DE4007587A1 - Local hyperthermia developer for human body - Google Patents

Local hyperthermia developer for human body

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DE4007587A1
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Jurij Sergeevic Kudryavtsev
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KUDRYAVTSEV JURIJ S
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    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/02Radiation therapy using microwaves
    • A61N5/04Radiators for near-field treatment

Abstract

At least one peg (5) connects at least one radiation electrode (3) to the screen electrode (4). The dielectric penetrable intermediate layer (6) is fixed at the microwave emitter (1) and faces the radiation place. Electromagnetic oscillations of predetermined wavelength are supplied across a feed line (8) to the microwave emitter. The electrodes (3,4) are arranged so that their sides (11-14, 11'-14') run parallel to each other in pairs. The pegs at one side (12) of the radiation electrode are arranged parallel in one of the 1/4 wavelength of the electromagnetic radiation in the underlay at equal distance from the opposite side (11) of the radiation electrode. The distance of the far standing side (11) parallel to the pegs from each of its parallel sides. (11',12') of the screen electrode (4), reaches 0.2 0.6 wavelength of the e.m. radiation in the dielectric intermediate layer, and the strength of the latter amounts to 0.003 0.03 of the wavelength of the transmitted radiation.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrich­ tung zur Entwicklung einer lokalen Hyperthermie im mensch­ lichen Körper der im Oberbegriff des Patentanspruchs ange­ gebenen Gattung und kann zur Behandlung von perniziösen Tumoren sowie in der Physiotherapie eingesetzt werden.The present invention relates to a device development of local hyperthermia in humans union body in the preamble of claim given genus and can be used to treat pernicious Tumors as well as used in physiotherapy.

Aus den US-A-46 00 018 und GB-A-21 22 092 sind Applikato­ ren zur Entwicklung einer lokalen Hyperthermie bekannt, die einen einzelnen Mikrowellen-Resonator aufweisen, der auf einer dielektrischen Unterlage angeordnet ist und auf seiner Rückseite einen Schirm trägt. Eine Speiseleitung verbindet den Resonator und den Schirm. Der Mikrowellen­ schwinger steht mit einer dielektrischen Zwischenlage in Kontakt, deren Rückseite bei der Behandlung dem Patienten zugekehrt ist und durch welche die elektromagnetischen Wellen in den Körper hindurchgehen. Bei diesen Applikato­ ren kann eine gleichmäßige Verteilung der Mikrowellen im Körper auf einen die Resonatorgröße übersteigenden Bereich nicht erreicht werden.US-A-46 00 018 and GB-A-21 22 092 are applikato known to develop local hyperthermia, which have a single microwave resonator which is arranged on a dielectric base and on its back carries an umbrella. A feed line connects the resonator and the screen. The microwaves Schwinger stands in with a dielectric intermediate layer  Contact, the back of the patient during treatment is turned and through which the electromagnetic Waves pass through the body. With this applikato Ren can even distribution of microwaves in the Body to an area exceeding the resonator size cannot be reached.

Aus den US-A-45 89 422 und GB-A-21 85 891 sind auch be­ reits Vorrichtungen bzw. Applikatoren mit einem Mikrowel­ lenstrahler bekannt, in denen die Strahlungs- und die Schirmelektrode über einen einseitigen Steg miteinander elektrisch verbunden sind. Diese Elektroden sind an ver­ schiedenen Seiten einer dielektrischen Unterlage angeord­ net. Am Strahler ist noch eine dem Bestrahlungsort zuge­ wandte, dielektrische Zwischenlage angeordnet. Auch diese Applikatoren ermöglichen keine gleichmäßige Verteilung der Mikrowellen in Körperbereichen, die größer als die Länge der Strahlungselektrode (des Schwingers) sind.From US-A-45 89 422 and GB-A-21 85 891 are also riding devices or applicators with a microwave len floodlights known in which the radiation and the Shield electrode with each other via a one-sided web are electrically connected. These electrodes are on ver arranged on different sides of a dielectric base net. At the spotlight there is still a radiation site turned, dielectric interlayer arranged. This too Applicators do not allow an even distribution of the Microwaves in areas of the body larger than the length the radiation electrode (of the vibrator).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Applikator zur Entwicklung einer lokalen Hyperthermie im Patienten zu schaffen, der bei relativ geringen Abmessungen eine gleichmäßige Erwärmung von größeren Körperbereichen ermög­ licht.The invention has for its object an applicator to develop local hyperthermia in the patient create one with relatively small dimensions allows uniform heating of larger areas of the body light.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung bzw. Applikator mit einem Mikrowellenstrahler, der eine Strahlungselek­ trode, eine Schirmelektrode, eine dielektrische Unterlage und einen die Elektroden miteinander verbindenden Steg aufweist, an dem eine dielektrische, dem Bestrahlungsort zugewandte durchlässige Zwischenlage und eine Speiselei­ tung angeordnet sind, über die dem Mikrowellenstrahler die Elektromagnetschwingungen mit der vorausbestimmten Wellen­ länge zugeführt werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strahlungs- und die Schirmelektrode des Mikrowellenstrahlers rechteckige Gestalt aufweisen und auf der dielektrischen Unterlage derart angeordnet sind, daß ihre Seiten einander paarweise parallel verlaufen, die Stege an einer Seite der Strahlungselektrode in einem 1/4 Wellenlänge der Elektromagnetstrahlung in der dielektri­ schen Unterlage gleichen Abstand von der gegenüberliegen­ den Seite der Strahlungselektrode parallel befestigt sind, wobei die Entfernung der den Stegen parallelen und von diesen Stegen in dem Abstand gleich 1/4 Wellenlänge der Elektromagnetstrahlung in der dielektrischen Unterlage fernstehenden Seite der Strahlungselektrode von jeder ihr parallel verlaufenden Seite der Schirmelektrode 0,2 bis 0,6 Wellenlänge der Elektromagnetstrahlung in der dielek­ trischen Zwischenlage, die Stärke dieser dielektrischen Zwischenlage 0,003 bis 0,03 Wellenlänge der zugegebenen Elektromagnetstrahlung erreicht.This task is carried out in a device or applicator with a microwave radiator that emits a radiation trode, a shield electrode, a dielectric base and a web connecting the electrodes to one another has a dielectric, the radiation site facing permeable liner and a dining table device are arranged over which the microwave radiator Electromagnetic vibrations with the predetermined waves length supplied, solved according to the invention, that the radiation and the shield electrode of the  Microwave radiator have a rectangular shape and on the dielectric base are arranged such that their sides run parallel in pairs, the Ridges on one side of the radiation electrode in a 1/4 Wavelength of electromagnetic radiation in the dielectri the same distance from the opposite surface the side of the radiation electrode are attached in parallel, the distance of the parallel to the webs and from these ridges at a distance equal to 1/4 wavelength of Electromagnetic radiation in the dielectric base distant side of the radiation electrode from each of her parallel side of the shield electrode 0.2 to 0.6 wavelength of electromagnetic radiation in the dielek tric liner, the strength of this dielectric Intermediate layer 0.003 to 0.03 wavelength of the added Electromagnetic radiation reached.

Zweckmäßigerweise sind die Abstände zwischen den zu den Stegen parallelen und von diesen Stegen auf 1/4 Wellen­ länge der Elektromagnetstrahlung in der dielektrischen Unterlage entfernten Seite der Strahlungselektrode von jeder zu ihr parallelen Seite der Schirmelektrode gleich groß.The distances between the to the Parallel webs and of these webs on 1/4 waves length of electromagnetic radiation in the dielectric Pad remote side of the radiation electrode from each side of the shield electrode parallel to it is the same large.

Bei einer eventuell im Applikator vorgesehenen, zwischen dem Körper und der dielektrischen Zwischenlage vorgesehe­ nen Wasserkühlanlage kann der mit dem Wasser gefüllte In­ nenraum unmittelbar über der Schirmelektrode angeordnet werden und gleiche Abmessungen haben.If there is a need in the applicator, between the body and the dielectric liner A water cooling system can be filled with water nenraum arranged directly above the shield electrode and have the same dimensions.

Weitere Besonderheiten der Erfindung lassen sich der fol­ genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung entnehmen.Further special features of the invention can be found in the fol ing description of exemplary embodiments with reference refer to the drawing.

Es zeigen: Show it:  

Fig. 1 einen Applikator im Querschnitt; Figure 1 shows an applicator in cross section.

Fig. 2 einen Mikrowellenstrahler in perspektivischer Draufsicht; Fig. 2 is a microwave radiator, in a perspective top view;

Fig. 3 eine andere Ausführung des Mikrowellenstrahlers; Fig. 3 shows another embodiment of the microwave radiator;

Fig. 4 eine weitere Ausführung des Applikators im Längs­ schnitt; Figure 4 shows a further embodiment of the applicator in longitudinal section.

Fig. 5 die Wärmeverteilung in einem bestrahlten Körper mit einem Applikator im schematischen Längs­ schnitt; und Figure 5 shows the heat distribution in an irradiated body with an applicator in a schematic longitudinal section. and

Fig. 6 Kennlinien einer der Ausführungsvarianten des Applikators. Fig. 6 characteristics of one of the variants of the applicator.

Der dargestellte Applikator zur Entwicklung einer lokalen Hyperthermie enthält einen λ/4-Mikrowellenstrahler 1, der eine dielektrische Unterlage 2, eine auf einer Seite die­ ser Unterlage 2 angeordnete Strahlungselektrode 3 und eine auf der anderen Seite der Unterlage 2 befestigte Schirm­ elektrode 4 sowie einen beide Elektroden 3, 4 elektrisch verbindenden Quersteg 5 aufweist.The applicator shown for the development of a local hyperthermia contains a λ / 4 microwave radiator 1 , which has a dielectric base 2 , a radiation electrode 3 arranged on one side of this base 2 and a shield electrode 4 fastened on the other side of the base 2 and both Has electrodes 3 , 4 electrically connecting crossbar 5 .

Eine dielektrische Zwischenlage 6 ist an der dem Bestrah­ lungsort im Körper 7 zugewandten Seite des Strahlers 1 be­ festigt. Eine Speiseleitung 8 ist mit einem hohlen Außen­ leiter 9 und einem Innenleiter 10 an die entsprechenden Elektroden 4 und 3 angeschlossen.A dielectric liner 6 is on the irradiation site in the body 7 facing side of the radiator 1 be fastened. A feed line 8 is connected to a hollow outer conductor 9 and an inner conductor 10 to the corresponding electrodes 4 and 3 .

Beide Elektroden 3 und 4 (Fig. 2) sind rechteckig ausge­ führt und auf der Unterlage 2 derart angeordnet, daß deren zugeordnete Seiten 11 und 11′, 12 und 12′, 13 und 13′, 14 und 14′ einander paarweise parallel verlaufen. Die Strah­ lungselektrode 3 ist kleiner als die Schirmelektrode 4.Both electrodes 3 and 4 ( Fig. 2) are rectangular out and arranged on the base 2 such that their associated sides 11 and 11 ', 12 and 12 ', 13 and 13 ', 14 and 14 ' run parallel to each other in pairs. The radiation electrode 3 is smaller than the shield electrode 4 .

Um ein symmetrisch in der Zwischenlage 6 verteiltes elek­ trisches Feld zu entwickeln, wird eine elektroleitende Platte 15 (Fig. 3) auf der Unterlage 2 angeordnet, welche in Gestalt und Größe mit der Strahlungselektrode 3 über­ einstimmt.In order to develop a symmetrically distributed in the intermediate layer 6 elec trical field, an electroconductive plate 15 ( FIG. 3) is arranged on the base 2 , which corresponds in shape and size with the radiation electrode 3 .

Gemäß Fig. 2 sind die elektrisch leitenden Verbindungs­ stege 5 neben der Außenseite 12 der Strahlungselektrode 3 in einer Reihe angeordnet, wie dies auch Fig. 3 zeigt. Alle Stege 5 sind von der anderen Seite 11 der Strahlungs­ elektrode 3 in einem λ2/4-Abstand der Elektromagnetstrah­ lung in der dielektrischen Unterlage 2 entfernt, wobei λ2 die Länge der Elektromagnetstrahlung bedeutet.According to FIG. 2, the electrically conductive connecting webs 5 are arranged in a row next to the outside 12 of the radiation electrode 3 , as is also shown in FIG. 3. All webs 5 are removed from the other side 11 of the radiation electrode 3 at a λ 2/4 distance of the electromagnetic radiation in the dielectric base 2 , where λ 2 means the length of the electromagnetic radiation.

Die Abstände X1, X2 der Seite 11 der Strahlungselektrode 3 von den parallelen Seitenkanten 12′ und 11′ der Schirm­ elektrode 4 erreichen (0,2-0,6) λ6 der Wellenlänge der Elektromagnetstrahlung in der dielektrischen Zwischenlage 6. Bei einer kleineren Entfernung als 0,2 λ6 der Wellen­ länge nehmen die Abmessungen der Zone einer homogenen Wär­ meverteilung ab und werden kleiner als bei bekannten mit derselben Frequenz betriebenen Applikatoren mit einer Un­ terlage 2 aus ähnlichem Werkstoff. Bei einer Entfernung größer als 0,6 λ6 kann praktisch keine homogene bzw. die Inhomogenität unter 3 dB aufweisende Wärmeabgabe in der Gleichmäßigkeitszone erreicht werden.The distances X 1 , X 2 of the side 11 of the radiation electrode 3 from the parallel side edges 12 'and 11 ' of the shield electrode 4 reach (0.2-0.6) λ 6 of the wavelength of the electromagnetic radiation in the dielectric intermediate layer 6 . At a smaller distance than 0.2 λ 6 of the wavelength, the dimensions of the zone of a homogeneous heat distribution decrease and become smaller than in known applicators operated at the same frequency with an underlay 2 made of a similar material. At a distance greater than 0.6 λ 6 , practically no homogeneous heat emission or inhomogeneity below 3 dB can be achieved in the uniformity zone.

In der Praxis erwies es sich als zweckmäßig, wenn der Ab­ stand X der Seite 12 der Strahlungselektrode 3 von den Seiten 12′, 11′ der Schirmelektrode 4 jeweils gleich groß ist, was auch die Herstellung des Mikrowellenstrahlers vereinfacht.In practice, it turned out to be useful if the X was from the side 12 of the radiation electrode 3 from the sides 12 ', 11 ' of the shield electrode 4 is the same size, which also simplifies the manufacture of the microwave radiator.

Die dielektrische Zwischenlage 6 (Fig. 1) beeinflußt eben­ falls die Entwicklung einer homogenen Wärmeergiebigkeit. Daher soll die Stärke d dieser Zwischenlage 6 etwa 0,003 bis 0,03·λ mit λ als Wellenlänge der dem Mikrowellenstrah­ ler 1 zugegebenen Elektromagnetstrahlung betragen.The dielectric intermediate layer 6 ( FIG. 1) also influences the development of a homogeneous heat yield. Therefore, the thickness d of this intermediate layer 6 should be approximately 0.003 to 0.03 · λ with λ as the wavelength of the microwave radiation 1 added electromagnetic radiation.

Bei einer Stärke d der Zwischenlage 6 von kleiner als 0,003 λ können keine ausreichend großen Bereiche von homo­ gener Wärmeverteilung im elektrischen Feld erreicht wer­ den. Bei einer Stärke d von größer als 0,03·λ und bei den Entfernungen X1, X2 der Seite 11 der Strahlungselektrode 3 von den Seiten 11′, 12′ der Schirmelektrode 4 aus dem Be­ reich zwischen 0,4 λ/√ und 0,6 λ/√, wobei ε die relative Dielektrizitätskonstante des Werkstoffs der Zwischenlage 6, λ die Wellenlänge der erniedrigten Elektromagnetstrah­ lung bedeuten, tritt ein Gebiet mit verkleinerter Wärme­ entwicklung bei einer relativen Wärmeabgabezahl unter 0,5 auf, wodurch eine große Zone mit der homogenen Wärmeergie­ bigkeit mit der Inhomogenität unter 3 dB erhalten werden kann.With a thickness d of the intermediate layer 6 of less than 0.003 λ, sufficiently large areas of homogeneous heat distribution in the electrical field cannot be achieved. With a thickness d of greater than 0.03 · λ and at the distances X 1 , X 2 of the side 11 of the radiation electrode 3 from the sides 11 ', 12 ' of the shield electrode 4 from the range between 0.4 λ / √ and 0.6 λ / √, where ε is the relative dielectric constant of the material of the intermediate layer 6 , λ is the wavelength of the reduced electromagnetic radiation, an area with reduced heat development occurs with a relative heat emission number below 0.5, which means that a large zone with the homogeneous heat energy with inhomogeneity below 3 dB can be obtained.

Die Zwischenlage 6 (Fig. 4) bildet einen Teil des Gehäuses 16 des Applikators und ermöglicht die Ausbildung einer Wasserkühlung, wobei ihr Innenraum 17 mit einem Zu- und Abfuhrstutzen 18 und 19 für das Wasser ausgebildet sind. In diesem Innenraum 17 sind Vorsprünge 20 als Abstandshal­ ter vorgesehen, um bei starken Biegungen des Applikators den freien Durchfluß des Wassers durch den Innenraum 17 zu gewährleisten. Das Applikatorgehäuse 16 weist an der am Körper anliegenden Seite eine Membran 21 auf und besteht aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise aus Gummi. The intermediate layer 6 ( FIG. 4) forms part of the housing 16 of the applicator and enables water cooling to be formed, its interior 17 being formed with an inlet and outlet connection 18 and 19 for the water. In this interior 17 projections 20 are provided as a spacer ter to ensure the free flow of water through the interior 17 in the event of strong bends of the applicator. The applicator housing 16 has a membrane 21 on the side lying against the body and consists of an elastic material, for example rubber.

Der Innenraum 17 liegt unmittelbar über der Schirmelek­ trode 4 und hat gleiche Abmessungen, was die homogene Wär­ meentwicklung über die große Länge des Strahlers 1 (Fig. 1) günstig beeinflußt.The interior 17 is located directly above the Schirmelek electrode 4 and has the same dimensions, which has a favorable effect on the homogeneous heat development over the great length of the radiator 1 ( FIG. 1).

Fig. 5 veranschaulicht schematisch die Form der homogenen Wärmeergiebigkeit bzw. -verteilung im Körper 7 durch den Applikator in schematischer Darstellung. Die Kennlinie 22 gibt das Verhältnis der Intensität der Wärmeentwicklung P in dem anzuwärmenden Körper 7 zu deren Größtwert Po in Ab­ hängigkeit von der Koordinate x wieder, die mit der Ver­ stellung an der Oberfläche des Körpers 7 an den Kraftli­ nien 23 des elektrischen Feldes im Körper übereinstimmt. Diese Kennlinie 22 veranschaulicht hierbei die Entwicklung einer praktisch homogenen Wärmeergiebigkeit in einer die Länge der Strahlungselektrode 3 übersteigenden Strecke. Fig. 5 illustrates schematically the shape of the homogeneous heat yield and distribution in the body 7 through the applicator in a schematic representation. The characteristic curve 22 shows the ratio of the intensity of the heat development P in the body 7 to be heated to its maximum value P o as a function of the coordinate x which corresponds to the position on the surface of the body 7 at the force lines 23 of the electric field in Body matches. This characteristic curve 22 illustrates the development of a practically homogeneous heat yield in a distance exceeding the length of the radiation electrode 3 .

Fig. 6 zeigt die experimentell erhaltene Grenze 24 der durch den Applikator entwickelten Zone der homogenen Wär­ meentwicklung, und zwar mit einem Applikator, dessen Schirmelektrode 4 die Abmessungen 220×300 mm aufweist. Die Kennlinie 22′ zeigt die experimentell erhaltene Ver­ teilung des Verhältnisses P/Po, das in der Zone 25 mit den Abmessungen 200×220 mm erreicht worden ist. Fig. 6 shows the experimentally obtained limit 24 of the zone developed by the applicator of homogeneous heat development, with an applicator whose shield electrode 4 has the dimensions 220 × 300 mm. The characteristic curve 22 'shows the experimentally obtained distribution of the ratio P / P o, which has been achieved in zone 25 with the dimensions 200 × 220 mm.

Der erfindungsgemäße Applikator zur Entwicklung einer lo­ kalen Hyperthermie arbeitet wie folgt. Zunächst wird der Applikator mit seiner Membran 21 (Fig. 4 und 5) auf den Bestrahlungsort des Körpers 7 aufgelegt. Dabei befindet sich die dielektrische Zwischenlage 6 zwischen dem Mikro­ wellenstrahler 1 und der Körperoberfläche. Die Membran 21 soll am Körper 7 dicht anliegen, wodurch eine stabile elektrische Verbindung des Strahlers 1 mit dem Körper 7 entsteht. Das im Innenraum 17 fließende Wasser kühlt die Oberflächenschicht des Körpers 7. The applicator according to the invention for the development of a local hyperthermia works as follows. First, the applicator with its membrane 21 ( FIGS. 4 and 5) is placed on the radiation site of the body 7 . The dielectric liner 6 is located between the micro wave emitter 1 and the body surface. The membrane 21 should lie tightly against the body 7 , as a result of which a stable electrical connection between the radiator 1 and the body 7 is created. The water flowing in the interior 17 cools the surface layer of the body 7 .

In die Speiseleitung 8 wird eine UHF-Leistung der vorgege­ benen Frequenz eingespeist. Dabei bilden die Elektroden 3 und 4 mit den Stegen 5 zusammen einen planaren, λ/4-Recht­ eckresonator, in dem eine UHR-Energie des elektrischen Feldes erregt wird. Die Kraftlinien 26 (Fig. 5) dieses Feldes dringen auf der mit der Schirmelektrode 4 in keiner elektrischen Verbindung stehenden Seite 11 der Strahlungs­ elektrode 3 durch die Zwischenlage 6 hindurch und erregen eine äquivalente Übertragungslinie des UHR-Feldes, die die Elektrode 3, elektroleitende Platte 15 und der Körper 7 bilden. Als Isolationsglied in dieser äquivalenten Über­ tragungslinie wirkt die Zwischenlage 6, deren Dielektrizi­ tätskonstante und Stärke die elektrischen Kenndaten dieser äquivalenten Übertragungslinie, d. h. die Konstanten der Wellenausbreitung und -dämpfung β und α ermitteln.In the feed line 8 , a UHF power of the predetermined frequency is fed. The electrodes 3 and 4 together with the webs 5 together form a planar, λ / 4 right corner resonator, in which a UHR energy of the electric field is excited. The lines of force 26 (Fig. 5) of this field to penetrate on the side in no electrical connection with the shield electrode 4 side 11 of the radiation electrode 3 by the intermediate layer 6 therethrough and attracting an equivalent transmission line of UHR-field, the electrode 3, electroconductive plate 15 and the body 7 form. As an insulation member in this equivalent About tragungslinie acts the intermediate layer 6, whose Dielektrizi tätskonstante strength and the electrical characteristics of this equivalent transmission line, that is, the constants of the wave propagation and attenuation β and α be determined.

Die in der äquivalenten Übertragungslinie von der Seite 11 der Strahlungselektrode 3 links und rechts erregten Wellen breiten sich in Richtung der Seite 12 der Strahlungselek­ trode 3 und der Seite 27 (Fig. 5) der elektroleitenden Platte 15 aus, reflektieren daran und bilden ein Feld von stehenden Wellen in der äquivalenten Übertragungslinie. In diesem Zusammenhang wird die Verteilung der Wärmeergiebig­ keit P an der äquivalenten Übertragungslinie entlang dem Amplitudenquadrat des in dieser Linie fließenden elektri­ schen Stroms proportional und ergibt sich aus den Bezie­ hungen:The waves excited in the equivalent transmission line from the side 11 of the radiation electrode 3 left and right waves propagate in the direction of the side 12 of the radiation electrode 3 and the side 27 ( FIG. 5) of the electroconductive plate 15 , reflect thereon and form a field of standing waves in the equivalent transmission line. In this context, the distribution of the heat yield P at the equivalent transmission line along the amplitude square of the electric current flowing in this line becomes proportional and results from the relationships:

worinwherein

x1, x2 Entfernung der Seite 12 der Strahlungselektrode 3 von den Seiten 11′ und 12′ der Schirmelektrode 4,
β - eine Wellenausbreitungskonstante in der äquivalenten Übertragungslinie,
α - eine Wellendämpfungskonstante in derselben äquivalen­ ten Übertragungslinie,
k₁, k₂ maßstäbliche Beiwerte,
x eine laufende Koordinate an der den Kraftlinien 23 des elektrischen Feldes (Fig. 5) parallelen Koordinatenachse entlang,
ch - einen hyperbolischen Kosinus
x 1 , x 2 distance of the side 12 of the radiation electrode 3 from the sides 11 'and 12 ' of the shield electrode 4 ,
β - a wave propagation constant in the equivalent transmission line,
α - a wave damping constant in the same equivalent transmission line,
k₁, k₂ scale factors,
x a running coordinate along the coordinate axis parallel to the lines of force 23 of the electric field ( FIG. 5),
ch - a hyperbolic cosine

bedeuten.mean.

Die im Körper 7 fließenden UHR-Ströme, die dem in den Kör­ pergeweben erregten, elektrischen Feld 23 proportional sind, entwickeln eine lokale Hyperthermie in dem Bestrah­ lungsort des Körpers 7.The UHR currents flowing in the body 7 , which are proportional to the electric field 23 excited in the body tissues, develop local hyperthermia in the radiation site of the body 7 .

Die Kennlinie 22 zeigt deutlich die Veränderung der Wärme­ entwicklung entlang der Strahlungselektrode 3. Daraus ist zu ersehen, daß eine ausreichend große Zone 25 der prak­ tisch homogenen Wärmeergiebigkeit vorhanden ist, die sich über eine die Länge der Strahlungselektrode 3 überstei­ gende Strecke verbreitet. Somit ermöglichen die gewählten Größenverhältnisse des Mikrowellenstrahlers 1, ohne zusätz­ liche aufbaumäßige Abänderungen eine homogene, für die lo­ kale Hyperthermie ausreichende Wärmeausbeute zu entwic­ keln. Diese Tatsache ist auch auf experimentellem Weg (Fig. 6) bestätigt.The characteristic curve 22 clearly shows the change in the heat development along the radiation electrode 3 . From this it can be seen that a sufficiently large zone 25 of practically homogeneous heat yield is present, which spreads over a length exceeding the length of the radiation electrode 3 . Thus, the selected size ratios allow the microwave radiator 1, without additional construction Liche moderate changes angles, a homogeneous, sufficient for the lo kale hyperthermia heat yield to developi. This fact is also confirmed experimentally ( Fig. 6).

Mit einem erfindungsgemäßen Applikator wurden 24 Hyper­ thermiebehandlungen in Verbindung mit Gammabestrahlungen bei sechs Kranken mit Sarkomen von 20 cm Größe in Weichge­ weben durchgeführt. Die Temperatur unter der Geschwulst wurde in der Höhe 42 bis 43°C während einer Stunde auf­ rechterhalten. Nach dieser Kur ist ein chirurgischer Ein­ griff bei allen Kranken durchgeführt worden. With an applicator according to the invention 24 Hyper thermal treatments in connection with gamma radiation in six patients with 20 cm sarcomas in soft tissue weaving performed. The temperature under the tumor was at 42 to 43 ° C for one hour keep right. After this cure is a surgical one attack has been performed on all sick.  

Der erfindungsgemäße Applikator gibt die Möglichkeit, innerhalb des menschlichen Körpers eine Zone der räumli­ chen, homogenen Wärmeabgabe mit deren Ausdehnung an dem elektrischen Feld entlang zu entwickeln, die um das Drei- bis Vierfache diese bei den bisher bekannten Applikatoren mit einzelnen Strahlern übertrifft.The applicator according to the invention enables within the human body a zone of spatial Chen, homogeneous heat emission with their expansion on the to develop an electric field along the three up to four times this with the previously known applicators with single spotlights.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Entwicklung einer lokalen Hyperthermie im menschlichen Körper, bestehend aus einem Mikrowellen­ strahler (1) mit einer Strahlungselektrode (3), einer Schirmelektrode (4), einer dielektrischen Unterlage (2), an deren einer Seite die Strahlungselektrode (3) und an deren anderer Seite die Schirmelektrode (4) angeordnet sind, und mit zumindest einem die Strahlungselektrode (3) mit der Schirmelektrode verbindenden Steg (5),
  • - einer dielektrischen durchlässigen Zwischenlage (6),
  • - die am Mikrowellenstrahler (1) befestigt und dem
  • - Bestrahlungsort zugewandt ist und einer
  • - Speiseleitung (8), über welche dem Mikrowellenstrahler (1) die Elektromagnetschwingungen mit vorausbestimmter Wellenlänge zugeführt werden,
1. Device for developing local hyperthermia in the human body, consisting of a microwave radiator ( 1 ) with a radiation electrode ( 3 ), a shield electrode ( 4 ), a dielectric base ( 2 ), on one side of which the radiation electrode ( 3 ) and on the other side of which the shield electrode ( 4 ) is arranged, and with at least one web ( 5 ) connecting the radiation electrode ( 3 ) to the shield electrode,
  • - a dielectric permeable intermediate layer ( 6 ),
  • - The attached to the microwave radiator ( 1 ) and the
  • - The radiation site is facing and one
  • - Feed line ( 8 ), via which the microwave oscillator ( 1 ) is supplied with the electromagnetic vibrations with a predetermined wavelength,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungselektrode (3) und die Schirmelektrode (4) rechteckig ausgeführt und auf der dielektrischen Un­ terlage (2) derart angeordnet sind, daß ihre Seiten (11- 14, 11′-14′) einander paarweise parallel verlaufen, daß die Stege (5) an einer Seite (12) der Strahlungselek­ trode (3) in einem der 1/4 Wellenlänge der Elektromagnet­ strahlung in der dielektrischen Unterlage (2) gleichen Abstand von der gegenüberliegenden Seite (11) der Strah­ lungselektrode (3) parallel angeordnet sind, daß die Entfernung der den Stegen (5) parallelen, von dem jeweiligen Steg (5) auf 1/4 Wellenlänge der Elektromagnet­ strahlung in der dielektrischen Unterlage (2) fernstehen­ den Seite (11) von jeder ihr parallelen Seite (11′, 12′) der Schirmelektrode (4) 0,2 bis 0,6 Wellenlänge der Elek­ tromagnetstrahlung in der dielektrischen Zwischenlage (6) erreicht und daß die Stärke der dielektrischen Zwischenlage (6) 0,003 bis 0,03 der Wellenlänge der übertragbaren Elektromagnet­ strahlung beträgt. characterized in that the radiation electrode ( 3 ) and the shield electrode ( 4 ) are rectangular and are arranged on the dielectric substrate ( 2 ) in such a way that their sides ( 11 - 14 , 11 '- 14 ') run parallel to one another in pairs that the webs ( 5 ) on one side ( 12 ) of the radiation electrode ( 3 ) in one of the 1/4 wavelength of the electromagnetic radiation in the dielectric base ( 2 ) same distance from the opposite side ( 11 ) of the radiation electrode ( 3 ) in parallel are arranged that the distance of the webs ( 5 ) parallel, from the respective web ( 5 ) to 1/4 wavelength of the electromagnetic radiation in the dielectric base ( 2 ) are far from the side ( 11 ) of each side parallel to it ( 11 ' , 12 ') of the shield electrode ( 4 ) reaches 0.2 to 0.6 wavelength of the electromagnetic radiation in the dielectric intermediate layer ( 6 ) and that the thickness of the dielectric intermediate layer ( 6 ) 0.003 to 0.03 d he wavelength of the transmissible electromagnetic radiation. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungen der den Stegen (45) parallelen, von dem jeweiligen Steg (5) auf 1/4 Wellenlänge der Elektro­ magnetstrahlung in der dielektrischen Unterlage (2) fern­ stehenden Seite (11) der Strahlungselektrode (3) von jeder ihr parallelen Seite (11′, 12′) der Schirmelektrode (4) miteinander gleich sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the distances of the webs ( 45 ) parallel, from the respective web ( 5 ) to 1/4 wavelength of the electromagnetic radiation in the dielectric base ( 2 ) far side ( 11 ) of the Radiation electrode ( 3 ) from each parallel side ( 11 ', 12 ') of the shield electrode ( 4 ) are the same with each other. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer zwischen dem Kör­ per (7) und der dielektrischen Zwischenlage (6) angeordne­ ten Wasserkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Wasser gefüllte Innenraum (17) der Wasserkühlung unmittel­ bar über der Schirmelektrode (4) angeordnet ist und mit ihr gleiche Abmessungen besitzt.3. The apparatus of claim 1 being arrange a between the Kör by (7) and the interlayer dielectric layer (6) th water cooling, characterized in that the water-filled inner space (17) of the water cooling is arranged immediacy bar above the shield electrode (4) and has the same dimensions with it.
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