DE3620123A1 - Mess- und bestrahlungseinrichtung fuer hohlraeume - Google Patents

Mess- und bestrahlungseinrichtung fuer hohlraeume

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DE3620123A1 DE19863620123 DE3620123A DE3620123A1 DE 3620123 A1 DE3620123 A1 DE 3620123A1 DE 19863620123 DE19863620123 DE 19863620123 DE 3620123 A DE3620123 A DE 3620123A DE 3620123 A1 DE3620123 A1 DE 3620123A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Meß- und Bestrahlungseinrichtung für Hohlräume, in die ein Streumedium für anregende Strah­ lung eingefüllt und über ein Katheter anregende Strahlung ein- sowie Meßstrahlung ausgekoppelt wird, wobei die Be­ strahlungsquelle und die Meßaufnehmer am Katheter angebracht sind. Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 33 23 365 bekannt.
Bei multilokulär wachsenden Tumoren, z. B. dem Blasenkar­ zinom, sind neben makroskopisch erkennbaren Tumorherden auch häufig kleinste mikroskopische über die gesamte Blaseninnen­ wand verteilte Tumorbezirke vorhanden. Da letztere bislang durch die konventionellen Therapieverfahren (z. B. "Der Urologe", Ausgabe B, 21. JG. Heft 3, Juni 1982), nicht erfaßbar sind, treten z. B. beim Blasenkarzinom in ca. 50% der Krankheitsfälle innerhalb von 15 Monaten nach der Erst­ behandlung sog. Tumorrezidive auf.
Die bisher angewandten Therapieverfahren beim Blasenkarzinom umfassen die transurethrale Resektion, die Blasenteilresek­ tion, die Tumorkoagulation mit elektrischem Strom oder La­ serstrahlung (Nd-YAG, Argon-Laser). Lokale Zytostatikain­ stillationen in die Blase konnten die Rezidivquote ober­ flächlich wachsender Tumoren um maximal 30% mindern. Weder die im Experimentalstadium befindliche lokale Hyperthermie noch die Anwendung ionisierender Strahlen haben jedoch zu wesentlichen Verbesserungen geführt.
Es ist bekannt (s. z. B. J. of Urology, Vol. 115, February, S. 150-151), in der Innenwand von Hohlorganen verstreut wachsende Tumoren durch Verabreichung geeigneter chemischer Substanzen wie Hämatoporphyrin-Derviat (HpD), Hämatoporphy­ rin, Porphyrine, Tetrazykline, Akridinorange usw. tumorse­ lektiv lichtempfindlich zu machen, d. h. zu photosensibili­ sieren. Die Bestrahlung mit geeignetem Licht, bei HpD z. B. rotes (Laser-)Licht, führt dann im photosensibilisierten Gewebe zu photochemischen Reaktionen, die letztlich eine Zerstörung des Tumorgewebes bewirken. Normales, nicht photo­ sensibilisiertes Gewebe dagegen wird durch die niederenerge­ tische Lichtbestrahlung nicht geschädigt.
Auch in der Technik, insbesondere im Kraftfahrzeugbau, gibt es Probleme, wenn fast nicht oder nur schlecht erreichbare Hohlräume in Gegenständen aufgesucht, beobachtet und/oder zur Versiegelung bestrahlt werden sollen. Die gleiche Prob­ lematik liegt in der Konservierungsbranche vor, wenn z. B. Hohlräume in archäologischen oder historisch wertvollen Bauten oder Gegenständen vor weiterem Verfall zu schützen oder aus Stabilitätsgründen zu versiegeln sind.
Bei der photodynamischen Therapie photosensibilisierter multilokulär wachsender Tumoren hat es sich gezeigt - glei­ che Erkenntnisse gelten auch für die übrigen technischen Anwendungsbereiche - daß eine gleichmäßige Bestrahlung der Hohlräume unbedingt erforderlich ist, um wirkungsvolle Er­ gebnisse zu erzielen (J. P. A. Marynissen and W. M. Star, Porphyrin Localization and Treatment of Tumors, pages 133- 148, 1984 Alan R. Liss, Inc.). Mit der e. g. bekannten Einrichtung ist diese Bedingung nicht zu erfüllen, da eine reproduzierbare und ortskontrollierbare Einführung des Ka­ theterkörpers in die Hohlräume nahezu ausgeschlossen werden kann.
Die der Erfindung gestellte Aufgabe besteht nunmehr darin, die e. g. Einrichtung derart auszugestalten, daß mit ihr eine sichere Positionierung und Fixierung des Katheters im Hohlraum sowie eine direkte Messung der Intensität der Be­ strahlung ermöglicht wird.
Die Lösung ist im kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 1 beschrieben.
Die übrigen Ansprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung dar.
In Verbindung mit dem Streumedium wird demnach erfindungsge­ maß eine sichere, gleichmäßige Ausleuchtung von Hohlräumen, insbesondere von Hohlorganen, und die Überwachung dieser Ausleuchtung durchführbar. Über einen mehrlumigen Katheter werden bevorzugt zwei Fixierungsballons aus optisch transpa­ rentem, ggf. auch streuendem Material mit Streumedium ge­ füllt. Die nicht von den Ballons eingenommenen Zwischenräume im Hohlraum werden dann über weitere (ggf. Spül-) Kanäle im Katheter mit körperverträglichem Streumedium gefüllt und ggf. auch während der Bestrahlung gespült. Lichtleiter für die Bestrahlung sind in separate Kanäle integrierbar. Das kurze Katheterteil zwischen den Ballons ist in vorteilhafter Weise gegenüber den restlichen Katheteranteilen steifer ausgeführt, um eine Anlagerung dieses Katheteranteils an die Wand des Hohlorgans sicher zu vermeiden. Die Plazierung der isotropen Detektoren bzw. Dioden an Stellen, die bestrah­ lungstechnisch kritischen Bereichen der Hohlorganwandung benachbart sind, ermöglichen eine exakte Bestrahlungsdosime­ trie während der gesamten Bestrahlung. Die in den isotropen Detektoren registrierte Lichtintensität wird über flexible Lichtleiter, integriert in die Katheterwandung bzw. geson­ derte Führungskanäle, zu einer externen Meßvorrichtung wei­ tergeleitet.
Der erfindungsgemäße Meß- und Bestrahlungskatheder ermög­ licht erstmals eine sichere, schonende, exakte Positionie­ rung eines Lichtleiters ins Zentrum eines Hohlorgans zu dessen homogener Ausleuchtung u. a. bei Verwendung eines Lichtstreumediums. Zusätzliche externe Kontrolleinrichtungen der Lage des Lichtleiterendes im Hohlorgan sind im Gegensatz zu Alternativverfahren verzichtbar. Unterschiedliche Organ­ konfigurationen können unter Nutzung der isotropen Detektion bei der Wahl der Bestrahlungsparameter berücksichtigt wer­ den. Röhrenförmige Hohlräume lassen sich bei Abdichtung bestimmter Areale durch die Ballone (variables Füllvolumen) in definierten Abschnitten homogen ausleuchten.
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungs­ beispiele mittels der Fig. 1-3 näher erläutert.
Angestrebt wird gemäß Fig. 1 und 2 (Schnittbild schematisch) eine sichere Positionierung und Fixierung eines Laserlicht­ leiters 1 in einem Hohlorgan 2 (z. B. der Harnblase), um dessen gleichmäßige Ausleuchtung zu bewerkstelligen. Diese ist notwendig bei der integralen photodynamischen Therapie photosensibilisierter Tumoren. Ein Wandkontakt des strahlen­ den Faserendes 3 und die damit verbundene hohe lokale Leuchtdichte sind unbedingt zu verhindern. Zur Überwachung der Bestrahlung, die vorzugsweise nicht unter Sicht erfolgt (schonende Behandlungweise, Blendung, Augenschutz vor (Laser-) Strahlung!), und zur Detektion werden isotrope Detektoren 4 vorgesehen, die an ausgewählten Stellen des Katheterkörpers 5 und der Ballons 10, 11 angebracht worden sind.
Der Katheterkörper 5 besteht im wesentlichen aus einem fle­ xiblen, langgestreckten Rohr, dessen Spitze 25 mit einem Röntgenkontrastmittel versehen sein kann. Zentral im Rohr ist der Laserlichtleiter 1 verlegt. Auch die vier Meßleitun­ gen 6 (Glasfasern) zu bzw. von den Detektoren 4 (z. B. Dioden) zum Meßkopf 7 und zwei Kanäle 8, 9 zu den beiden Ballonen 10, 11 sind darin untergebracht. Ihre Lage, vor­ zugsweise diametral zueinander in der Wandung verlaufend, im Katheterkörper 5 ist in der Schnittzeichnung (A) gemäß Fig. 2 dargestellt. Im Katheterkörper 5 ist zusätzlich der Streu­ mediumab- und zulauf 12, 13 für den Bereich 18 im Hohlorgan 2 untergebracht. Die Lichtfaser 1, 3 wird von der Halbie­ rungsebene 14 gegenüber der Wandung des Katheterkörpers 5 fixiert, wobei die Halbierungsebene 14 den Zu- und Ablauf 12, 13 voneinander trennt.
Die Ballone 10 und 11 (Fig. 1) sind koaxial um den Katheter­ körper 5 herum befestigt und über Zutrittsöffnungen 16, 16 mit Streumedium 26 derart befüllbar, daß ihre Außenwandungen sich an die Innenfläche des Hohlorgans 2 anlegen. Die Bal­ lonhaut ist flexibel und optisch transparent. Im leeren Zustand können sie zusammen mit dem Katheterkörper 5 in das Hohlorgan 2 eingeführt werden. Der Bereich 17 des Katheter­ körpers 5 ist zwischen den beiden Ballonen 10 und 11 biege­ steifer als der übrige Teil ausgebildet, so daß keine Verän­ derung des Abstandes zwischen den beiden Ballonen 10, 11 bzw. eine Verbiegung entstehen kann.
Der Zwischenraum 18 zwischen den Ballonen 10, 11 wird zur Messung bzw. Therapie ebenfalls mittels Streumedium 26 ge­ füllt und zwar über die Zu- und Abführöffnungen 19, 20 zum Zu- bzw. Ablauf 12 bzw. 13 im Katheterkörper 5, bevorzugt im Bereich 17. Die mittels der Füllspritzen 21, 22 im Katheter­ kopf 23 befüllbaren Ballone 10, 11 legen sich an die Innen­ wandung des Hohlorgans 2 derart an, daß eine zentrierte Lage des Katheterkörpers 5 bzw. der Lichtleiterspitze 3 ermög­ licht wird. Die Detektoren 4 sind sowohl an den Ballonen 10, 11 als auch am Katheterkörper 5 selbst angeordnet. Der Katheterkopf 23 kann mit einer Spülung (Kühlung) 24 versehen sein.
Die Fig. 3 zeigt im Schnitt einen Teil eines zylindrischen Hohlorgans 27 bzw. einen Teils einer Speiseröhre, Darms oder Blutgefäßes. Der Katheterkörper 5 mit der Lichtfaser 1 und seinen beiden Ballonen 10 und 11 grenzt einen längeren Teilbereich 18 mit Streumedium 26 ab. Der versteifte Teilbe­ reich 17 des Katheterkörpers 5 kann, insbesondere wenn das Hohlorgan 27 selbst gebogen oder gewunden ausgebildet ist, mittels weiteren Zwischenballons (nicht dargestellt) fixiert werden. Die äußeren Ballone 10, 11 können auch zur Abdich­ tung gegenüber externen Medien dienen. Die Detektoren, wel­ che hier nicht dargestellt sind, können im Katheterkörper 5, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2, integriert oder separat eingeschoben werden. Als Detektoren 4 kommen z. B. Glasfasersensoren oder Halbleiterelemente in Frage. An­ stelle der Lichtfaser 1 können auch im Katheterkörper 6 andere Licht-Bestrahlungsquellen (Halbleiterlaser, Glühlam­ pen, LED) und/oder radioaktive Quellen (z. B. für Wandunter­ suchung) integriert sein. Bei ausschließlicher Ausleuchtung des Bereichs 18 eignet sich die Anordnung bei Verwendung nicht-transparenter Ballone 10, 11 und/oder nicht-transpa­ renter Füllungen in den Ballonen. Es ist prinzipiell mög­ lich, die Ballone 10, 11 mit unterschiedlichen Medien zu füllen.

Claims (5)

1. Meß- und Bestrahlungseinrichtung für Hohlräume, in die ein Streumedium für anregende Strahlung eingefüllt und über ein Katheter anregende Strahlung ein- sowie Meß­ strahlung ausgekoppelt wird, wobei die Bestrahlungsquelle und die Meßaufnehmer am Katheter angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Katheterkörper (5) mindestens zwei optisch transparente, den Katheterkörper (5) umschließen­ de und im Abstand voneinander angeordnete Ballons (10, 11) befestigt sind, welche mit Streumedium (26) derart auffüllbar sind, daß sie an Teilen der Wandung der Hohl­ räume (2) zur Anlage kommen.
2. Meß- und Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballons (10, 11) getrennt über Kanäle (12, 15 bzw. 13, 16) im Katheterkörper (5) auf­ füllbar oder entleerbar sind.
3. Meß- und Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der oder die Zwi­ schenräume (18) im Hohlraum (2) zwischen den Ballons (10, 11) über den Katheterkörper (5) mittels Streumedium (26) befüllbar sind.
4. Meß- und Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche der Ballons (10, 11) und/oder dem Katheterkör­ per (5) an auszuwählenden Meßorten Detektoren (4) ange­ ordnet sind.
5. Meß- und Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (17) des Katheterkörpers (5) zwischen den Ballons (10, 11) biegesteifer als die übrigen Bereiche ausgebil­ det ist.
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