DE3787419T2

DE3787419T2 - Hochfrequenz-Heizgerät und Verfahren zu seiner Bedienung.

Info

Publication number: DE3787419T2
Application number: DE87306358T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Kitagawa; Chikau Onodera; Tadashi Onuma; Akira Sogawa; Atsuhi Yoshihara
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1986-07-17
Filing date: 1987-07-17
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2007-07-18
Also published as: JPS6323676A; CN87104889A; DE3787419D1; EP0253677A1; US5168880A; DK371687D0; CA1323073C; EP0253677B1; DK371687A; JPH0380032B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zum Heizen eines lebenden Körpers durch elektromagnetische Wellen.
Das Verfahren, einen lebenden Körper durch elektromagnetische Wellen zu heizen, benutzt ein Phänomen, daß Wärme erzeugt wird, wenn auf einen lebenden Körper angewandte elektromagnetische Wellen in jedem Abschnitt des lebenden Körpers absorbiert werden, und viele Berichte über den therapeutischen Effekt der Methode an bösartigen Tumoren wurden in den letzten Jahren präsentiert.
Bei den konventionellen Hochfrequenzheizverfahren wird die Wärmetherapie ausgeführt, indem man eine Region einschließlich des zu heizenden Abschnitts zwischen zwei gegenüberliegende plattenähnliche Elektroden legt und zwischen den Elektroden einen Hochfrequenzstrom von einem Hochfrequenzgenerator fließen läßt.
Mit dieser Methode war es schwierig, den zu heizenden Abschnitt bis auf eine für die Therapie benötigte Temperatur aufzuheizen, wenn der Abschnitt tief im Körper gelegen ist, weil die anderen Abschnitte, die man nicht zu heizen beabsichtigt, möglicherweise auch geheizt werden, da der Hochfrequenzstrom im wesentlichen parallel in der Region zwischen den gegenüberliegenden Elektroden fließt, weil eine subkutane Fettschicht sich meist stärker aufheizt als die inneren Organgewebe aufgrund von Unterschieden der elektrischen Konstanten (elektrische Leitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante) zwischen der subkutanen Fettschicht und inneren Organgeweben und weil ein Risiko besteht, daß sich der Patient über ein unangenehmes Hitzegefühl beklagt oder daß man das Epidermisgewebe des Patienten verbrennt usw. aufgrund der stärkeren Wärmeerzeugung in der subkutanen Fettschicht als in einem Abschnitt in der Nähe des Elektrodenkörpers.
Angesichts des oben Beschriebenen wurde eine Methode vorgeschlagen, siehe z. B. EP-A-0115420, die eine erste Elektrodenanordnung mit einer ersten Elektrode benutzt, welche von einem flexiblen und gasdichten beutelförmigen Gebilde aus Silikongummi oder ähnlichem umgeben ist und einen Mechanismus zur Zufuhr und Abfuhr eines Kühlmittels in das Innere des beutelförmigen Gebildes und einer zweiten Elektrodenanordnung, wobei die erste Elektrodenanordnung (Heizelektrodenanordnung) nahe des zu heizenden Abschnitts angeordnet ist, während die zweite Elektrodenanordnung mit einer zweiten Elektrode (nichtsensitive Elektrodenanordnung) mit einer um ein mehrfaches größeren Elektrodenoberfläche als die erste Elektrode auf dem äußeren Umfang des lebenden Körpers angeordnet ist, wobei ein Hochfrequenzstrom zwischen den beiden Elektroden erzeugt wird, wobei sich eine intensive elektrische Feldverteilung nahe der ersten Elektrodenanordnung ausbildet und damit der zu heizende Abschnitt geheizt wird, wobei die Temperatur an der Oberfläche des lebenden Körpers überwacht wird oder die erzeugte Hochfrequenzleistung gesteuert wird auf Basis der Information eines auf der äußeren Oberfläche des beutelförmigen Gebildes angeordneten Temperatursensors.
Jedoch im Falle der Benutzung von z. B. Wasser als Kühlmittel beim oben genannten Verfahren unterliegt die Anzeige durch den Temperatursensor dem Einfluß der Temperatur oder der Einfüllmenge des Kühlmittels, was ein stärkeres Heizen oder Kühlen als erwünscht hervorrufen kann, so daß keine Sicherheit für ein effektives Heizen des geschädigten Abschnitts gegeben werden kann.
Entsprechend besteht gegenwärtig eine große Nachfrage nach der Entwicklung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, welche in der Lage ist, den geschädigten Abschnitt zu heizen, ohne dem Patienten das Gefühl von Hitze oder Schmerz zu bereiten und unter quantitativer Steuerung des Heizens eines lebenden Körpers durch elektromagnetische Wellen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Blick auf die vorher beschriebene momentane Situation erzielt, und ihr Zweck ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Heizen zu schaffen, die in der Lage ist, das Hitze- und Schmerzgefühl des Patienten zu beseitigen dadurch, daß man sich auf die Information von einem auf der äußeren Oberfläche eines Elektrodenkörpers angeordneten Temperatursensors verläßt, als auch in der Lage ist, eine sichere und effektive Hyperthermie durchzuführen.
Erfindungsgemäß wird eine Hochfrequenzheizvorrichtung geliefert aufweisend:
eine erste Elektrodenanordnung, die geeignet ist zum Anbringen in der Nähe eines zu heizenden Abschnitts eines lebenden Körpers, welche eine erste Elektrode, ein die erste Elektroden umgebendes flexibles beutelförmiges Gebilde, eine mit dem flexiblen beutelförmigen Gebilde verbundene Vorrichtung zur Zufuhr und Abfuhr von Kühlmittel zur Versorgung mit Kühlmitteln, welches eine wäßrige Lösung eines anorganischen Salzes ist, in das Innere des flexiblen beutelförmigen Gebildes und zur Abfuhr des zugeführten Kühlmittels aus dem Inneren des flexiblen beutelförmigen Gebildes, sowie eine Temperaturerfassungseinrichtung aufweist, die auf der äußeren Oberfläche des flexiblen beutelförmigen Gebildes angebracht ist, um die Temperatur des Gewebes des lebenden Körpers an dem zu heizenden Abschnitt zu erfassen;
eine zweite Elektrodenanordnung geeignet zum Anbringen auf einen äußeren Umfang eines lebenden Körpers, und um selektiv den Abschnitt am Rande der ersten Elektrodenanordnung in Zusammenwirken mit der ersten Elektrodenanordnung aufzuheizen mit einer zweiten Elektrode mit einer Elektrodenfläche, die wenigstens dem Fünffachen der Fläche der ersten Elektrode entspricht;
einen mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode verbundenen Hochfrequenzgenerator, um einen Hochfrequenzstrom zu der ersten und zweiten Elektrode zu liefern, und
eine Temperatursteuereinrichtung zur Steuerung der Temperatur des in das flexible beutelförmige Gebilde eingeführten Kühlmittels, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatursteuereinrichtung ausgebildet ist, die Temperatur des zugeführten Kühlmittels zu steuern, derart, daß die Temperatur des Kühlmittels innerhalb des flexiblen beutelförmigen Gebildes ungefähr gleich der Temperatur wird, auf welche das Gewebe des lebenden Körpers aufgeheizt werden soll und
daß die Kühlmittelversorgungs- und Kühlmittelentsorgungseinrichtung ausgebildet ist, die Volumendurchflußrate des Kühlmittels zu steuern derart, daß die Volumendurchflußrate des Kühlmittels im Bereich vom Einfachen bis Fünfzehnfachen des inneren Volumens des flexiblen beutelförmigen Gebildes pro Minute liegt und im wesentlichen gleich der Blut-Volumendurchflußrate in dem Gewebe des lebenden Körpers ist, und
daß das Kühlmittel Salz aufweist mit einer Konzentration im Bereich von 15 mmol/l bis 160 mmol/l.
Die vorliegende Erfindung liefert auch ein Verfahren zur Benutzung einer solchen Hochfrequenzheizvorrichtung.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden weiterhin beschrieben in Bezugnahme auf die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und durch die beiliegenden Zeichnungen, wobei
Fig. 1 und 2 erklärende Darstellungen des Konzepts der Hochfrequenzheizvorrichtung sind;
Fig. 3 eine schematische erklärende Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist;
Fig. 4 eine erklärende Darstellung des Querschnitts entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 ist;
Fig. 5 eine detaillierte erklärende Darstellung der ersten Elektrodenanordnung aus Fig. 3 ist;
Fig. 6 eine erklärende Darstellung eines Querschnitts entlang der Linie VI-VI in Fig. 5 ist;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII aus Fig. 5 in einem Zustand ist, wenn das tütenförmige Gebilde abgelassen ist;
Fig. 8 eine erklärende Ansicht der in Fig. 3 gezeigten zweiten Elektrodenstruktur ist;
Fig. 9 eine erklärende Ansicht des Querschnitts entlang der Linie IX-IX in Fig. 8 ist;
Fig. 10 und 11 Diagramme sind, welche die Beziehung zwischen der Zeit und der Temperaturanzeige in dem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellen und
Fig. 12 und 13 Diagramme sind, welche die Beziehung zwischen der Zeit und der Temperaturanzeige in einem vergleichbaren Ausführungsbeispiel zeigen.
Bei den konventionellen Hochfrequenzheizverfahren wird die Hyperthermie ausgeführt, indem z. B., wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, eine Region 3 einschließlich des zu heizenden Abschnitts 2 eines lebenden Körpers 1 als Ziel zwischen entgegengesetzten plattenförmigen Elektroden 4 und 5 gelegt wird und ein Hochfrequenzstrom zwischen die Elektroden 4 und 5 mit einem Hochfrequenzgenerator 6 erzeugt wird.
Bei diesem Verfahren ist es schwierig, den zu heizenden Abschnitt 2 bis zu einer für die Therapie notwendigen Temperatur aufzuheizen, wenn er tiefim Inneren gelegen ist, da andere Abschnitte als der zu heizende Abschnitt 2 möglicherweise auch geheizt werden, weil der Hochfrequenzstrom in der Region zwischen den gegenüberliegenden Elektroden im wesentlichen parallel fließt und weil eine subkutane Fettschicht 7 sich stärker aufheizt als die inneren Organgewebe aufgrund der Unterschiede der elektrischen Konstanten (elektrische Leitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante) zwischen der subkutanen Fettschicht und dem inneren Organgewebe und da ein Risiko besteht, daß sich der Patient über ein unangenehmes Hitzegefühl beschwert oder daß man das Epidermisgewebe des Patienten verbrennt etc. aufgrund der stärkeren Hitzeerzeugung in der subkutanen Fettschicht.
Die zweite Elektrodenanordnung (nichtsensitive Elektrodenanordnung), auf welche in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, ist z. B. eine solche Elektrodenanordnung, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Sho 60-55966 beschrieben wird, die eine zweite Elektrode aufweist mit einer Elektrode, deren Fläche üblicherweise dem Fünffachen und bevorzugt dem Zehn- oder Mehrfachen der Fläche der ersten Elektrode der ersten Elektrodenanordnung (Heizelektrodenanordnung) entspricht und einen bemerkenswert kleinen Heizeffekt auf den lebenden Körper hat, wenn sie mit der ersten Elektrode der ersten Elektrodenanordnung zusammenwirkt. Die erste Elektrodenanordnung (Heizelektrodenanordnung) hat eine Größe derart, daß sie auf den zu heizenden Abschnitt angebracht werden kann, z. B. im Inneren eines lebenden Körpers, so wie in der Speiseröhre, dem Magen oder der Vagina etc. oder an der Oberfläche von geschädigten Brustabschnitten und geeignet ist, das gewünschte Gewebe des lebenden Körpers durch Erzeugung eines Hochfrequenzstromes zwischen der ersten Elektrode innerhalb der ersten Elektrodenanordnung und der zweiten Elektrode der zweiten Elektrodenanordnung zu heizen und dabei eine intensive elektrische Feldverteilung in der Nähe der ersten Elektrodenanordnung auszubilden. Solch eine Anordnung ist schematisch in den Fig. 3 und 4 dargestellt, wobei gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 haben.
Ein Kühlmittel, welches ähnliche physiologische Eigenschaften aufweist, wie das zu heizende Gewebe des lebenden Körpers wird nun beschrieben.
Legt man eine Hochfrequenzspannung mit einer Frequenz f zwischen einem Paar von Elektroden an und ordnet dazwischen ein Material mit einer Dielektrizitätskonstante &epsi; und einem Verlustfaktor tan δ dazwischen an, so wird die von einem Einheitsvolumen des Materials absorbierte elektrische Leistung P(W) durch die Gleichung dargestellt:
P = K·f·E²·&epsi;tan δ (W) (1)
wobei E eine elektrische Feldintensität in dem Material und K eine Proportionalitätskonstante darstellen.
Wenn eine Hochfrequenzspannung zwischen der ersten Elektrode mit der kleineren Fläche (Heizelektroden, z. B. als innere Elektrode) und einer zweiten Elektrode mit einer größeren Fläche (nichtsensitive Elektrode, z. B. als äußere Elektrode), so ist die elektrische Feldintensität am Rande der ersten Elektrode mit der kleineren Fläche (Heizelektrode) größer und wird mit zunehmendem Abstand von der ersten Elektrode abgeschwächt. Da jedoch die Art der Intensitätsschwächung unterschiedlich ist in Abhängigkeit der Form und Anordnung der Elektroden und abhängig ist von den physiologischen Eigenschaften des zwischen den Elektroden befindlichen Materials kann die elektrische Feldintensität im allgemeinen nicht bestimmt werden. Wenn sie jedoch bekannt sind, kann die elektrische Feldintensität berechnet werden.
Nimmt man eine Dielektrizitätskonstante zu &epsi;T und einen Verlustfaktor des Gewebes des lebenden Körpers außerhalb der das beutelförmige Gebilde ausmachenden Folie zu tan δt und die elektrische Feldintensität in ihrer Nähe zu ET an, so wird die darin absorbierte Leistung PT repräsentiert durch:
PT = K·f·E²T·&epsi;T·tanδT.
Nimmt man auf der anderen Seite an, daß die elektrische Feldintensität, die Dielektrizitätskonstante und der Verlustfaktor im Kühlmittel zu EC, &epsi;C bzw. δC sind, so wird die im Kühlmittel absorbierte elektrische Leistung PC repräsentiert durch:
PC = K·f·E²C·&epsi;C·tanδC.
Bei richtiger Auswahl der Dielektrizitätskonstante &epsi;C und des Leistungsverlustfaktors tan δC des Kühlmittels ist es möglich, die in dem Gewebe des lebenden Körpers nahe der ersten Elektrodenstruktur absorbierte elektrische Leistung PT und die im Kühlmittel absorbierte elektrische Leistung PC auszugleichen.
Entsprechend bedeutet Kühlmittel bei der vorliegenden Erfindung ein solches Kühlmittel, das die elektrische Leistung im wesentlichen gleich absorbiert wie das Gewebe des lebenden Körpers in dem Bereich, wo die erste Elektrodenanordnung angewandt wird.
Die Art des Kühlmittels variiert etwas in Abhängigkeit des als Ziel gewählten Gewebes des lebenden Körpers und das nutzbare Kühlmittel kann z. B. eine wäßrige Lösung von anorganischen Salzen umfassen mit einer Konzentration von 30 mmol/l bis 160 mmol/l oder bevorzugt von weniger als 120 mmol/l im Fall der Benutzung eines anorganischen Salzes wie Kaliumchlorid oder Natriumchlorid und mit einer Konzentration eines anorganischen Salzes von ungefähr 15 mmol/l bis 80 mmol/l im Falle der Benutzung eines anorganischen Salzes wie Calciumchlorid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumsulfat oder Kaliumsulfat. Wenn nötig, können dem Kühlmittel in der vorliegenden oben beschriebenen Erfindung Antibiotika oder Konservierungsstoffe zugeführt werden. Weiterhin kann das anorganische Salz allein oder als Mischung von zweien oder mehreren davon benutzt werden.
Nun wird eine Beschreibung des Einfüllens und der Zirkulation des Kühlmittels im beutelförmigen Gebilde der ersten Elektrodenanordnung gegeben. Die im Gewebe absorbierte elektrische Leistung PT, die durch die oben angegebene Formel (1) dargestellt ist, wird in Wärmeenergie (QP) von 1/J · Pt pro Volumeneinheit und Zeiteinheit umgewandelt und ein Teil der so umgewandelten Wärmeenergie QBcal wird in den äußeren Abschnitt des Gewebes durch Blutfluß und Wärmeleitung verteilt und führt im Ergebnis zu einem Temperaturanstieg δT des Gewebes.
Die Beziehung zwischen ihnen wird dargestellt durch:
QP - QB = ρ·CΔT (2)
wobei ρ die Dichte des lebenden Gewebes und C die spezifische Wärme sind.
Wählt man ein Kühlmittel, welches eine Dichte (ρ) und eine spezifische Wärme (C) aufweist, die gleich derjenigen des Gewebes des lebenden Körpers sind, und transportiert die Wärme entsprechend QB durch die Zirkulation des Kühlmittels ab, so kann der Temperaturanstieg des Kühlmittels auch gesetzt werden als ΔTK.
Obwohl die Einfüll- und Zirkulationsmenge des Kühlmittels, die zum Abführen der Wärmemenge QB notwendig ist, verschieden ist abhängend von der Art und den Temperaturbedingungen des Gewebes des lebenden Körpers in dem Abschnitt, wo die Elektrodenanordnung angewandt wird, kann ein wie oben beschriebenes Abführen der Wärmemenge (QB) dadurch erreicht werden, daß man die Einfüll- und Zirkulationsmenge des Kühlmittels der vorliegenden Erfindung in das beutelförmige Gebilde der Durchflußmenge des Blutes in dem Gewebe des lebenden Körpers angleicht. Die Blutdurchflußmenge im Gewebe des lebenden Körpers, z. B. im Fall von Muskelgewebe, ist von der Temperatur abhängig derart, daß sie ungefähr 2 ml/min pro 1 cm³ des Gewebes des lebenden Körpers bei einer Temperatur von 37ºC und ungefähr 7 ml/min bei einer Temperatur von 40ºC beträgt. Die Blutdurchflußmenge im Gewebe des lebenden Körpers kann angenähert werden durch Einfüllen und Zirkulieren des Kühlmittels der vorliegenden Erfindung üblicherweise bei einer Temperatur von 37ºC bis 43ºC vom Einfachen bis zum Fünfzehnfachen des inneren Volumens des beutelförmigen Gebildes. Das innere Volumen des beutelförmigen Gebildes bedeutet das innere Volumen des beutelförmigen Gebildes dann, wenn es durch das Kühlmittel gedehnt oder vergrößert ist. Wenn kein wesentliches Aufheizen des Gebildes des lebenden Körpers auf der Seite der zweiten Elektrodenanordnung erkennbar ist, gibt es keine speziellen Einschränkungen der Zirkulationsmenge oder der Temperatur des Kühlmittels in Bezug auf die zweite Elektrodenanordnung.
Man erhält z. B. eine erfindungsgemäße Vorrichtung einer Hochfrequenzheizvorrichtung, die als erste Elektrodenanordnung eine innere Elektrodeneinrichtung benutzt, wie sie in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. Sho 60-119962 als erste Elektrodenanordnung beschrieben ist und welche als zweite Elektrodenanordnung eine medizinische Elektrodeneinrichtung benutzt, wie sie in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr.Sho 60-55966 beschrieben ist, wobei ein Kühlmittel, welches physikalische Eigenschaften aufweist, die denen des Gebildes des lebenden Körpers angenähert sind, dort, wo die Elektrodenanordnung angebracht wird, als Kühlmittel benutzt wird und wobei Einrichtungen zur Zufuhr und Abfuhr des Kühlmittels zu und von dem beutelförmigen Gebilde so aufgebaut sind, daß Kühlmittel in einer Menge vom Einfachen bis Fünfzehnfachen des inneren Volumens des beutelförmigen Gebildes pro Minute im beutelförmigen Gebilde der ersten Elektrodenanordnung zirkuliert.
Nun wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung für die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen erklärt.
Fig. 5 bis 7 zeigen Details der ersten Elektrodenanordnung 4.
In Fig. 5 bis 7 ist ein flexibler zweikanaliger Tubus 8 aus Silikongummi gezeigt, in dem ein Kühlmittel-Versorgungskanal 9 und ein Kühlmittel-Entsorgungskanal 10 ausgeformt sind.
Am oberen Ende des Tubus 8 ist eine flexible Hochfrequenzelektrode 11 und ein flexibles beutelförmiges Gebilde 12 angebracht mit einer Größe, die erlaubt, mit der Innenwand eines röhrenförmigen inneren Organs in Kontakt zu kommen, ohne Ausdehnung des flexiblen beutelförmigen Gebildes. Anschlußstücke 13 und 14 zur Zufuhr bzw. Abfuhr eines Kühlmittels sind mit dem Kühlmittel-Versorgungskanal 9 bzw. dem -Entsorgungskanal 10 verbunden. Ein Abschnitt, wo die Anschlußstücke 13 und 14 jeweils mit dem Tubus 8 verbunden sind, ist durch Klebstoff befestigt und mit einem Hitze- Schrumpfschlauch 8a aus Silikon umgeben.
Die Hochfrequenzelektrode 11 als erste Elektrode ist am äußeren Umfang des Tubus 8 befestigt und kann ein Metallgitter, ein Faltenbalgrahmen oder ein spiralförmiges Gebilde oder ähnliches sein, solange sie Flexibilität aufweist. Die Elektrode 11 weist eine axiale Länge auf, die gleich groß ist wie die eines tumorgeschädigten Abschnitts.
Ein Hochfrequenz-Leiterdraht 15 (mit z. B. 1 mm Außendurchmesser) ist am unteren Ende der Hochfrequenzelektrode 11 befestigt. Der Leiterdraht 15 erstreckt sich entlang des äußeren Umfangs des zweikanaligen Tubus 8 nahe des unteren Endes des Tubus 8, und ein Verbindungsstück 17 zur Verbindung mit einem Leistungsgenerator 7 ist an seinem äußeren Ende angebracht.
Das beutelförmige Gebilde 12 ist in zylindrischer Form entsprechend der Größe und der Form eines röhrenförmigen Innenraums nahe des geschädigten Abschnitts, auf welchen es angewandt werden soll und, wenn gewünscht, entsprechend der Größe und der Form eines durch einen Tumor eingeengten Abschnitts ausgeformt, und das beutelförmige Gebilde 12 ist am äußeren Umfang des Tubus 8 auf seinen beiden im Durchmesser reduzierten Enden 18 und 19 befestigt, um so die Elektrode 11 zu umgeben.
In dem Fall, wenn die erste Elektrodenstruktur 4 an einer Speiseröhre angewandt werden soll, wird ein beutelförmiges Gebilde 12 mit z. B. einem äußeren Durchmesser von 5 bis 25 mm und einer Länge von 30 bis 100 mm benutzt. Im Fall, in dem die erste Elektrodenstruktur 4 in den Trakt eingeführt wird, wird das beutelförmige Gebilde 12, wie in Fig. 7 gezeigt ist, entleert, und es ist bevorzugt gefaltet, z. B. wie durch die Phantomlinie in Fig. 7 gezeigt ist.
Das beutelförmige Gebilde 12 kann bevorzugt als gegossene Röhre oder als Ballon aus Silikongummi ausgeführt sein.
Kupfer-Konstantan-Thermoelemente 22, 23, 24, 25 und 26 als Temperaturerfassungseinrichtungen weisen Thermokontakte 22a, 23a, 24a, 25a und 26a auf, wobei die Thermoelemente 22, 23, 24, 25 und 26 durch Kleben auf die äußere Oberfläche des beutelförmigen Gebildes befestigt sind derart, daß sie in engem Kontakt mit der Wand des Gewebetraktes gebracht werden können, wenn das beutelförmige Gebilde 12 durch das Kühlmittel ausgedehnt wird.
Die Leitungsdrähte 22b, 23b, 24b, 25b und 26b sind zusammen mit dem Hochfrequenz-Leitungsdraht 15 und dem unteren Ende 18 des beutelförmigen Gebildes 12 am äußeren Umfang des Mittelteils des Tubus 8 durch einen Hitze-Schrumpfschlauch aus Silikon befestigt, ohne den Leiterdraht 15 zu kreuzen.
Ein Verbindungsstück 28 für die Leiterdrähte 22b, 23b, 24b, 25b und 26b der Thermoelemente weist eine Buchse 30 mit 10 Anschlüssen auf, die fest mit den Leitungsdrähten 22b, 23b, 24b, 25b und 26b verbunden ist und auf dem Hüllenabschnitt geklebt ist, und einen Stecker 32 mit 10 Anschlüssen, der abnehmbar ist mit am äußeren Umfang des Tubus 8 befestigter Buchse 30 und mit einem die Temperatur messenden Voltmeter verbundene Leiterdrähte 31 aufweist.
Ein Kühlmittel-Entsorgungsloch 33 ist verbunden mit dem im Tubus 8 ausgeformten Kühlmittel-Entsorgungskanal 10, ein Kühlmittel-Versorgungsloch 20 ist mit dem im Tubus 8 ausgeformten Kühlmittel-Versorgungskanal 9 verbunden, ein Endabschnitt 39 ist ausgeformt zur Führung der ersten Elektrodenanordnung beim Einführen in das Innere des Traktes, ein Verbindungsstück 34 für die Kühlmittel-Versorgungsröhre ist über einen Kühler 36, der eine Temperatursteuereinrichtung aufweist mit einer Pumpe 35, die eine Flußratensteuerung aufweist, verbunden. Das Verbindungsstück 34 ist abnehmbar am Verbindungsstück 13 angebracht. Ein Verbindungsstück 37, das abnehmbar am Verbindungsstück 14 angebracht ist, dient dazu das Kühlmittel über die Kühlmittel-Entsorgungsröhre 38 abzuführen oder das Kühlmittel wieder der Pumpe 35 zuzuführen.
Fig. 8 und 9 zeigen die erfindungsgemäße zweite Elektrodenanordnung. In Fig. 8 und 9 weist ein Substrat 43 eine mit Silikonharz umhüllte Nylonstruktur auf. In der Zeichnung sind eine Elektrode 44 aus einer Platte aus Kupferfolie, eine elastische Silikongummifolie 45, ein mit einem Ende des Hochfrequenzgenerators (nicht gezeigt) verbundener Leiterdraht 46 und Silikonröhren 47 als Versorgungs- und Entsorgungsröhren für das Kühlmittel 48 gezeigt. Ein Abschnitt oder eine Region 49, die durch die gebrochen gestrichelten Linien dargestellt ist, definiert einen Abschnitt, wo das Substrat 43 und die Gummifolie 45 miteinander verklebt sind, um einen Kühlmittelflußkanal 50 in einer Richtung zwischen den Röhren 47 zu bilden.
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX in Fig. 8 in einem Zustand, in dem das Kühlmittel 48 zugeführt ist, wobei die obere Seite in Fig. 9 in engem Kontakt mit der Oberfläche eines lebenden Körpers gebracht wird. Im vorangegangenen wird das beutelförmige Gebilde 45a durch die Folie 45 und das Substrat 43 gebildet. Das zweite Elektrodenelement 5 kann in gutem Kontakt mit dem lebenden Körper gebracht werden durch Zusammenwirken zwischen einem Befestigungsmittel und der Ausdehnung der Silikongummifolie 45.
Im Falle des Aufheizens eines geschädigten Abschnitts mit der erfindungsgemäßen Hochfrequenzeinrichtung ist der Temperaturunterschied zwischen dem Kühlmittel in dem beutelförmigen Gebilde der ersten Elektrodenanordnung und dem Gewebe des lebenden Körpers, das in Kontakt mit der äußeren Oberfläche des beutelförmigen Gebildes ist, im wesentlichen beseitigt. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Temperatur am Gewebe des lebenden Körpers exakt überwacht werden auf Basis der Angaben des auf der äußeren Oberfläche des beutelförmigen Gebildes der ersten Elektrodenanordnung angeordneten Temperatursensors ungeachtet des Pegels der Hochfrequenzleistung, und so kann die Hyperthermie für den zu heizenden Abschnitt sicher durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun in weiteren Details mit Bezug auf das Beispiel beschrieben.

Beispiel:

Ein Temperatursensor A ist an der äußeren Oberfläche und ein Temperatursensor B an der inneren Oberfläche eines zentralen Abschnitts eines beutelförmigen Gebildes einer ersten Elektrodenanordnung jeweils durch Klebstoffe befestigt, wobei das beutelförmige Gebilde aus Silikongummi besteht und einen Durchmesser von 15 mm aufweist und die Länge von 80 mm eine spiralförmige Elektrode mit einem Durchmesser von 8 mm umgibt und die erste Elektrodenanordnung in eine Speiseröhre eingeführt wird.
Gleichzeitig ist andererseits auf dem der Speiseröhre gegenüberliegenden Abschnitt des Brustkorbs eine zweite Elektrodenanordnung angebracht, die einen auf einer Kupferplatte von 120 mm Breite · 430 mm Länge angebrachten Kühlmittelkanal aufweist.
Salzwasser mit 70 mmol/l wird als Kühlmittel benutzt, die Temperatur wird gesteuert, so daß sie 37ºC am Eingang der ersten Elektrodenanordnung beträgt, und die Zirkulationsdurchflußmenge q wird auf 50 ml/min festgesetzt. Da das Kühlmittel im beutelförmigen Gebilde ein Volumen v von ungefähr 10 ml einnimmt, beträgt die Durchflußmenge pro innerem Volumen (pro Minute) q/v = 5 Mal pro Minute.
Hochfrequenzstrom einer Frequenz von 13,5 MHz mit Leistungen von 100 W und 150 W zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode wird erzeugt, wobei die zwischen den Sensoren A und B angezeigte Temperaturdifferenz für beide Fälle innerhalb 0,5 K liegt, wie in Fig. 10 und 11 gezeigt.
Zum Vergleich ist in Fig. 12 und 13 das Resultat der Temperaturmessung durch die Sensoren A und B in dem Fall gezeigt, in dem destilliertes Wasser als Kühlmittel benutzt wird unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben wurde. Die Symbole o bzw. 0 zeigen die Temperaturangaben der Sensoren A bzw. B in der Zeichnung.
Im Fall des Vergleichsbeispiels, wo destilliertes Wasser als Kühlmittel benutzt wird, kann man erkennen, daß die Temperaturdifferenz zwischen den Sensoren A und B deutlich größer ist im Vergleich mit dem Beispielsfall entsprechend der vorliegenden Erfindung.

Claims

1. Hochfrequenzheizvorrichtung aufweisend:

eine erste Elektrodenanordnung (4), die geeignet ist zum Anbringen in der Nähe eines Abschnitts eines lebenden Körpers, der aufgeheizt werden soll, welche eine erste Elektrode (11), ein die erste Elektrode umgebendes beutelförmiges Gebilde (12), eine mit dem flexiblen beutelförmigen Gebilde verbundene Kühlmittelversorgungs- und Kühlmittelentsorgungseinrichtung (8, 9, 10, 34, 35, 37, 38) zur Zufuhr eines Kühlmittels, welches eine wäßrige Lösung eines anorganischen Salzes ist, in das Innere des flexiblen beutelförmigen Gebildes und zur Abfuhr des zugeführten Kühlmittels aus dem Inneren des flexiblen beutelförmigen Gebildes und eine Temperaturerfassungseinrichtung (22-26) aufweist, die auf der äußeren Oberfläche des flexiblen beutelförmigen Gebildes angebracht ist, um die Temperatur auf das Gewebe des lebenden Körpers an dem Abschnitt, der geheizt werden soll, zu erfassen;

eine zweite Elektrodenanordnung (5) geeignet zum Anbringen auf einen äußeren Umfang eines lebenden Körpers und um selektiv den Abschnitt am Rande der ersten Elektrodenanordnung im Zusammenwirken mit der ersten Elektrodenanordnung aufzuheizen mit einer zweiten Elektrode mit einer Elektrodenfläche, die wenigstens dem Fünffachen der Fläche der ersten Elektrode entspricht;

einen mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode verbundenen Hochfrequenzgenerator (6) zur Lieferung eines Hochfrequenzstromes zu der ersten und zweiten Elektrode und

eine Temperatursteuereinrichtung (36) zur Steuerung der Temperatur des in das flexible beutelförmige Gebilde eingeführte Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursteuereinrichtung ausgebildet ist, die Temperatur des zugeführten Kühlmittels zu steuern, derart, daß die Temperatur des Kühlmittels innerhalb des flexiblen beutelförmigen Gebildes ungefähr gleich der Temperatur wird, auf welche das Gewebe des lebenden Körpers aufgeheizt werden soll, und

daß die Kühlmittelversorgungs- und Kühlmittelentsorgungseinrichtung ausgebildet ist, die Volumendurchflußrate des zugeführten Kühlmittels zu steuern, derart, daß die Volumendurchflußrate des zugeführten Kühlmittels im Bereich vom einfachen bis zum fünfzehnfachen des inneren Volumens des flexiblen beutelförmigen Gebildes pro Minute liegt und im wesentlichen gleich der Blut-Volumendurchflußrate in dem Gewebe des lebenden Körpers ist, wobei das Kühlmittel-Salz mit einer Konzentration im Bereich von 15 mmol/l bis 160 mmol/l enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 aufweisend ein flexibles und flüssigkeitsdichtes zweites beutelförmiges Gebilde, welches die zweite Elektrode umgibt und einen Mechanismus zur Zufuhr und Abfuhr eines Kühlmittels in das Innere und aus dem Inneren des zweiten beutelförmigen Gebildes aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die spezifische Wärme des Kühlmittels im wesentlichen gleich der spezifischen Wärme des Gewebes des lebenden Körpers an einem Abschnitt ist, an dem die erste Elektrodenanordnung angewandt wird.

4. Verfahren zum Betrieb einer Hochfrequenzheizvorrichtung aufweisend:

eine erste Elektrodenanordnung (4), die geeignet ist zum Anbringen in der Nähe eines Abschnitts eines lebenden Körpers, der aufgeheizt werden soll, welche eine erste Elektrode (11), ein die erste Elektrode umgebendes beutelförmiges Gebilde (12), eine mit dem flexiblen beutelförmigen Gebilde verbundene Kühlmittelversorgungs- und Kühlmittelentsorgungseinrichtung (8, 9, 10, 34, 35, 37, 38) zur Zufuhr eines Kühlmittels, welches eine wäßrige Lösung eines anorganischen Salzes ist, in das Innere des flexiblen beutelförmigen Gebildes und zur Abfuhr des zugeführten Kühlmittels aus dem Inneren des flexiblen beutelförmigen Gebildes und eine Temperaturerfassungseinrichtung (22 bis 26) aufweist, die auf der äußeren Oberfläche des flexiblen beutelförmigen Gebildes angebracht ist, um die Temperatur des Gewebes des lebenden Körpers, der aufgeheizt werden soll, zu erfassen;

eine zweite Elektrodenanordnung (5) geeignet zum Anbringen auf einem äußeren Umfang eines lebenden Körpers und um selektiv den Abschnitt am Rande der ersten Elektrodenanordnung im Zusammenwirken mit der ersten Elektrodenanordnung aufzuheizen, mit einer zweiten Elektrode mit einer Elektrodenfläche, die wenigstens das Fünffachen der Fläche der ersten Elektrode ist;

eine Temperatursteuereinrichtung (36) zur Steuerung der Temperatur des in das flexible beutelförmige Gebilde eingeführte Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursteuereinrichtung betrieben wird derart, daß die Temperatur des Kühlmittels innerhalb des flexiblen beutelförmigen Gebildes ungefähr gleich der Temperatur wird, auf welche das Gewebe des lebenden Körpers angeheizt werden soll, und

daß die Kühlmittelversorgungs- und Kühlmittelentsorgungseinrichtung betrieben wird derart, daß die Volumendurchflußrate des zugeführten Kühlmittels so gesteuert wird, daß die Volumendurchflußrate des zugeführten Kühlmittels im Bereich vom einfachen bis zum fünfzehnfachen des inneren Volumens des flexiblen beutelförmigen Gebildes pro Minute liegt und im wesentlichen gleich der Blut-Volumendurchflußrate in dem Gewebe des lebenden Körpers entspricht, wobei das Kühlmittel-Salz mit einer Konzentration im Bereich von 15 mmol/l bis 160 mmol/l enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Vorrichtung ein zweites flexibles und flüssigkeitsdichtes beutelförmiges Gebilde aufweist, welches die zweite Elektrode umgibt und einen Mechanismus zur Zufuhr und Abfuhr eines Kühlmittels in das Innere und aus dem Inneren des zweiten beutelförmigen Gebildes aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die spezifische Wärme des Kühlmittels im wesentlichen gleich der spezifischen Wärme des Gewebes des lebenden Körpers an einem Abschnitt ist, wo die erste Elektrodenanordnung angewandt wird.