstruktur und eine innerhalb des Vakuumgehäuses angeordnete
Anode wie beispielsweise die aus der US-A-5 528 652 bekannte Vorrichtung.
Die Kathodenstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung weist des Weiteren eine dünne Diamantschicht auf, wobei
die Diamantschicht im Wirkungszusammenhang mit der Anode eine lokale
Röntgenstrahlung
erzeugt.
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In einer weiteren speziellen Ausführungsform
der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung
zur lokalen Röntgenbestrahlung beschrieben,
das die Bildung einer dünnen
Diamantschicht auf einem geformten Getter umfasst. Das Verfahren
umfasst des Weiteren die Schritte des Bereitstellens eines Getters
mit einer geformten Oberfläche,
wobei der Getter eine Aktivierungstemperatur aufweist, und des Bildens
einer dünnen
Diamantschichtkathode auf dem Getter bei Temperaturen unterhalb
der Aktivierungstemperatur. Das Verfahren umfasst des Weiteren das
Anordnen der Kathode in einem Vakuumgehäuse und das Erhöhen der
Temperatur bis zu der Aktivierungstemperatur des Getters.
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IV. KURZBESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung kann vollständiger verstanden werden
unter Berücksichtigung
der näheren
Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele
der Erfindung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erfolgt, in
denen:
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1 einen
Perspektivquerschnitt eines Ausführungsbeispiels
der Röntgevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 einen
Perspektivquerschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der Röntgenvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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3 die
in einem Verfahren zur Herstellung einer Röntgenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
involvierten Schritte zeigt.
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Während
die Erfindung für
verschiedene Modifikationen und alternative Ausführungsformen zugänglich ist,
sind deren Einzelheiten beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt
worden und werden im Folgenden näher
beschrieben. Es sollte jedoch ersichtlich sein, dass nicht beabsichtigt
ist, die Erfindung auf die beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele zu
beschränken.
Die Erfindung soll dagegen alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen
umfassen, die von dem durch die anliegenden Patentansprüche definierten
Umfang der Erfindung umfasst sind.
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V. NÄHERE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die vorliegende Erfindung ist einsetzbar
für eine
Vielzahl von Vorrichtungen, Herstellungsverfahren, Verwendungen,
Systemen und Anordnungen bei denen Lumen, Gefäße oder innere Stellen eines
Körpers
mit Röntgenstrahlung
bestrahlt werden. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft zur
Vermeidung einer Restenose im kardiovaskulären System. Während die
vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, können die verschiedenen Aspekte
der Erfindung am besten durch eine Diskussion von in einer solchen
Umgebung betriebenen Anwendungsbeispielen verstanden werden.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel, bei
dem eine Kathode einer Röntgenvorrichtung 22 eine
dünne Diamantschicht 28 umfasst,
die zur Zuführung
lokaler Röntgenstrahlung
zur Behandlung beispielsweise einer Restenose verwendet werden kann.
In Koronaranwendungen ist ein Eindringen der Röntgenstrahlung in das Adventitiagewebe
des Blutgefäßes mit
einer Tiefe von 2 mm wünschenswert. Ein
Eindringen in das Herzmuskelgewebe sollte minimiert sein. Des Weiteren
ist ein Zuführen
der Röntgenstrahlung
mit einer Spitzenenergie von ungefähr 8 bis 10 Kiloelektronenvolt
(keV) in Koronaranwendungen wünschenswert.
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Bei dem Versuch einer Erzeugung einer Röntgenstrahlung
von ungefähr
8 bis 10 keV in dem Körper,
ist es wichtig, die Stärke
des elektrischen Felds an der Oberfläche der Kathode so klein wie möglich zu
halten. An der Oberfläche
der Kathode 26 ist ein elektrisches Feld vorhanden, während unmittelbar
an der Außenseite
des Vakuumgehäuses
ein leitendes Geflecht oder Lötmittel 44 auf
Massepotential gehalten ist. Eine elektrische Entladung von der Oberfläche der
Kathode zur Masse, oder ein elektrischer Überschlag müssen verhindert werden. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Gefahr des elektrischen Überschlags verringert, weniger
Wärme wird
erzeugt, und eine größere Gruppe
von Leitern kann verwendet werden, da die Röntgenquelle ein schwächeres elektrisches
Feld erfordert.
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Zusätzlich führt die Möglichkeit der Verringerung
des erforderlichen elektrischen Felds an der Kathode zu einem kostengünstigeren
Herstellungsverfahren. Kleine Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der
Kathode führen
zu einer Erhöhung
der Stärke des
elektrischen Felds bei einer angelegten Spannung, wodurch die Wahrscheinlichkeit
eines elektrischen Überschlags
erhöht
wird. Je schwächer
das erforderliche elektrische Feld an der Kathode ist, desto mehr
Unregelmäßigkeiten
können
auf der Kathodenoberfläche
toleriert werden, ohne einen Überschlag
zu riskieren.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird Röntgenstrahlung erzeugt, während das
erforderliche elektrische Feld durch Verwenden einer Diamantschicht
als Kathode gering gehalten wird. Diamantüberzüge zeigen attraktive Eigenschaften
als Feldemitter, aufgrund der einfachen Elekt ronenabgabe beim Anlegen
eines Felds. Wird ein Diamantüberzug
als Kathode verwendet, beträgt das
zur Erzeugung einer Strahlung von ungefähr 8 bis 10 keV erforderliche
elektrische Feld ungefähr
20 keV/μm.
Im Gegensatz dazu beträgt
das zur Erzeugung eines ähnlichen
Strahlungspegels von einem Metallemitter erforderliche elektrische
Feld deutlich über
1.000 keV/μm.
In der vorliegenden Erfindung wird eine diamantbeschichtete Kathode
verwendet zum Erzielen einer Röntgenbestrahlungsbehandlung unter
Erzeugung deutliche schwächerer
elektrischer Felder an der Kathode.
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Unter nachfolgender Bezugnahme auf 1 umfasst die Röntgenvorrichtung 20 bei
diesem Ausführungsbeispiel
einen flexiblen Katheterschaft 22, der zum Einfügen in Blutgefäße, Lumen
oder andere Körperhohlräume angepasst
ist. Während
bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel
ein Katheterschaft gezeigt ist, können im Allgemeinen viele verschiedene
Elemente zur Führung
der Röntgenvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu einer Behandlungsstelle eingesetzt werden. Der Schaft 22 weist
einen proximalen und distalen Abschnitt auf, wobei der distale Abschnitt
in 1 gezeigt ist. Bei Koronaranwendungen
kann die Vorrichtung an der femoralen Arterie in den Körper eingefügt werden und
durch ein Netzwerk von Blutgefäßen bis
zum Erreichen des Herzens geführt
werden. In diesem Zusammenhang muss der Schaft extrem flexibel sein und
einen maximalen Durchmesser von kleiner oder gleich ungefähr 3 mm
aufweisen. In anderen Anwendungen müssen die Eigenschaften des
Schaftes die Erfordernisse der Aufgabe erfüllen.
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Am distalen Abschnitt des flexiblen
Schafts 22 ist ein Vakuumgehäuse 23 vorgesehen,
das die Komponenten der Röntgenquelle
einschließt.
Die Röntgenquellenkomponenten
umfassen eine Anode 24, eine Kathodenbasis 26,
eine auf der Kathodenbasis 26 angeordnete Diamantschicht 28 und
einen Getter 30. Der äußere Durchmesser
der in 1 gezeigten integrierten
Röntgenvorrichtung
ist kleiner oder gleich ungefähr
2,5 mm.
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Um ein elektrisches Feld zwischen
der Anode und der Kathode anzulegen, kann ein Koaxialkabel 38 innerhalb
des Schafts 22 angeordnet sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist das Koaxialkabel 38 an einen nicht gezeigten Hochspannungsgenerator an
dem proximalen Ende des Schafts 22 ange schlossen. Ein innerer
Leiter 40 des Koaxialkabels 38 ist an die Anode 24 an
der geeigneten Spannung angeschlossen. Eine äußere leitende Schicht 42 des
Koaxialkabels 38 ist auf Massepotential gehalten und über ein
leitendes Lötmaterial 44 an
die Kathodenbasis 26 angeschlossen. Es können auch
andere bekannte Verfahren zum Anlegen des elektrischen Felds zwischen
der Anode und der Kathode eingesetzt werden.
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Nach einer Dehnung durch die Gefäßplastik weist
eine Koronararterie typischerweise einen Durchmesser von lediglich
ungefähr
3,0 mm auf. Daher muss ein in dieser Vorrichtung verwendetes Koaxialkabel
und Ummantelung einen Durchmesser kleiner oder gleich 3,0 mm aufweisen.
Das Kabel muss ein Weiterleiten der erforderlichen Spannungen ermöglichen
und eine ausreichende Flexibilität
zur Durchführung
einer Vielzahl von scharfen Richtungswechseln beim Folgen des arteriellen
Pfads aufweisen. Standardhochspannungskoaxialkabel sind im Allgemeinen
nicht ausreichend flexibel. Die Erfinder haben jedoch festgestellt,
dass Miniaturhochfrequenzkoaxialkabel mit einem äußeren Durchmesser von ungefähr 1,0 mm
bis 3,0 mm verfügbar
sind, die auch eine ausreichende Flexibilität zeigen. Diese Kabelarten
werden typischerweise in Hochfrequenzanwendungen bei Spannungen
von weniger als einigen Kilovolt (KV) verwendet. Im Zusammenhang
mit der vorliegenden Erfindung haben die Erfinder entdeckt, dass
solche Kabel Gleichspannungen in einer Höhe von 75 bis 100 KV ohne Durchschlag
tragen können. Daher
sind diese Kabel für
die Verwendung mit der Röntgenvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung gut geeignet. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Kabel
mit einem Außendurchmesser
kleiner oder gleich 3,0 mm verwendet. In einem anderen Ausführungsbeispiel
weist das Kabel einen Außendurchmesser
von 1 bis 2 mm auf. Solche Kabel werden beispielsweise hergestellt
von New England Electric Wire Corporation, Lisborn, New Hampshire.
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Damit die auf die Anode auftreffenden
Elektronen mit höchster
Wirksamkeit abgebremst werden, kann ein Schwermetallmaterial wie
beispielsweise Wolfram oder Gold für die Anode 24 verwendet werden.
Das für
die Kathodenbasis 26 verwendete Material ist von der Art
der Bildung der Diamantschicht abhängig. Die dünne Diamantschicht 28 kann durch
bekannte chemische Dampfabscheidung erhalten werden. Verschiedene
Materialien können
als wirksames Substrat für
die Diamantschichtsynthese durch chemische Dampfabscheidung dienen,
wie beispielsweise Wolfram, Molybdän und Tantal. Wie später näher beschrieben
wird, könnte
die Diamantschicht auch durch andere Verfahren wie beispielsweise
durch Laserionenabscheidung hergestellt werden, wodurch eine umfangreiche
Reihe von Materialien für
die Basis der Kathode verfügbar
wird.
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Unter dem hier verwendeten Begriff
der Diamantschicht ist ein Mantel aus Kohlenstoff mit diamantartigen
Verbindungen, die eine negative Elektronenaffinität zeigen,
zu verstehen. Es ist auch eine ausreichende Leitfähigkeit
wünschenswert,
um eine konstante Zuführung
von Elektronen zur Oberfläche der
Kathode herzustellen. Das Vorhandensein einiger Graphitbindungen
in der Diamantschicht trägt
zur Leitfähigkeit
bei. Somit ist eine Kombination einer Diamantschicht sowohl mit
sp3-Kohlenstoffbindungen, die als Kathode fungieren, als auch mit
einigen sp2-Kohlenstoffbindungen zur Erhöhung der Leitfähigkeit,
insbesondere zur Verwendung in einem solchen System geeignet. Es
können
auch andere Elemente in geringen Mengen in dem Film vorhanden sein.
Gemäß der Erfindung
wird die Diamantschicht die Eigenschaft aufweisen, dass sie Elektronen
bei elektrischen Feldern größer oder
gleich ungefähr
20 KV/μm
emittieren kann. Dieses erforderliche elektrische Feld ist deutlich
geringer verglichen mit Metallemittern wie beispielsweise Molybdän oder Silizium, die
mehr als 1.000 KV/μm
erfordern.
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Ein Getter 30 ist innerhalb
des Vakuumgehäuses 23 angeordnet,
um zur Erzeugung und Beibehaltung eines Vakuumzustands mit hoher
Qualität beizutragen.
Der Getter 30 weist eine Aktivierungstemperatur auf, bei
der er mit Streugasmolekülen
in dem Vakuum reagiert. Nachdem der Getter 30 innerhalb
des Vakuumgehäuses
angebracht ist und das Gehäuse
leergepumpt ist, wird die Vorrichtung auf die Aktivierungstemperatur
erhitzt. Es ist wünschenswert,
dass der verwendete Getter eine Aktivierungstemperatur aufweist,
die nicht so hoch ist, dass die Röntgenvorrichtung bei der Erwärmung auf
die Aktivierungstemperatur beschädigt
wird. Es könnte
ein SAES ST 101-Legierungsgetter
verwendet werden, der eine Aktivierungstemperatur im Bereich von
750 bis 900°C
aufweist und zusammengesetzt ist aus ungefähr 64 % Zirkon und 16% Aluminium.
Es könnte auch
ein ST 707-Legierungsgetter verwendet werden, der eine Aktivierungstemperatur
im Bereich von 400 bis 500°C
aufweist und zusammengesetzt ist aus ungefähr 70% Zirkon, 24,6 Vanadium
und 5,4,% Eisen.
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Eine Wand der Vakuumkammer 36 sollte
für Röntgenstrahlen
transparent sei, um ein Erreichen der vollen Dosis an der Lumenwand
zu ermöglichen. Die
Wand 36 kann Bornitrid oder ein anderes für Röntgenstrahlen
transparentes Metall oder Keramikmaterial aufweisen. Andere Möglichkeiten
umfassen pyrolytisches Bornitrid, isotropisches Bornitrid, anisotropisches
Bornitrid, Berylliumoxid, Aluminium, Aluminiumoxid, oder Graphit.
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In der Röntgenvorrichtung existiert
ein elektrisches Feld an der Oberfläche der Kathode 26 und ein
Strom fließt
von der Kathode 26 zu der Anode 24, während unmittelbar
auf der Außenseite
des Vakuumgehäuses
ein leitendes Geflecht oder Lötmaterial 44 auf
Massepotential gehalten wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung
müssen
diese beiden Potentiale voneinander isoliert sein, oder ein elektrischer Überschlag
wird auftreten. Eine Vakuumwand aus pyrolytischem Bornitrid kann
eine gewisse Isolierung bereitstellen. Falls ein Metall als Vakuumkammerwand 36 verwendet
wird, ist eine Isolierschicht erforderlich. Als zusätzlicher
Schutz vor elektrischem Überschlag kann
ein elektrisch isolierendes Material 50 an den Verbindungsstellen
der Vakuumkammerwand angeordnet sein. Die Vakuumwand enthält des Weiteren eine
biokompatible Beschichtung 46, wie beispielsweise ein Polyethylen-,
Polyurethan- oder Teflon®-Material. Die Verbindungsstellen 34 zwischen der
Vakuumkammerwand 36 und der Anode 24 können im
Vakuumofen gelötet
sein. Beim Einsatz zur Bestrahlung der Wand eines Lumens, gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wird die Röntgenvorrichtung
innerhalb eines Katheters platziert. Der Katheter wird durch die
Haut in den zu behandelnden Lumen eingeführt. Die Röntgenvorrichtung wird dann
durch den Lumen geführt
unter Verwendung bekannter Techniken, bis sie sich in der Nähe des zu
bestrahlenden Bereichs befindet.
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Der Hochspannungsgenerator wird aktiviert und
ein elektrisches Feld wird zwischen der Kathode 28 und
der Anode 24 hergestellt. Die dünne Diamantbeschichtung 28 verliert
Elektronen, die in Richtung der Anode beschleunigt werden. Wenn
die Elektronen durch die Anode 24 abgebremst werden, wird eine
elektromagnetische Strahlung von dem Material der Anode 24 emittiert.
Auf diese Weise wird Röntgenstrahlung
durch den Bremsstrahlungseffekt erzeugt. Trifft die Röntgenstrahlung
auf die Wand des Lumen auf, so verhindert sie die Glattmuskelwucherung.
Somit kann die Röntgenkathetervorrichtung
zur wirksamen Vermeidung der Restenose eingesetzt werden. Wenn die
gewünschte
Dosis abgegeben wurde, wird die Spannungsversorgung unterbrochen und
der Katheter aus dem Körper
entnommen.
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Die dem Inneren eines Körpers zuzuführende Dosis
der Röntgenstrahlung
liegt im Allgemeinen im Umfang der Beurteilung des anwesenden Mediziners
und wird auf individuellen Bedingungen basieren, wie beispielsweise
der Schwere des Zustands an der zu behandelnden Stelle und dem speziellen Patienten.
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Um beispielsweise die frühen Stadien
des Barrettschen Ösophagus
zu behandeln, kann lediglich ein Bestrahlen der ersten Schicht der
Zellen des Ösophagus
erforderlich sein. Falls der Barettsche Ösophagus in einen kanzerösen Zustand
fortgeschritten ist, wird die zugeführte Bestrahlungshöhe erhöht sein.
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Es kann eine Bestrahlung im Bereich
von 10 bis 50 Gray mit dem Gerät
der vorliegenden Erfindung in einem Bereich des Inneren des Ösophagus zur
Behandlung des Barettschen Ösophagus
oder zur Verhinderung der Restenose des Ösophagus angewendet werden.
Vorzugsweise kann eine Röntgenstrahlung
im Bereich von 15 bis 30 Gray an dem Ösophagus angewendet werden.
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Wird die Röntgenvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer vaskulären
Anwendung eingesetzt, so wird angenommen, dass eine Bestrahlung
von ungefähr
10 bis 50 Gray zur Vermeidung der Restenose nach der Dilatation
eingesetzt werden kann. Eine Bestrahlung mit ungefähr 20 Gray
wird als wirksam zur Beschränkung
der Restenose angesehen.
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Die Behandlung wird strukturiert
für eine Dauer
von ungefähr
2 bis 10 min, oder vorzugsweise 3 bis 5 min. Der Röntgenemitter
kann während
des Strah lungsbehandlungsvorgangs in Abhängigkeit der Länge des
die Behandlung erfordernden Bereichs repositioniert werden.
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Im Allgemeinen wird durch die Röntgeneinheit
eine gewisse Wärmemenge
an der Anode erzeugt. Somit kann ein gewisser Mechanismus zur Kühlung des
Aufbaus erforderlich sein. Bei einer Verwendung in einer Arterie,
beträgt
der typische Blutfluss zu einer Arterie ungefähr 50 bis 60 cm3/min,
was zur Abführung
der durch das Vakuumgehäuse
abgeleiteten Wärme
beiträgt.
Wird die Röntgenvorrichtung in
anderen Körpersystemen
eingesetzt, so können zusätzliche
Kühlungsverfahren
erforderlich sein.
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Unter nachfolgender Bezugnahme auf 2 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Röntgenvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist eine dünne Diamantschicht
direkt auf einem Getter angeordnet. Gemäß der Erfindung können durch Aufnehmen
des Getters in die Kathodenstruktur signifikante Größenvorteile
erzielt werden.
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Behandlungen von kardiovaskulären Krankheiten
werden fortlaufen weniger invasiv für den Patientenkörper und
damit weniger belastend für
das System des Patienten. Größenverbesserungen
bei einer Röntgenvorrichtung
könnten
die Abmessungen des erforderlichen Einschnitts verringern, die Manövrierbarkeit
verbessern, die Belastung des Lumens verringern, und ein Erreichen
entfernterer Orte in dem Körper
des Patienten durch die Vorrichtung ermöglichen. Durch Kombinieren
einer Kathode und eines Getters in einer Röntgenvorrichtung können Komponenten
eliminiert und eine signifikante Größenverringerung erlaubt werden.
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Zur Anordnung der Diamantschicht
unmittelbar auf einem Getter kann eine Laserionenquellenabscheidung
eingesetzt werden. Ein traditioneller chemischer Dampfabscheidungsprozess
findet bei ungefähr
900°C statt.
Daher würde
ein in einem solchen Prozess als Substrat eingesetzter Getter aktiviert
und während
des Abscheideprozesses aufgebraucht werden. Die Verwendung eines
Laserionenquellenabscheideprozesses, der bei Raumtemperatur durchgeführt werden
kann, ermöglicht
dagegen eine Erzeugung einer Dia mantschicht auf einem Getter ohne
Aktivierung des Getters. Ein Laserionenquellenabscheideprozess ist
beschrieben im US-Patent Nr. 4,987,007, Wagal et al. US-Patent Nr. 4,987,007.
Ein Graphit-Target und das zu beschichtende Substrat werden in einer
Vakuumkammer angeordnet. Zwischen den beiden befindet sich ein auf hohem
negativen Potential gehaltenes Beschleunigungsgitter. Das Graphit-Target
wird mit einem fokussierten Laserstrahl aus einem Pulslaser bestrahlt. Der
Laserstrahl stößt eine
Säule von
Kohlenstoffdampf aus dem Graphit-Target. Ein Teil der Atome in der
Säule wird
durch den fokussierten Laserstrahl ionisiert, und die positiven
Kohlenstoffionen werden durch das Beschleunigungsgitter in Richtung
des Substrats beschleunigt. Der äußere Durchmesser der
integrierten Röntgenvorrichtung
gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
wird kleiner oder gleich ungefähr
1 und ¼ mm.
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Die Merkmale des äußeren Vakuumgehäuses gemäß 1 können auch in dem in 2 gezeigten Ausführüngsbeispiel
verwendet werden, obwohl diese Merkmale in 2 nicht dargestellt sind. So können beispielsweise
die äußere biokompatible Schicht,
die im Vakuumofen gelöteten
Verbindungsstücke
und das Isoliermaterial in dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 verwendet werden. In 2 wird durch ein leitendes
Lötmaterial 52 eine
elektrische Verbindung zwischen der externen leitenden Schicht 42 des
Koaxialkabels und der Kathodenbasis 48 hergestellt.
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Der Getter 56 wird eine
ausreichende Leitfähigkeit
aufweisen zum Bereitstellen der elektrischen Verbindung zwischen
der dünnen
Diamantschicht 28 und dem leitenden Lötmaterial 52. Es könnte auch der
ST 707-Legierungsgetter verwendet werden, der eine Aktivierungstemperatur
im Bereich von 400 bis 500°C
aufweist und zusammengesetzt ist aus ungefähr 70% Zirkon, 24,6% Vanadium
und 5,4% Eisen.
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3 zeigt
ein Verfahren zum Erzeugen der Röntgenvorrichtung
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
Zuerst wird der Getter im Schritt 70 in eine für die Kathode
gewünschte
Form gearbeitet. Als Form der Kathode kann beispielsweise eine konische
Form oder eine abgerundete konische Form verwendet werden. Als nächstes wird
im Schritt 72 eine dünne
Diamantschicht auf einem Spitzenabschnitt des Getters gebildet.
Der Spitzenabschnitt des Getters entspricht einer Kathodenstruktur.
Die Diamantschichtbildung wird bei einer Temperatur unterhalb der
Aktivierungstemperatur des Getters durchgführt, beispielsweise unter Verwendung
eines Laserionenquellenabscheideverfahrens. Es werden zwei Unteraufbauten
konstruiert. Im Schritt 74 umfasst ein Unteraufbau die
Kathodenstruktur und eine Endkappe 59. Der andere Unteraufbau
des Schritts 76 umfasst die Anode 24 und die Vakuumkammerwände 36.
Diese beiden Unteraufbauten werden in einem Hochvakuumofen verschlossen
und auf ungefähr
400 bis 500°C
erhitzt um im Schritt 78 Gasmoleküle für ungefähr zwei Stunden aus dem Material auszubacken.
Die Unteraufbauten werden im Schritt 80 miteinander verschweißt, während sie
sich immer noch unter Hochvakuumofen-Bedingungen befinden. Die Temperatur
wird auf ungefähr
500 bis 700°C
erhöht
für den
Schritt 82 des Hochvakuumofen-Lötens der
Verbindungsstücke
der Röntgenvorrichtung.
Die Vorrichtung wird für
mehrere Stunden auf der hohen Temperatur beibehalten, um den Getter
im Schritt 84 sorgfältig
zu aktivieren. Die Vorrichtung wird im Schritt 86 abgekühlt, getestet,
und Kabel werden angebracht.
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In der Vorrichtung gemäß diesem
Verfahren bildet der Getter eine innerhalb des Vakuumgehäuses angeordnete
Miniaturvakuumpumpe. Dieses Verfahren erlaubt die Herstellung einer
Röntgenvorrichtung
mit einem äußeren Durchmesser
kleiner oder gleich ungefähr
1 und ¼ mm.
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Die vorstehend beschriebenen verschiedenen
Ausführungsbeispiele
sind lediglich zur Erläuterung
vorgesehen und sollten nicht zur Beschränkung der Endung ausgelegt
werden. Der Fachmann wird verschiedene Modifikationen und Änderungen,
die an der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne
Weiteres erkennen ohne die hier erläuterten und beschriebenen beispielhaften
Ausführungsbeispiele
und Anwendungen strikt zu befolgen, und ohne von dem wahren Umfang
der vorliegenden Erfindung gemäß den nachfolgenden
Patentansprüchen
abzuweichen.