NO810400L - Apparat for og fremgangsmaate til selektiv, lokalt bestemt oppvarming av et objekt - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et apparat for og en fremgangsmåte til selektiv, lokalt bestemt oppvarming av et objekt, særlig det menneskelige legeme, for å ødelegge syke celler eller svulster. Det har tidligere vært mulig å effektivtødelegge svulster eller lignende ved lokal oppvarming uten at det har vært nødvendig å operere.

Høyfrekvent stråling er særlig egnet til dette formål, idet den kan trenge inn i legemet og gi en selektivt lokalt bestemt oppvarming uten å forårsake forbrenning på overflatehuden.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe

et apparat og en fremgangsmåte av den ovenfor nevnte art,

hvor strålingen kan fokuseres på meget bestemte steder i legemet og derved hindre at vev som omgir syke celler eller svulster blir ødelagt. Apparatet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan også anvendes i forbindelse med annen behandling, slik som behandling for å hindre celledeling eller ioniserende stråling.

Ved et apparat ifølge oppfinnelsen oppnås dette ved en ring, et antall høyfrekvente -strålingsemitterende varmekilder og innretninger for montering av kildene i ringen, slik at strålingen fra de enkelte kilder skjærer hverandre hovedsakelig innenfor et felles volum, som hovedsakelig er omgitt av ringen.

På denne måte kan ved fokusering av strålingen

fra de enkelte strålingskilder ethvert punkt inne i legemet selektivt utsettes for en konsentrert stråling fra strålings-, kildene med forholdsvis liten energi fra de enkelte strålingskilder, slik at resten av legemet utsettes for forholdsvis liten stråling..

Fortrinnsvis er strålingskildene mikrobølge-antenner som fortrinnsvis er av fast stoff med liten kontinuerlig energi, men med stor pulsenergi. Slike antenner er istand til å utstråle noen få milliwatt mikrobølgeenergi ved kontinuerlig drift, men kan utstråle opptil ti ganger større energi ved pulserende drift, og den kombinerte virkning ■ av mange strålingskilder kan resultere i en betydelig energi- konsentrasjon på det sted de er fokusert. På denne måte kan mikrobølgepulser på noen få kilowatt konsentreres på et meget lokalt bestemt område i legemet, og forårsake pålitelig ødeleggelse av syke celler.

For å oppnå en'slik fokusering av strålingskildene er det anordnet en særegen montering av strålingskildene i ringen med spesielle hjelpemidler for å oppnå fokuseringen. For eksempel kan disse hjelpemidler bevirke en lineær resiproserende bevegelse av ringen hovedsakelig vinkelrett på ringens plan, muliggjøre rotasjon av ringen om sitt senter og kipping av ringen om to vinkelrett på hverandre stående akser i ringens plan. Videre kan strålingskildene monteres slik at de er radialt bevegelige i forhold til ringen og noe svingbare i forhold til denne. For å lette fokuseringen av strålene kan det'anvendes radialt forløpende elektromagnetiske spoler som omgir strålingskildene. Riktig innstilling og fokusering av strålingskildene kan oppnås i forbindelse med signaler som sendes ut av ultralydkilder som er anbragt i nærheten av strålingskildene.

For å øke virkningen av strålingen på legemet kan et antall magneter anordnes på ringen for å bevirke polarisering og øke ledningsevnen i det menneskelige legemet ved bestrålingen. Apparatets drift kan hensiktsmessig over-våkes elektronisk og styres på egnet måte ved anvendelse av vanlig computerteknologi.

Ved'utførelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anbringes et menneskelig legeme slik at det delvis

befinner seg inne i ringen, fortrinnsvis i horisontal stilling understøttet av et bord med åpninger i. Bevegelsen av ringen og/eller strålingskildene foretas fo"r å fokusere strålingen i det område av legemet hvor de syke celler eller svulsten er lokalisert og strålingskildene energiseres. Energien kan pulses til de enkelte strålingskilder i tur og orden. Strålingskildene er fortrinnsvis konstruert og beveget og tilført energi, slik at diameteren av hver stråle fra en strålingskilde er ca. 1-30 cm, fortrinnsvis 2-10 cm, i midten av ringen.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningene. Figur 1 viser skjematisk et første utførelses-eksempel på et apparat ifølge oppfinnelsen med tilhørende apparatur. Figur 2 viser et enderiss av ringen med

■strålingskildene i apparatet på figur 1.

Figur 3 viser i detalj og delvis i snitt en del av ringen på figur 2 i større målestokk med en strålingskilde og tilhørende organer.

Figur 4 viser på samme måte som figur 1 en

andre utførelsesform av et apparat ifølge oppfinnelsen.

Figur 5 viser et enderiss av ringen med strålings^-kilder på figur 4.

Figur 6 viser i større målestokk en del av

ringen på figur 5 med strålingskilde og ultralydkilde.

Figur 7 viser et enderiss av en ytre ring i apparatet på figur 4 for.montering av ringen som bærer strålingskildene..

Figur 8 viser et grunnriss delvis i snitt av

den ytre ring på figur 7..

Figur 9 viser i større målestokk et tverrsnitt gjennom en .del av den ytre og indre ring på figur 5 og 7.

Utførelseseksempelet på fig. 1-3 viser en ring

10 som bærer et antall høyfrekvente strålingsemitterende varmekilder 12. Kildene 12 kan være lasere, men er fortrinns-vist mikrobølgeantenner av fast stoff med liten kontinuerlig energi men med stor pulsenergi. Energien som tilføres kildene 12 kan ha vilkårlig takt eller pulsering og frembringer mikrobølger som er rettet innover i ringen 10. Det er anordnet hjelpemidler for å montere kildene 12 i ringen 10 slik at strålingen skjærer hverandre hovedsakelig i et felles volum, som hovedsakelig er omgitt av ringen 10, selv om' fokuserings-punktet i enkelte tilfeller kan ligge litt utenfor ringen. Ringen 10 kan være delt opp i segment, være sammenhengende, perforert eller ha en hvilken som helst annen egnet utforming for å muliggjøre montering av kildene 12, slik det er ønskelig

for formålet.

Strålingskildene 12 kan som vist på figur 3 være montert i en boring 14 i ringen 10 for radial bevegelse som antydet med pilen A i forhold til ringen. Dette muliggjør at strålingskildene 12 kan fokuseres i punkter som er eksentriske i forhold til ringen. En innretning 15 muliggjør en begrenset kippebevegelse av strålingskildene 12 for å muliggjøre en

mere presis innstilling av eksentrisiteten. Vanligvis er imidlertid strålingskildene 12 fokusert i et volum eller et punkt i ringens plan, men kan også fokuseres i punkter utenfor ringens plan. Innstilling av strålingskildene 12 i forhold til ringen 10 kan foretas manuelt eller kraftstyrt, som for eksempel ved hjelp av en solenoid 16. Frekvensområdet for strålingskildene 12 ligger vanligvis mellom 100 og 1000 mHz.

Ringen 10 ligger fortrinnsvis i et hovedsakelig vertikalt plan, men kan, som beskrevet nedenfor, beveges ut av dette i forhold til et horisontalt forløpende skjermende rør 17. Diameteren av røret 17 er slik at et menneskelig legeme kan anbringes inne i dette på et bord 18. Røret 17 behøver nødvendigvis ikke være tykkvegget, men kan bestå

av en folie som bæres av en ramme og som reflekterer høy-frekvent stråling. Ringen 10 er også innrettet for lineær resiproserende bevegelse i pilretningen B, fortrinnsvis vinkelrett på ringens 10 plan, og hovedsakelig parallelt med det menneskelige legemet som omgis av ringen 10. En slik montering kan skje ved hjelp av et par horisontalt forløpende skinner 19, 20 diametralt beliggende på innersiden.av røret 17 på hvilke ringen ved hjelp av flenser, ruller eller lignende 21 bæres av skinnene 19,20.

Energi tilføres strålingskildene 12 fra en styre-innretning 24, mens innstillingen av strålingskildene 12 i ringen styres av en innstillingsinnretning 25.. Energien som tilføres strålingskildene12 styres av styreinnretningen 24 enten manuelt eller automatisk, f.eks. ved hjelp av en computer 26, slik at energi tilføres strålingskildene enten samtidig eller i tur og orden. Når strålingskildene 12 energiseres i tur og orden blir virkningen den samme som for

en roterende ring.

En indikator 2 7 kan tilsluttes computeren 26 og

et fjernsynskamera 28 eller lignende kan overvake strålingen inne i røret 17 og indikerer strålingsnivået som innstilles av styreinnretningen 24.

Utførelseseksempelet på figur 4-9 har de samme hovedfunksjoner som utførelseseksempelet på figur 1-3, men-

har større styringsmulighet for innretning av strålingskildene 12 i forhold til objektet eller det menneskelige legemet som skal bestråles, og gir en mer presis og effektiv ødeleggelse av syke celler eller lignende. Ved dette utførel-seseksempel er midten av bordet 118 forsynt med en åpning som også muliggjør bestråling fra undersiden av bordet og åpningen er bred nok for tilpasning av den vanlige innstillings-mulighet av strålingskildene 112 i forhold til det menneskelige legemet på bordet 118.

Ved denne utførelsesform er ringen 110 montert svingbar om to vinkelrett på hverandre stående akser C-C og D-D. Disse to akser er fortrinnsvis hovedsakelig anordnet i ringens plan. En egnet mekanisme som for eksempel en kardanopphengning eller lignende kan anordnes for å oppnå

denne montering av ringen. I det viste utførelseseksempel er det anordnet en ytre ring 130, som ringen 110 er svingbart lagret i. Som det fremgår av figur 5 og 9 er det anordnet akseltapper 132, som strekker seg radialt ut på motsatte sider- av ringen 110 og som er lagret i lageret 133 inne i den ytre ring 130. Lagrene 133 kan være utformet som deler av sylindre som er opptatt i komplementære sylindriske deler 134 som ér stivt forbundet med det indre av ringen 130. På denne måte oppnås relativ bevegelse "mellom lagrene 133 og de sylindriske deler 134. Stoppeorganer 135 kan anordnes på segmenter 134 for å begrense svingebevegelsen av ringen 110

om aksen C-C. Det skal igjen bemerkes at denne lagring bare er angitt som et eksempel, og enhver annen kardanopphengning eller lignende kan anvendes for å oppnå ønskede resultater.

I tillegg hertil kan den ytre ring 130 være utformet slik at den er roterbar om sitt sentrum og ringen 110 blir derved roterbar med den ytre ring 130. Rotasjonen av den ytre ring 130 kan skje ved hjelp av et ringformet spor 137 på den ytre omkrets. En styring 138 som vist på figur 8, samvirker med hvert sitt resiproserbare organ .121 på skinnene 119, 120, og kan være forankret i sporet 137, slik at ringen 130 er roterbar i forhold til skinnene 119, 120.

Som følge av at alle monteringsinnretningene muliggjør en relativ bevegelse mellom komponentene kan disse relative bevegelser skje manuelt eller automatisk,og det hele kan være utstyrt med låseinnretninger for å låse de forskjellige komponenter i innbyrdes ønsket stilling, som de-er innstillet i.

For å lette innstillingen av komponentene i forhold til hverandre er det på innsiden av ringen 110 i nærheten av strålingskildene 112 anordnet en ultralydkilde 140. Ultralydkildene 140 styres også av styreinnretningen 124 og kan indikere når hindringer, som for eksempel knokler, danner hindring for den høyfrekvente stråling. Data eller signaler fra energiseringen av ultralydkildene, som kan skje

samtidig eller i tur og orden, anvendes enten for automatisk eller manuell betjening på en nyinnstilling av ringen 110 for å minske hindringer for strålene.

Fokusering av strålingen fra strålingskildene 112 kan skje ved hjelp av elektromagnetiske spoler, slik som fokuseringsspolen 142, som er vist på fig. 5. Den elektromagnetiske spole-eller solenoid 142 styres også av styreinnretningen 124 og en spole 142 kan anordnes for hver strålingskilde hvis ønskelig. Energiseringen av spolen 142 på det tids-punkt da- strålingskilden energiseresøker inntrengningsdybden for strålingen fra strålingskildéh 112. En alternativ anbringelse, av spolen 142 kan være på den ytre ring .130 eller det skjermende rør 117 på sådan måte at ved rotasjon av den indre ring kan strålingskilden 112 ved hjelp av spolen 142 rettes på legemet, som skal bestråles.

Som vist på figur 4, 7 og 8 kan et antall magneter 144 monteres på den ytre ring 130 rettet mot det sentrale parti av ringene 130, 110, hvor et menneskelig legeme skal behandles. Et vilkårlig antall slike magneter kan an vendes for å oppnå polarisering og dermed bedre ledningsevne for vevet som skal behandles. Magnetene 144 kan monteres på teleskopiske armer for å sikre riktig innstilling uavhengig av orienteringen av ringen 110 i forhold til den ytre ring 130.

Anvendelse av apparatet som er beskrevet ovenfor er en fremgangsmåte for behandling, av det menneskelige legemet for å ødelegge syke celler eller svulster. Fremgangsmåten omfatter anbringelse av det menneskelige legemet på bordet, slik at det delvis er omgitt av ringen 10, 110. Derefter beveges ringen og/eller strålingskildene slik at den høy-frekvente stråling fokuseres på et område i det menneskelige legemet hvor syke celler eller svulst er lokalisert. Derefter tilføres strålingskildene ved hjelp av styreinnretningene 24,25 og 26 eller 124, 125 og 126, for bestråling av det område som er ønskelig. Fortrinnsvis er strålingskildene konstruert slik og den øvrige innstilling utført slik at diameteren av hver stråle fra strålingskildene er ca. 1-30 cm, fortrinnsvis 2-10 cm, i sentrum av ringen 10,110. Styreinnretningene 24 til 26, 124 til 126 kan levere energi og pulser til strålingskildene 12, 112, eller-kan energi.sere disse i tur og orden.

Når det anvendes flere ultralydkilder 140 omfatter fremgangsmåten innstilling av ultralydkildene mot legemet for å bestemme deler av legemet, f.eks. knokler og lignende, på grunnlag av signaler fra ultralydkildene 140. Lineær resiproserende forskyvning av r ingen 1 0., 11 0 i retningen B parallelt med legemet som skal behandles, rotasjon av ringen 110 ved anvendelse av komponentene 137,138 mellom den ytre ring 130.og røret 117 om ringens sentrum, svingning av ringen 110 om den ene eller den andre av de to vinkelrett på hverandre stående akser C-C og D-D, vinkelrett på legemet som skal behandles i ringens plan om lagrene 132 og svingning av ringen 133 i forhold til de sylindriske deler 134, kipping av strålingskildene 12 om deres opplagring i ringen 10, 110

og sluttelig radial bevegelse av strålingskildene 12,112 i forhold til ringen f.eks. under anvendelse av solenoiden 16. Ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnel-

sen kan en reflekterende metallplate anbringes over og' under bordet 18, 118 og legemet som skal bestråles kan anbringes mellom platene. Platene danner en kondensator hvor den ene av platene er forsynt med et hull for passering av den høy-frekvente stråling. Platene kan også roteres om legemet som skal bestråles og kan enten være plane eller være kurvformet. Platene tilveiebringer polarisering av legemet som skal bestråles og understøtter den høyfrekvente stråling som følge av øket ledningsevne som følge av polarisering. På denne måte kan platene virke på samme måte som magnetene 144.

Selv om oppfinnelsen ovenfor hovedsakelig er beskrevet for behandling av syke celler og svulster i det menneskelige legemet, er det klart at apparatet ifølge oppfinnelsen også kan utføre et vidt spektrum av andre funksjoner. For eksempel kan apparatet anvendes for brenningsformål i legemet uten å behøve å åpne dette. Videre kan de høyfrekvente strålingskilder anbringes på innerveggen av røret 17, 117 for å bestråle hele legemet hvis temperaturen på hele legemet skal økes, hvis dette er ønskelig. En slik økning av temperaturen kan sammenlignes med feberterapiteknikk for økning av legems-temperaturen til 39-45°C, fortrinnsvis 42°C. Foruten menneskelige legemer kan også andre objekter oppvarmes ifølge oppfinnelsen for et vidt spektrum avønskede funksjoner.

Claims (10)

1. Apparat for selektiv, lokalt bestemt oppvarming av et objekt, karakterisert ved en ring (10,110), et antall høyfrekvente strålingsemitterende varmekilder (12,112), og innretninger for montering av kildene i ringen, slik at strålingen fra de enkelte kilder skjærer hverandre hovedsakelig innenfor et felles volum som hovedsakelig er omgitt av ringen.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at ringen (10,110) er anordnet inne i et horisontalt forløpende, strålingsreflekterende rør (17,117) som har hjelpemidler for montering av ringen i røret, slik at den er lineært resiproserende bevegelig i rørets lengderetning.

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at strålingskildene (12,112) energiseres og styres av en styreirinretning (24,124).

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at strålingskildene (12,112) energiseres fra en styre-innretning (24,124) i tur og orden eller samtidig for utstråling av høyfrekvent stråling.

5. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at ringen (10) er roterbar om sitt sentrum inne i røret (17).

6. Apparat ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at ringen (110) er kippbart montert i en ytre ring (130) om akseltapper (132), hvilken ytre ring er roterbar om sitt sentrum inne i røret (117).

7. Apparat ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at hver strålingskilde (112) er tilordnet en ultralydkilde (140) for riktig innstilling av strålingskildene.

8. Apparat ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at hver strålingskilde (12,112) er omgitt av en fokuseringsspole (142).

9. Apparat ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at det på den indre eller ytre ring (10,110; 130) er anordnet magneter (144) for å øke ledningsevnen i legemet som skal behandles.

10. Apparater ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at strålingskildene (12,112) er lasere.