DE3931854A1 - Nmr-tomographisch gesteuerte stereotaktische laser-koagulation - Google Patents
Nmr-tomographisch gesteuerte stereotaktische laser-koagulationInfo
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Description
Zur Behandlung von Tumoren, z.B. der Leber, des Rückenmarks oder des Gehirns, werden
heute entweder strahlentherapeutische Maßnahmen unter Benutzung ionisierender Strahlung
verwendet bzw. müssen offene chirurgische Interventionen durchgeführt werden. Beide heute
verwendeten Maßnahmen sind jedoch in aller Regel nicht als kurativ zu betrachten, sondern
eher im Sinne einer palliativen Behandlung, und es wäre daher wünschenswert, wenn die Pa
tientenbelastung, die durch diese Maßnahmen entsteht, möglichst gering gehalten werden
kann. Es soll daher ein Verfahren entwickelt werden, das in der Lage ist, bei geringer Patien
tenbelastung derartige Tumore zu entfernen, und dieses Verfahren sollte auch wiederholt
einsetzbar sein.
Es ist bekannt, daß mittels Laserbestrahlung Gewebe koaguliert werden kann und, daß ko
aguliertes Gewebe durch körpereigene enzymatische Reaktionen abgebaut wird. Derartige
Tumorbehandlung bzw. Entfernung von auch beginnenden Gewebsveränderungen mittels Laser
strahlung, die je nach Lokalisation des zu bestrahlenden Gewebes auch über Lichtleitfasern
transportiert wird, sind Stand der Technik. Es wäre nun allerdings wünschenswert, derartige
Bestrahlungen auch in der Tiefe kompakter Gewebe durchführen zu können, ähnlich wie man
es in natürlichen Hohlorganen auch über Endoskope derzeit bereits kontrolliert anwenden
kann. Sowohl bei den oberflächlichen als auch endoskopischen Laseranwendungen wird der
Therapieerfolg visuell anhand des sich ausbreitenden Koagulationshofes an der Oberfläche
des Gewebes kontrolliert und die Tiefenwirkung entsprechend abgeschätzt. Bei der Bestrah
lung kompakter Gewebemassen ist eine derartige oberflächliche Erfolgskontrolle nicht mög
lich, und es sind andere meßtechnische Verfahren zu finden, die es gestatten, eine Koagulati
onsnekrose im Gewebsvolumen meßtechnisch zu erfassen. Auf der anderen Seite wird nach
dem Stand der Technik die tomographische Schnittbilddarstellung durch entweder Röntgen-
Tomographie oder aber NMR-Tomographie zur bildlichen Darstellung derartiger Tumore in
der Dianostik genutzt.
Bei der Auswahl der Verfahren war für die Entscheidung zugunsten der NMR-Tomographie
ausschlaggebend, daß es sich bei dieser Behandlungsform, bei der hochfrequente Wechselfel
der anstelle der ionisierenden Strahlung bei der Röntgentomographie verwendet werden, um
ein wesentlich patientenschonenderes Verfahren handelt. Man kann wohl nach heutigem
Kenntnisstand davon ausgehen, daß Frequenzen um 100 MHz für Protonenspektren, was ei
ner Magnetfeldstärke von etwa 2,4 Tesla entspricht, für Patienten keine Schädigung hervorru
fen, zumal in diesem Frequenzbereich auch andere medizinische Therapieverfahren,
wie z.B. die Hyperthermie, durchgeführt werden. Zwar kann auch bei diesem Verfahren, wie
nachfolgend noch beschrieben wird, nicht restlos auf Röntgenstrahlung verzichtet werden,
doch spielt die damit verbundene Strahlenbelastung eine untergeordnete Rolle.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß mit Laserstrahlung koaguliertes Gewebe im
NMR-Tomographen sich eindeutig vom umliegenden vitalen Gewebe kontrastiert. Ebenso
überraschend hat sich gezeigt, daß Lichtwellenleiter zur Übertragung von Laserstrahlung aus
Quarzglas die NMR-tomographische Bilddarstellung im wesentlichen nicht stören. Erfin
dungsgemäß werden daher folgende Vorrichtungen entwickelt:
- 1. Eine Vorrichtung zur Tumorbestrahlung mittels Laserlicht (siehe Abb. 1), die in geeigneter Weise mit einem NMR-Tomographen (1) gekoppelt werden kann, um eine Lokalisation des Tumors, sowie die Therapiekontrolle während interstitieller Laserbe strahlung über Quarzlichtleitfasern (3) vornehmen zu können.
- 2. Eine Vorrichtung (8), die die Kopplung von einem NMR-Tomographen (1) mit einem multiplanaren Röntgengerät erlaubt, so daß mit dessen Hilfe die NMR-tomographisch festgelegten Koordinaten (7) des Tumors durch Punktionssonden (33) angefahren werden können, um so ein Plazieren der Therapiefasern (3) im Volumen zu ermög lichen.
- 3. In Erweiterung und als Zusatz zu Punkt 1, die Auslegung insbesondere auf die Ver wendung eines Nd:YAG-Lasers (2).
- 4. Eine Vorrichtung, die bei größeren Tumoren das Plazieren mehrerer Therapiefasern (3) im Volumen des Tumors gestattet, welche über einen Strahlumschalter (9) am Laser (2) nacheinander mit Laserstrahlung beaufschlagt werden können.
- 5. Eine Vorrichtung, die bei größeren Tumoren das Unterbringen mehrerer Therapiefa sern (3) zuläßt, die von einer Laserquelle (2) ausgehend über Strahlteiler (9) gleich zeitig mit Strahlung beaufschlagt werden können.
Für die Vorrichtungen 1-5 sowie die damit verbundenen Konzepte zur betrieblichen Nutzung,
die sich nicht alleine auf den medizinischen Sektor beschränken müssen, sondern deren An
wendung auch bei beliebigen biologischen, synthetischen, organischen sowie anorganischen
Stoffen, insbesondere im chemischen Bereich, eventuell aber auch zur Güteklassifizierung
von Materialien mit willkürlich gesetzten Fehlern, denkbar ist, werden hiermit Patentansprü
che geltend gemacht. Der Anschaulichkeit halber wird das Verfahren hier an einem Beispiel
aus dem medizinischen Bereich dargestellt.
Der Patient wird in einem NMR-Tomographen (1) unmittelbar nach der Laserbestrahlung
diagnostiziert und die Koordinaten des zu bestrahlenden Tumors an einer Auswerteeinheit
(8) relativ zur Auflage (4), auf der sich der Patient befindet, erfaßt. Der zur Diagnostik ver
wendete NMR-Tomograph (1) beinhaltet gleichzeitig ein biplanares Röntgensystem, mit des
sen Hilfe sodann unter Röntgenkontrolle und vom Therapeuten geplanter Punktionsstrecken
die Koordinaten (7) des zu bestrahlenden Tumors mit Punktionskanülen (33) angefahren
werden. Diese Punktionskanülen dienen dazu, an vom Therapeuten vorher bestimmten Or
ten im Tumor Lichtleitfasern aus Quarz (3) zu deponieren. Nach Positionierung von ein oder
mehreren Quarzfasern, je nach Größe des zu bestrahlenden Tumorherdes, werden die Punk
tionskanülen (33) zurückgefahren und der NMR-Tomograph (1) wieder in Betrieb genom
men. Sodann beginnt das erste Bestrahlungsintervall, vorzugsweise unter Verwendung der
Strahlung eines Nd:YAG-Lasers (2), wobei die Ausbreitung der Koagulationsnekrose
NMR-tomographisch intermittierend verfolgt wird. Aus der in jedem Bestrahlungsintervall sich
ergebenden Ausbreitungszone der Koagulationsnekrose und deren zeitlicher Entwicklung
wird sodann ein patienten- und tumorspezifisches
Fraktionierungsschema erarbeitet, anhand dessen dann die endgültige Ausbestrahlung des
Tumorherdes mit Laserstrahlung durchgeführt wird. In einem bevorzugten Ausführungsbei
spiel wird der Patient auf eine traversierbare Tischplatte (4) fixiert und zur Diagnostik in das
Innere des Magneten des NMR-Tomographen (1) eingefahren, wo dann schrittweise mehrere
Schnittbilder erstellt werden, die nach dem Stand der Technik auf dem Sichtschirm der Be
dienkonsole (5) dargestellt werden. Hier werden sodann die Koordinaten des zu
bestrahlenden Volumenelementes (Voxel) ermittelt. Nach dieser Diagnostik wird der Patient
aus dem Inneren des NMR-Tomographen herausgefahren und der Therapeut plaziert sodann
mit Hilfe eines externen, multiplanar einstellbaren Röntgengerätes ein oder mehrere
Therapiefasern im Tumor (3). Diese Fasern werden sodann an den Ausgangsschnittstellen
(3a, b,...) eines Laser-Strahlumschalters (9) angeschlossen, und der Patient mit den im Tumor
fixierten Fasern (3) sodann wieder in den NMR-Tomographen (1) traversiert. Zur Kontrolle
wird sodann zunächst wieder ein NMR-tomographisches Schnittbild im Hauptschnitt des
Tumors dargestellt, dann werden die Fasern nacheinander im Sekundenrhythmus mit
Strahlung im Bereich von 20-30 W beaufschlagt. Nach dem ersten Bestrahlungszyklus
werden sodann wieder NMR-tomographische Kontrollaufnahmen erstellt, auf denen sich die
Ausbreitung der Koagulationsnekrose darstellt. Daran schließt sich ein zweiter
Bestrahlungsrhythmus mit identischen Parametern an, ebenfalls wieder mit anschließender
Nachkontrolle. Daraus ergibt sich im Vergleich der Größe des Koagulationsherdes nach dem
ersten Bestrahlungszyklus und nach dem zweiten die tumor- und patientenspezifische
Dynamikfunktion, nach der die nachfolgenden Bestrahlungsintervalle festgelegt werden.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Tumorbestrahlung mittels Laserlicht,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein NMR-Tomograph (1) zur Lokalisation des Tumors und Therapiekontrolle während in
terstitieller Laserbestrahlung über Quarzlichtleitfasern (3) benutzt wird.
2. Vorrichtung nach 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
mit dem NMR-Tomographen (1) ein multiplanares Röntgengerät gekoppelt ist, mit dessen
Hilfe die NMR-tomographisch festgelegten Koordinaten (7) des Tumors durch
Punktionssonden (33) angefahren werden können, um so die Therapiefasern (3) im Volumen
des Tumors zu plazieren.
3. Vorrichtung nach 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Bestrahlungsquelle für den Tumor ein Laser, vorzugsweise ein Nd:YAG-Laser (2), benutzt
wird.
4. Vorrichtung nach 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei größeren Tumoren mehrere Therapiefasern (3) im Volumen des Tumors plaziert werden
und über einen Strahlumschalter (9) am Laser nacheinander mit Laserstrahlung beaufschlagt
werden.
5. Vorrichtung nach 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei größeren Tumoren mehrere Therapiefasern (3) plaziert werden und über Strahlteiler (9),
ausgehend von einer Laserquelle (2), gleichzeitig mit Strahlung beaufschlagt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3931854A DE3931854A1 (de) | 1989-09-23 | 1989-09-23 | Nmr-tomographisch gesteuerte stereotaktische laser-koagulation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3931854A DE3931854A1 (de) | 1989-09-23 | 1989-09-23 | Nmr-tomographisch gesteuerte stereotaktische laser-koagulation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3931854A1 true DE3931854A1 (de) | 1991-04-04 |
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ID=6390081
Family Applications (1)
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DE3931854A Withdrawn DE3931854A1 (de) | 1989-09-23 | 1989-09-23 | Nmr-tomographisch gesteuerte stereotaktische laser-koagulation |
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