AT407009B - Kathetereinrichtung zur radioaktiven behandlung von körperhohlräumen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Kathetereinrichtung zur radioaktiven Behandlung von Körperhohlräumen, durch welche eine radioaktive Strahlungsquelle eingeführt werden kann um   eine invasive radioaktive Bestrahlung von Körpergeweben durchzuführen ; speziellen betrifft die   Erfindung eine Kathetereinrichtung mit zwei inneren Kanälen, wobei ein Kanal zur Aufnahme eines Führungsdrahtes dient und der zweite sich entlang der gesamten Länge des Katheters erstreckende Kanal an der Katheterspitze blind endet und zur Einführung und Festlegung einer radioaktiven Strahlungsquelle dient. 



   Ziel der Erfindung: 
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der invasiven radioaktiven Behandlung von Körpergewebe, insbesondere auf die Behandlung erkrankter athersklerotischer und verengter Gefässsegmente. 



   Darstellung des Problems: 
Es ist möglich, dass im Querschnitt betrachtet, eine Gefässkrankheit sich in ihrer Ausdehnung nicht über den gesamten Umfang erstreckt, wobei sich ein Gefässwandsegment zeigt, welches nicht verändert und von der Krankheit nicht befallen ist. 



   In den Koronargefassen (Herzkranzgefasse) betragt die Häufigkeit exzentrischer Läsionen 69% (Hausmann et al. American Journal of Cardiology, 1995 ;Nov 1 ; 74 (9): 857-63). Weil eine nicht proportionale Bestrahlung biologischen Gewebes Zellen zerstören kann, wodurch in Gefässen die Entwicklung von Aneurysmen oder das Auftreten von Rupturen eingeleitet werden kann. Daher erfordert dieses morphologische Muster von Gefässwandverengungen, dass das nicht erkrankte Gefässwandsegment von der radioaktiven Zerstorung ausgespart wird. 



   Beschreibung des Standes der Technik: 
Es ist bereits eine Vielzahl von Katheteranordnungen bekannt geworden, mit welchen auf Kathetern basierende radioaktive Behandlungen durchgeführt werden können. Diese Techniken konzentrieren sich auf die Einführung radioaktiver Quellen mittels Kathetern zum Zielsegment des Gefässes. Sobald sie im erkrankten Gefässsegment positioniert sind, ermöglicht die radioaktive Quelle die Behandlung der Läsionen. 



   Die folgenden veröffentlichten Dokumente beschreiben Methoden welche sich bemühen, erkrankte Gefässsegmente zu behandeln, und das Wiederauftreten der Krankheit nach der Katheterbehandlung (Restenose) zu verhindern .US 5,199,939 A (Dake et al.) .US 5,540,659 A   (Teirstem)   .US 5,213,561 A (Weinstein et al.) .US 5,611,767 A (Williams et al.) .US 5,616,114 A (Thornton et al.) .US 5,618,266 A (Liprie et al.) .US 5,620,479 A (Diedrich et al.)   -WO   91/02488 A (Passafaro et al.) .US 5,503,613 A (Weinberger et al.) .US 5,643,171 A (WO 94/251061 A1) (Bradshaw et al.) .DE 9102312 U (Weikl et al.) 
Die US 5,213,561 A beschreibt eine Methode und einen Apparat mit Partikeln oder Kristallen radioaktiven Materials für Katheter, eingebettet in ein Rohr im Inneren eines Ballonkatheters. 



  Während des Einsatzes wird das verengte Segment bestrahlt. 



   Die US 5,199,939 A zeigt einen radioaktiven Katheter, wobei darauf hingewiesen wird, dass ein länglicher, flexibler Katheter zum Ort der Stenose geführt wird, nachdem ein Ballonkatheter herausgezogen worden ist. 



   Die US 5,540,659 A beschreibt einen radioaktiven Draht mit einem aufblasbaren Ballon oder einer spulenförmigen Ballonschleife, um eine adäquate zentrale Positionierung der radioaktiven Quelle in der Spule, im Ballon und im Gefässlumen sicherzustellen. 



  Die US 5,618,266 A beschreibt einen Apparat zur Behandlung des Ortes der Stenose in einem Blutgefäss, wobei durch das Einführen einer radioaktiven Quelle in einen Katheter diese zum Bahndlungrort manövriert wird. Die US 5,503,613 A und US 5,643,171 A (WO 94/251061 A1) 

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 betreffen ähnliche Einrichtungen zum Einbringen einer radioaktiven Quelle in eine Behandlungsstelle durch einen blind-endenden Kanal im inneren eines Ballon-Katheters, der selbst über ein Führungsdraht in ein Gefässsegment eingeführt werden kann. 



   Die US 5,620,479 A bezieht sich auf einen Katheter mit einem Multielement-Array piezo- elektrischer Transducer zur thermalen Therapie von Tumoren; die thermische Energie wird akustisch erzeugt. 



   Die US 5,611,767 A1 und US 5,616,114 A zeigen zwei unterschiedliche Typen aufblasbarer Apparate zur Behandlung erkrankter Gefässe. Die aufblasbaren Vorrichtungen sind mit radioaktiven Flüssigkeiten zur Behandlung gefüllt. 



   Die WO 91/02488 beschreibt eine intravasskuläre Sondenanordnung, ausgestattet mit sowohl einer bildgebennden Ultraschallanordnung als auch mit einer Laserablationsvorrichtung. Diese Vorrichtung beinhaltet ein distal positioniertes drehbares Gehäuse mit einem Ultraschalltransducer und einer Lichtleitfaser, die für den Betrieb so fixiert ist, dass es jeweils möglich ist, akustische Energie und Laserstrahlung entlang eines gemeinsamen Weges parallel zur Gehäuseachse zu emittieren. Die Vorrichtung sieht eine 360  (rundherum) Bildgebung und Laserablation vor. 



   Die DE 9102312 U beschreibt einen Behandlungskatheter mit einem aufweitbaren Ballon, wobei im oder am Ballonkatheter eine radioaktive Strahlungsquelle im oder am Ballonkatheter fest oder verschiebbar angeordnet ist. 



   Obwohl sie in manchen klinischen Situationen erfolgreich sind, sieht keine der zuvor genannten Vorrichtungen und Methoden vor, die radioaktive Energie selektiv in eine Richtung zu lenken, sodass bei einer Stenose die vor einer Krankheit hervorgerufen wird, die sich nicht auf den gesamten Umfang erstreckt, jene gegenüberliegenden, nicht erkrankten Gefässwandsegmente von einer radioaktiven Schädigungen ausgespart bleiben. Weiters, die Möglichkeit der simultanen Ultraschallbildgebung durch den gleichen Katheterapparat wird von keiner der obigen Vorveröffentlichungen vorgeschlagen. 



   Ziele 
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung eine Kathetervorrichtung für endovaskuläre Brachytherapie vorzusehen, welche mit Hilfe eines integrierten Ultraschallbildgebungssystems manövriert und geführt wird, das Querschnittsbilder der Gefässe mittels eines im Katheter installierten Ultraschallarrays erzeugt. 



   Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es eine Kathetervorrichtung für endovaskuläre Brachytherapie zu konstruieren, welche die Möglichkeit eine seitlichen (lateralen) Bestrahlung exzentrisch (nicht rundherum) lokalisierter Erkrankungen in Körüergefässen, Leitungen, Gängen etc., bietet. 



   Zur Lösung dieser Aufgaben weist die erfindungsgemässe Kathetereinrichtung die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1-3 hervorgehobenen Merkmale, auf. 



   Zusammenfassung der Erfindung 
Die Erfindung betrifft somit eine Ultraschallkatheteranordnung, welche in körpergefässen, -höhlen, -leitungen, -gängen etc. eingeführt werden kann um dort eine Bestrahlungsbehandlung der erkrankten Bereiche durchzuführen. 



   Der erfindungsgemässe Katheter hat eine sich verjüngende distale Spitze. Distal oder in Höhe des strahlungsdurchlässigen Wandbereiches im folgenden als radioaktive Apertur bezeichnet (nahe der distalen Katheterspitze) ist ein Ultraschallarray-System (d. h. eine Vielzahl von Wandler- elementen) zur Erzeugung von Ultraschall-Querschnittbildern des Gewebes, eingebaut. 



   Wie bereits aufgeführt wurde, beinhaltet der Katheter einen separaten Kanal zur Einführung einer radioaktiven Quelle (im folgenden als radioaktives Lumen bezeichnet). 



   Das radioaktive Lumen erstreckt sich entlang der gesamten Länge des Katheters. Proximal kommuniziert das radioaktive Lumen mit einem mit dem Katheter verbundenen Stutzen (im folgenden als radioaktive Pforte bezeichnet) zur Einführung einer radioaktiven Quelle während der Behandlung. Distal endet das radioaktive Lumen blind in das erweiterte Segment (im folgenden als radioaktive Kammer bezeichnet). 



  Die radioaktive Kammer stellt das blinde Ende des radioaktiven Lumens dar, welches sicherstellt, dass die radioaktive Quelle innerhalb des radioaktiven Lumens verbleibt. Die Wand der radioaktiven 

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Kammer ist segmentell (über den Querschnitt gesehen), aus radioaktiv transparentem Material zusammengesetzt. 



   In einer Querschnittsansicht des Katheters in Höhe der radioaktiven Kammer, nimmt der radioaktiv-transparente Teil der Wand der radioaktiven Kammer zur seitlichen Bestrahlung ein 
Segment der externen Katheteroberfläche ein (im folgenden als radioaktive Apertur bezeichnet). 



   Die vorgeschlagene Katheterform soll über die gesamte Länge einen gleichförmigen zirkulären 
Querschnitt zeigen. 



   Transducerelemente, die in der radioaktiven Apertur oder an einem Umfangsegment des 
Katheters lokalisiert sind, welches zur radioaktiven Apertur korrespondiert, senden zusätzliche elektrische Signale aus. Diese elektrischen Signale werden rekonstruiert und zeigen so die 
Position der radioaktiven Kammer an, worin sich die radioaktive Quelle befindet, und sie werden simultan mit den Ultraschall-querschnittsbildern des Gewebes dargestellt. 



   An Hand der Figuren 1-4 werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung   näher erläutert, wobei die Figur 1 den distalen Teil des Katheters zeigt ; Figuren 2A bis 2D   Querschnittsdarstellungen des distalen Teils des Katheter gem. Fig. 1 in verschiedenen Bereichen zeigen ; die Figuren 2E eine weitere bevorzugte Ausführungsform des distalen Teils des Katheters im Querschnitt darstellt; die Figur 3 den erfindungsgemässen Katheter wahrend der Behandlung eines z. B.

   Koronargefässes zeigt, wobei die Figure 3A ein Ultraschallbild, das die Position der radioaktiven Kammer verdeutlicht, wiedergibt und die Figur 4 eine vergrösserte und perspektivische Ansicht der radioaktiven Apertur und des Ultraschallarrays einer Ausführungsform darstellt 
Detallierte Beschreibung der Erfindung 
Der vorgeschlagene Katheter hat eine sich verjüngende distal Spitze (2). Der Katheter beinhaltet einen Kanal (3) für einen Führungsdraht (4) der sich zumindest partiell durch den Katheter erstreckt. 



   Nahe der ditalen Spitze des Katheters ist ein System von Ultraschallarrays (5) (eine Vielzahl ultraschallemittierender und-empfangender Transducer/Wandlerelemente) installiert um während des Einführens und Manövrierens des Katheters in die erkrankte Region Ultraschall-querschnitts- bilder zu erzeugen. 



   Weil der Katheter der vorgeschlagenen Erfindung als Führungsrohr dienen soll, um es der radioaktiven Strahlungsquelle (6) zu ermögllichen zur Behandlungsstelle zu gelangen, weist der erfindungsgemässe Katheter einen separaten Kanal (7) auf, um sicherstellen zu können, dass die radioaktive Stahlungsquelle (6) innerhalb des radioaktiven Lumens (7) verbleibt. 



   Das radioaktive Lumen (7) erstreckt sich entlang der gesamten Länge des Katheters. Proximal kommuniziert das radioaktive Lumen mit einem mit dem Katheter verbundenen Stutzen (8) (der radioaktiven Pforte, 8) zur Einführung der radioaktiven Strahlungsquelle (6). Distal endet das radioaktive Lumen (7) in der radioaktiven Kammer (9). Die radioaktive Kammer (9) ist das erweiterte Segment des blinden Endes des radioaktiven Lumens (7), wodurch sichergestellt wird, dass die radioaktive Strahlungsquelle (6) innerhalb des Katheters zurückgehalten wird. Zumindest ein Segment der Wand (10) der radioaktiven Kammer (9) ist aus radioaktiv-transparentem Material hergestellt. 



   In den Querschnittsdarstellungen des Katheters in Höhe der radioaktiven Kammer (9) (Figuren 2B, oder 2E) wird ersichtlich, dass die radioaktive Kammer (9) peripher und nicht zentral im Katheter positioniert ist, sodass das strahlendurchlässige Segment (10) der Wand der radioaktiven Kammer (9) einen Teil der äusseren Katheteroberfläche einnimmt. Dieses strahlendurchlässige Segment (10) der äusseren Katheteroberfläche, welches von einem Teil der radioaktiven Kammer (9) gebildet wird, wird wie schon erwähnt als radioaktive Apertur (10) bezeichnet. Der Rest des Katheterumfanges ist aus verschiedenen Kathetermaterialien (und-schnichten) aufgebaut. Der Katheter enthält zumindest eine äussere Schicht, welche die Eigenschaft hat, radioaktive Strahlung abzuschirmen. 



  Wenn man die Tatsache berücksichtigt, dass ein Teil der Wand (10) der radioaktiven Kammer (9) strahlendurchlässig ist, während der Rest aus strahlenabschirmenden Material besteht, so stellt die obige Konstruktion eine selektive, laterale Transparenz für Radioaktivitat während des Einsatzes sicher. 

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   Während der Benutzung ist unter Ultraschalleinführung die manuell gesteuerte Rotation des Katheters essentiell für die präzise Positionierung der radioaktiven Apertur (10), um eine selektive seitliche Bestrahlung zu ermöglichen, sodass das nicht erkrankte Gewebsareal durch jene Katheterschichten abgeschirmt wird, die benachbart zur radioaktiven Apertur (10) lokalisiert sind. 



   Um eine präzise manuelle Rotation zu garantieren, muss die vorgeschlagene Ausgestaltung des Katheters einen gleichförmigen zirkulären Querschnitt über die gesamte Länge aufweisen (Figuren 2A-E). Die zirkuläre Form des Katheterquerschnittes ergibt eine gleichmässige Verteilung des tangentialen Kräfte bei der manuellen Drehung durch den Arzt am proximalen, extrakorporalen Teil des Katheters. Diese Kräfte (bei der Drehung) können dank des zirkulären Querschnittes kontinuierlich und präzise in den distalen Teil des Katheters weitergeleitet werden (Lenkung des Katheters zur präzisen Positionierung der radioaktiven Apertur (10)). 



   Das Ultraschallsystem: 
Häufig werden bildgebende Systeme verwendet um ein Bild des Lumens einer erkrankten Region, zu erzeugen. Vorzugsweise werden Ultraschalltransducer verwendet um das bildgebende System auszustatten. Ein bevorzugter Transducer, die damit verbundenen Schaltkreise und eine bevorzugte Anwendungsart werden in der WO-9417734 A1 (Eberle et al.) beschrieben. 



   Dementsprechend, wird ein System (5) von Ultraschalltransducern (12,14) (multiple Wandler- elemente) distal oder in Höhe der Bestrahlungsapertur installiert, wie in der Ausführungsform gemäss der Figur 2E gezeigt wird. 



   Die Transducerelemente (12,14) sind dazu vorgesehen, sequentiell Signale im Ultraschallfrequenzbereich sequentiell zu übermitteln und zu empfangen, welche dann verarbeitet und über Leitungen (13) zu einem Signalprozessorsystem gesendet werden können. Ausserdem schlägt die vorliegende Erfindung vor, dass jene Transducerelemente (14), welche innerhalb der radioaktiven Apertur (10) oder auf dem Umfang jenes Kathetersektors lokalisiert sind, der mit der radioaktiven Apertur (10) korrespondiert, zusätzliche elektrische Signale über Leitungen (15) zum externen Signalprozessor aussenden. Diese zusätzlichen Signale können von einem bildgebenden System erkannt werden, welches das Bild eines zusätzlichen Sektors rekonstruiert und so die Position der radioaktive Apertur (10) anzeigt.

   Diese Positionsanzeige der radioaktiven Apertur (10) kann auf dem ultraschallquerschnittsbild dargestellt werden (Figur 3A). 



   Ein solcher Aufbau wird dem Arzt helfen, entlang der Gefässwände zu navigieren und exzentrische Läsionen zu entdecken, wobei er die radioaktive Apertur (10) zur richtigen Behandlungsstelle drehen kann (Querschnittsmapping). 



   Das longitudinale Verhältnis zwischen der radioaktiven Kammer/radioaktiven Apertur (9/10) und dem Ultraschallarraysystem (5) kann variieren. Grundsätzlich kann das Ultraschallarraysystem (5) distal von der radioaktiven Kammer/radioaktiven Apertur (9/10) installiert werden. Dies wird dem Arzt helfen, die exzentrische Läsion zu lokalisieren und anzuvisieren, bevor die radioaktive Apertur (10) in die Behandlungsstelle eingeführt wird (Figur 3). Es wäre hilfreich, wenn in Höhe der radioaktiven Kammer/Apertur (9/10) strahlendichte Markierungen eingebrachten werden, für zusätzliche röntgenologische Genauigkeit / oder Erfassung des Weges. 



   In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung (Figur 2E) kann die radioaktive Kammer / radio- aktive Apertur (9/10) im Ultraschallarray-System angeordnet werden. Dies hilft die Position der radioaktiven Apertur (10) und des Behandlungsortes zu überwachen während man gleichzeitig einer endovaskulären Bestrahlung vornimmt. 



   Der erfindungsgemässe Katheter wurde im Hinblick auf die Behandlung von Gefässkrankheiten beschrieben und es wird angemerkt, dass die Behandlung in praktisch jedem Körperhohlraum durchgeführt werden kann. 



   Der erfingdungsgemässe Katheter kann auch dazu verwendet werden, Tumore an den verschiedenen Stellen des Körpers zu behandeln, so wie im gemeinsamen Gallengang, in der Blase, der Prostata, der Leber, der Lungen etc. in dem die Technik der seitlichen Bestrahlung verwendet wird unter Zuhilfenahme gleichzeitiger tomographischer Ultraschallführungsmethoden. 

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Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Kathetereinrichtung zur radioaktiven Behandlung von Körperhohlräumen dadurch <Desc/Clms Page number 5> gekennzeichnet, dass der Katheter (1) im Bereich seiner distalen Spitze (2) zusätzlich zu dem System (6) zur radioaktiven Bestrahlung ein System (5) zur tomographischen Ultraschallbildgebung trägt.
2. 2. Kathetereinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Katheter (1) zwei innere Kanäle (3,7) aufweist, wobei ein Kanal (3) zur Aufnahme eines Führungsdrahtes (4) dient und der zweite Kanal (7) in einem erweiterten Segment (9) im distalen Katheterbereich blind endet, das zur Aufnahme und Festlegung der radioaktiven Strahlungsquelle (6) dient, wobei bezogen auf den kreisförmigen Querschnitt der distalen Katheterspitze (2) die Kammer (9) exzentrisch positioniert ist und einen strahlungsdurchlässigen Wandbereich (10) (die sogenannte radioaktive Apertur (10)) aufweist, der als Kreissegment einen Teil der äusseren Kathetermantelfläche zwecks seitlicher Bestrahlung einnimmt, und dass die Wandlerelemente (12,14) des Systems (5) zur tomographischen Ultraschallbildgebung um den gesamten Umfang des Katheters (1) im Bereich seiner distalen Spitze (2) verteilt sind.
3. 3. Kathetereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsdurchlässige Wandbereich (10) (radioaktive Apertur) in Höhe der Ultraschall- bildgebungselemente (14) oder in unmittelbarer proximaler oder distaler Nähe derselben installiert ist.