DE19707451A1

DE19707451A1 - Anordnung zur Magnetresonanz-Untersuchung und Hyperthermie-Behandlung

Info

Publication number: DE19707451A1
Application number: DE19707451A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Prof Dipl Phys Andrae; Werner Alois Prof Dipl Kaiser
Original assignee: Kaiser Werner Alois Prof Dipl-Chem Drmed 53757 Sankt Augustin De
Current assignee: Kaiser Werner Alois Prof Dipl-Chem Drmed 53757 Sankt Augustin De
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 1998-08-27
Also published as: WO1998037928A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Magnetresonanz(MR)- Untersuchung und Hyperthermie-Behandlung eines Körpers oder eines Körperteils, die vornehmlich zur Bekämpfung von Mammakarzinomen Verwendung findet.

Bekannt sind Vorrichtungen zur Ortung und Markierung von Läsionen in Gewebeschnittbildern, wobei diese Läsionen in verstellbaren Halterungen mit Antennen durch geeignete Kontrastmittelinjektionen in das zu untersuchende Gewebe lokalisiert werden, siehe bspw. DE 44 42 398 A1. Eine Behandlung des lädierten Gewebes ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich. Aus der US-PS 4 323 056 ist es bekannt, in eine suspendierte Glaskeramik eingebundene magnetische Eisenoxidpartikel in Tumore zu injizieren, die zuvor lokalisiert werden müssen, und sie danach einem magnetischen Wechselfeld auszusetzen. Schließlich ist es bekannt, magnetische Substanzen in Organen, insbesondere der Leber, ohne gezielte Injektion anzureichern. Die Substanzen werden dabei intravasal injiziert, siehe C. Chambon, O. Clement, A. Le-Blanche, E. Schouman- Claeys, G. Frija: Superparamagnetic iron oxides as positive MR contrast agents: in vitro and in vivo-evidence. Magn. Res. Imaging 11 (4), 509-519 (1993); B. Hamm, T. Staks, M. Taupitz, R. Maibauer, A. Speidel, A. Huppertz, T. Frenzel, R. Lawaczek, K. J. Wolf, L. Lange: Contrast enhanced MR imaging of liver and spleen: first experiences in humans with a new superparamagnetic iron oxide. J. Magn. Reson. Imaging 4 (5), 659-668 (1994).

Nach den bekannten Verfahren und Vorrichtungen werden MR- Untersuchungen und Hyperthermie-Behandlungen örtlich und zeitlich getrennt durchgeführt. Dadurch ist ein Nachweis von Wirkungen der Hyperthermie, bspw. durch temperaturabhängige Bilder, mittels MR-Abbildung praktisch unmöglich. Eine Kontrolle des Einflusses von erhöhten Temperaturen etwa auf die Wirksamkeit lokaler Chemo- oder Magnetfeldtherapie während einer Behandlung kann bisher nicht durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Kontrolle von magnetfeldtherapeutischen und/oder chemotherapeutischen Behandlungen durch gleichzeitige oder nahezu gleichzeitige MR-Abbildung zu ermöglichen und damit zwischenzeitliche Veränderungen der Lage des Körpers oder Körperteils zu verhindern. Darüber hinaus kann zur Reduzierung von Belastungen des Körpers und zur Verringerung des Verbrauchs von Substanzen mit magnetischen Partikeln im Bedarfsfall dieselbe Substanz zur Hyperthermie und zur MR-Untersuchung dienen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Einrichtung zur Erzeugung des Wechselfeldes möglichst nahe am Körper, also zwischen der mindestens einen, vorzugsweise ringförmigen Antenne und dem Körper angeordnet ist. Das für die Hyperthermie erforderliche elektromagnetische Wechselfeld kann primär entweder als magnetisches Feld (durch in einer geeigneten Leiteranordnung fließende Wechselströme) oder als elektrisches Feld (durch Aufladen von Elektroden) erzeugt werden. Es ist empfehlenswert, die Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes in Form mindestens einer Spule aus einem unmagnetischen Material, vorzugsweise Kupfer herzustellen. Vorteilhaft besteht die Spule aus Kupferrohr, das von einem Kühlmittel durchflossen wird. Für die Untersuchung von Körperteilen ist im wesentlichen innerhalb der Spule ein vorzugsweise aus einem flexiblen, nichtleitenden Material bestehendes Haltegefäß vorgesehen, das an eine Unterdruckvorrichtung angeschlossen ist und das dazu dient, den Körperteil während der gesamten Untersuchung und Behandlung in einer unveränderlichen Lage zu halten. Die Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Wechselfeldes besteht vorzugsweise aus zwei Elektrodenplatten, die gleichzeitig als Halte- bzw. Preßmittel für den Körper oder Körperteil dienen können und hierfür zumindest an ihren dem Körper oder Körperteil zugewandten Flächen mit einer isolierenden Schicht versehen sind. Der Abstand dieser Haltemittel voneinander ist zur Anpassung an den Körperteil oder Körper einstellbar. Eine vorteilhafte, materialsparende Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich, wenn die Spule als Antenne und Einrichtung zur Erzeugung des Wechselfeldes dient. Die Spule dient dann sowohl der MR-Untersuchung als auch der Hyperthermie-Behandlung, die entweder parallel oder seriell zueinander durchführbar sind. Die Parallelität der beiden Prozesse ist möglich, weil sowohl die Ströme (in der Größenordnung von -A gegenüber < 100 A) als auch die Frequenzen (bspw. 40 MHz gegenüber 100 kHz bis 1 MHz) zur Trennung der Signale genügend abweichend voneinander sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung dreier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Anordnung, bei der die MR- Untersuchung und Hyperthermie-Behandlung mit getrennten Mitteln durchgeführt werden,

Fig. 2 eine zweite erfindungsgemäße Anordnung, bei der die Mittel zur Hyperthermie-Behandlung als Plattenelektroden ausgebildet sind, und

Fig. 3 eine dritte erfindungsgemäße Anordnung, bei der die MR- Untersuchung und die Hyperthermie-Behandlung mit derselben Spule durchgeführt werden.

In allen Ausführungsbeispielen wird als Körperteil beispielhaft eine weibliche Brust verwendet.

In Fig. 1 ist auf einer teilweise dargestellten Patientenliege 1 ein Träger 2 mit Flankenteilen 21, 22 für mindestens eine ringförmige Antenne 3 und mindestens eine Spule 4 angeordnet. Der Antenne 3 sind ein Verstärker 31 und eine Anzeigevorrichtung 32 zugeordnet. Der Verstärker 31 wird mit einer Spannung der Größenordnung 1 mV und einer Frequenz von 40 MHz. Die Spule 4 ist mit einem Wechselspannungsgenerator 41 verbunden, der einen Wechselstrom < 100 A mit einer Frequenz von 0,1 bis 1 MHz liefert. Sie besteht aus einem nicht magnetisierbarem Kupferrohr, in dessen Innerem ein Kühlmittel 42 durch die Wirkung einer Kühlmittelpumpe 43 zirkulierend fließt, die mit der Spule 4 über Kühlmittelschläuche 44 verbunden ist. Die Spule 4 ist mit einem vorzugsweise flexiblen, elektrisch und magnetisch inaktiven Gefäß 5 für eine Brust 6 ausgekleidet, die zumindest im Bereich der Flankenteile 21, 22 vollständig an der Gefäßinnenwand anliegt. Das einen Untersuchungsraum darstellende Gefäß 5 ist über einen Vakuumschlauch 51 mit einer Vakuumpumpe 52 verbunden, die einen gewünschten Unterdruck im Gefäß 5 herstellt, die Brust 6 gegen die Gefaßinnenwand und damit in eine für den anschließenden Prozeß günstige Form preßt. Für diesen Prozeß ist die Brust 6 mit einer Eisenpartikel enthaltenden Substanz injiziert worden, die sich für eine beschränkte Zeit an den Stellen der lädierten Gewebeteile konzentriert.

Bei Funktion der in Fig. 1 dargestellten Anordnung zur MR-Untersuchung und Hyperthermie-Behandlung wird zunächst mit Hilfe des Gefäßes 5, des Vakuumschlauches 51 und der Vakuumpumpe 52 die Brust 6 in eine für die Untersuchung und Behandlung günstige, stabile Form und Lage gebracht. Anschließend wird die Spule 4 mit Hilfe des Wechselspannungsgenerators 41 erregt und damit in der Spule 4 ein Wechselfeld erzeugt, das an den Konzentrationsstellen der Substanz im Gewebe eine Hyperthermie hervorruft. Gleichzeitig wird der Kühlmittelkreislauf 42, 43 in Tätigkeit gesetzt. Wird bspw. innerhalb von 10 min das Wechselspannungsfeld angelegt, so erzeugt dieses in 10 min in den Konzentrationsstellen eine Temperatur von 43°C, die 5 min gehalten wird. Danach wird die Behandlung beendet. Mit Hilfe der Antenne 3 und der im HF-Feld der Antenne durch die Konzentrationsstellen hervorgerufenen Veränderungen werden Signale induziert und von der Anzeigevorrichtung 32 die Lage der Läsionen (Karzinome) determinieren. Diese Lokalisierung kann während der Behandlung, also simultan, oder unmittelbar vor und/oder nach der Behandlung erfolgen, in einer Zeit also, in der die Lage und Form der Brust sich infolge der ständigen Wirksamkeit der Unterdruckanlage 51, 52 nicht ändern konnte.

Die Brust 6 kann auch in anderer Weise, z. B. durch Kompression von außen, gepreßt werden.

In Fig. 2 ist wieder eine Patientenliege 1 mit einem Träger 2 mit zwei Flankenteilen 21, 22 versehen, in denen sich eine Antenne 3 befindet und in denen zwei plattenförmige Elektroden 7, 8 mit zugehörigen Stäben 71, 81 in Richtung von Doppelpfeilen 72, 82 verstellbar angeordnet sind. Die Elektroden sind an ihren einander und einer Brust 6 zugewandten Flächen mit elektrisch isolierenden Schichten 73, 83 versehen. Zwischen den Elektrodenplatten 7, 8 befindet sich ein Untersuchungsraum 9, in den die in diesem Fall nicht mit Kontrastmittel injizierte Brust 6 während der Untersuchung und Behandlung gepreßt und in dem sie dadurch unverrückbar gehalten ist. Eine Unterdruckanlage 51, 52, wie zu Fig. 1 beschrieben, erübrigt sich in diesem Fall. Das elektrische Feld wird zur Erwärmung der gesamten Brust 6 zwischen den Elektroden 7 und 8 erzeugt. Im übrigen ist die Behandlung der Brust 6 und die Anzeige der von der Antenne 3 empfangenen Signale ähnlich wie zu Fig. 1 beschrieben. Während der Erwärmung der Brust 6 kann sie auch chemotherapeutisch behandelt werden.

In Fig. 3 ist eine Brust 6 durch Unterdruck in einem Gefäß 5 lage- und formstabil gehalten, das sich in einem Untersuchungsraum 9 zwischen zwei Flankenteilen 21, 22 befindet und von einer Spule 10 umgeben ist, die einerseits ein magnetisches Feld erzeugt und zu diesem Zweck mit einem Wechselspannungsgenerator 41, ähnlich wie zu Fig. 1 beschrieben, verbunden ist. Andererseits ist diese Spule 10 Antenne, die die von den Konzentrationsstellen in der Brust 6 ausgelösten Signale empfängt und in einem Anzeigevorrichtung 32 sichtbar werden läßt, so daß die Ermittlung der Gewebeläsien nach Ort und Größe, einschließlich ihrer Veränderungen durch die Behandlung, möglich ist. Die in Fig. 3 dargestellte erfindungsgemäße Anordnung läßt die MR-Untersuchung parallel oder seriell zur Hyperthermie-Behandlung zu; jedoch wird in diesem Fall dem seriellen Ablauf der Prozesse der Vorzug gegeben, um ihre evtl. nachteilige gegenseitige Beeinflussungen zu vermeiden. An der Eindeutigkeit der Zuordnung der Untersuchungsergebnisse zu den Behandlungsergebnissen ändert sich dabei nichts, denn die Brust 6 verändert während des Ablaufs der Prozesse ihre Lage und Form nicht. Im übrigen gilt das zu den Fig. 1 und 2 Gesagte sinngemäß.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1

Patientenliege

2

Träger

3

Antenne

4

,

10

Spule

5

Gefäß

6

Brust

7

,

8

Elektroden

9

Untersuchungsraum

21

,

22

Flankenteile

31

Verstärker

32

Anzeigevorrichtung

41

Wechselspannungsgenerator

42

Kühlmittel

43

Kühlmittelpumpe

44

Kühlmittelschläuche

51

Vakuumschlauch

52

Vakuumpumpe

71

,

81

Stäbe

72

,

82

Doppelpfeile

73

,

83

elektrisch isolierende Schichten

Claims

1. Anordnung zur Magnetresonanz-Untersuchung und Hyperthermie- Behandlung eines Körpers oder eines Körperteils, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem gemeinsamen Träger mindestens eine Antenne und eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes verbunden sind, daß die Antenne und die Einrichtung gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig wirksam sind und daß Mittel vorgesehen sind, die den Körper oder Körperteil während der Untersuchung und Behandlung in einer unveränderlichen Lage bezüglich der Antenne und der Einrichtung halten.

2. Anordnung gemäß Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes zwischen der mindestens einen Antenne und dem zu untersuchenden Körper oder Körperteil angeordnet ist.

3. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung mindestens eine Spule aus einem unmagnetischen Material ist, die ein magnetisches Wechselfeld erzeugt.

4. Anordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule ein von einem Kühlmittel durchflossenes Kupferrohr ist.

5. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus zwei einander gegenüberstehenden Elektrodenplatten besteht, zwischen denen ein elektrisches Wechselfeld erzeugt wird.

6. Anordnung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Elektrodenplatten zumindest an ihren einander zugewandten Flächen mit elektrisch isolierenden Schichten versehen sind.

7. Anordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatten zum Pressen des Körpers oder Körperteils gegenläufig verstellbar angeordnet sind.

8. Anordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spule ein elektrisch und magnetisch unwirksames Gefäß zur Aufnahme des Körpers oder Körperteils angeordnet ist.

9. Anordnung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdruckes im Gefäß verbunden ist.

10. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Spule vorgesehen ist, die gleichzeitig als Antenne und als Einrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes dient.