DE19826000C1

DE19826000C1 - Catheter assembly for intracorporal X-ray therapeutic treatment

Info

Publication number: DE19826000C1
Application number: DE1998126000
Authority: DE
Inventors: Thomas Redel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 1999-12-30
Anticipated expiration: 2018-06-11

Abstract

The catheter assembly has an X-ray source with miniaturized X-ray tubes integrated into the catheter with a link to a high voltage generator and a temperature monitor. The catheter assembly has a catheter (4) for insertion into the patient's body containing an X-ray radiation source (5) with miniaturized X-ray tubes (15). The catheter is placed against the object or organ to be treated, and is connected to a high voltage generator (16) through links within the catheter tube. A monitor (17) registers the temperature at the catheter to determine the operation of the radiation source. If the temperature reaches or breaches a threshold temperature, the control (19) generates an optical and/or acoustic warning signal and/or switches off the radiation source. The fed energy is through integration of the converted power at the X-ray tubes, the thermal loss power and the cooling power of any external cooling action. The monitor is a temperature sensor (17) which registers the outer temperature of the radiation source. The temperature readings can be transmitted without linking wires.

Description

description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Einrichtung zur intrakor poralen, insbesondere intraluminalen Röntgentherapie, bei der ein in das Körperinnere eines Patienten einführbarer Katheter vorgesehen ist, der eine Röntgenstrahlenquelle mit miniaturi sierter Röntgenröhre enthält, die an der zu therapierenden Objektstelle plazierbar ist und die über eine Katheterleitung mit einem Hochspannungsgenerator verbunden ist.The invention relates to a device for intracorrectly poral, especially intraluminal X-ray therapy, in the a catheter that can be inserted into a patient's body is provided which is an X-ray source with miniaturi X-ray tube containing that on the patient to be treated Object location can be placed and that via a catheter line is connected to a high voltage generator.

Insbesondere bei Verfahren zur Therapie von Stenosen hat sich die perkutane transluminale Koronarangioplastie (TCA) durch gesetzt. Um eine effektive Reduktion der Restenose zu errei chen, hat man bisher den zu therapierenden Bereich mit hochenergetischen radioaktiven Strahlenquellen (Gamma- oder Betastrahlen) bestrahlt. Alternativ zur Bestrahlung mit sol chen radioaktiven Präparaten ist zur Therapie auch die Ver wendung von miniaturisierten Röntgenröhren denkbar.Especially in procedures for the therapy of stenoses percutaneous transluminal coronary angioplasty (TCA) set. To achieve an effective reduction in restenosis chen, you have so far the area to be treated high-energy radioactive radiation sources (gamma or Beta rays) irradiated. As an alternative to irradiation with sol Chen radioactive preparations are also used for therapy miniaturized X-ray tubes possible.

Die WO-97/07740, aus der eine Einrichtung der eingangs ge nannten Art bekannt ist, beschreibt verschiedene Ausführungs formen einer miniaturisierten, in das Körperinnere eines Pa tienten einführbaren Röntgenstrahlenquelle und weist darauf hin, daß lediglich 0,1 bis 0,2% der zugeführten Energie in nutzbare Röntgenstrahlung umgewandelt werden.WO-97/07740, from which a device of the beginning known type is known, describes various execution form a miniaturized, inside the body of a Pa insertable X-ray source and points to it indicating that only 0.1 to 0.2% of the energy supplied in usable X-rays are converted.

Aufgrund dieses relativ geringen Wirkungsgrades einer Rönt genröhre entsteht beim Betrieb thermische Energie, die zu ei ner Erwärmung der Röhre und deren Umgebung führt. Die Wärme kann bei der intraluminalen Therapie zwar partiell durch das umströmende Blut abgeführt und gegebenenfalls durch eine von extern zugeführte Spülflüssigkeit oder durch andere Kühlme chanismen abgeführt werden; problematisch ist aber eine vom Behandler und Patient nicht zu erkennende Konzentration der Wärme, die zu einer Schädigung des Gewebes führen kann.Because of this relatively low efficiency of an X-ray The genre tube generates thermal energy during operation that leads to egg leads to heating of the tube and its surroundings. The heat in intraluminal therapy can be partially by the flowing blood and if necessary by one of externally supplied rinsing liquid or by other cooling means mechanisms are dissipated; problematic is one of the Concentration of the undetectable patient and patient Heat that can damage the tissue.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, den Betrieb der Röntgenstrahlenquelle während der Therapie so überwachen zu können, daß keine Schädigung des umliegenden Gewebes und des umströmenden Blutes eintritt.The invention specified in claim 1 has the object reasons, the operation of the X-ray source during the To be able to monitor therapy in such a way that no damage to the surrounding tissue and the flowing blood occurs.

Gemäß der Erfindung wird durch geeignete Mittel die Tempera tur in dem Bereich des Katheters, in dem sich die Röntgen strahlenquelle befindet, erfaßt und bei Erreichen bzw. Über schreiten einer Grenztemperatur eine optische und/oder aku stische Anzeige ausgelöst bzw. die Therapie durch Abschalten der Röntgenröhre ab- bzw. unterbrochen.According to the invention, the tempera is obtained by suitable means in the area of the catheter where the x-ray is radiation source is located, detected and when reached or over an optical and / or ac static display triggered or the therapy by switching off the X-ray tube cut off or interrupted.

Die Temperatur kann direkt durch Messen der Außentemperatur an der Röntgenstrahlenquelle ermittelt werden; alternativ kann sie auch aus der rechnerisch ermittelten Röhrentempera tur hervorgehen. Hierzu wird vorgeschlagen, aus den elektri schen Betriebsdaten, wie Spannung, Strom, Pulslängen, Fre quenz, Strahlungsdauer und Vorschubgeschwindigkeit, mit der der Katheter bei aktiver Strahlenquelle entlang des zu be strahlenden Objekts geführt wird, die bis zu einem bestimmten Zeitpunkt eingebrachte und thermisch umgesetzte Energie - bei bekanntem Wirkungsgrad und unter Berücksichtigung der zu sätzlich zur Elektronenemission benötigten Leistung und einer evtl. vorhandenen externen Kühlung - zu berechnen. Aus der errechneten Energie und der lokalen Bestrahlungszeit kann bei einem bekannten Röhrenaufbau über Tabellen aus vorher er stellten Erfahrungswerten, die vorzugsweise durch Simulation oder direkte Messungen gewonnen werden, auf die Temperatur der Röntgenröhre und damit auf eine kritische Temperatur ge schlossen werden.The temperature can be measured directly by measuring the outside temperature be determined at the X-ray source; alternatively it can also be calculated from the calculated tube temperature emerge from the door. For this purpose, it is proposed to operating data such as voltage, current, pulse lengths, fre frequency, radiation duration and feed rate with which the catheter along with the active radiation source radiating object is guided up to a certain Time brought in and thermally converted energy - at known efficiency and taking into account the in addition to the electron emission required power and one possibly existing external cooling - to be calculated. From the calculated energy and the local irradiation time can a known tube structure using tables from before he made empirical values, preferably by simulation or direct measurements can be taken on temperature the X-ray tube and thus to a critical temperature be closed.

Die Temperaturbestimmung wird in einem Rechner ausgeführt, der die relevanten Eingabeparameter vom Röntgengenerator und gegebenenfalls weitere Informationen aus separaten Meßfühlern erhält. The temperature determination is carried out in a computer, the relevant input parameters from the X-ray generator and if necessary, further information from separate sensors receives.

Der Rechner kann Teil einer Steuereinheit sein, die vorzugs weise in einem Applikator integriert ist. Bei Verwendung ei nes Temperaturfühlers, der die Temperatur an der Röntgen strahlenquelle erfaßt und an die Steuereinheit übermittelt, können die Temperaturwerte mit Vorteil auch drahtlos übertra gen werden.The computer can be part of a control unit, which is preferred is integrated in an applicator. When using egg nes temperature sensor that measures the temperature on the x-ray radiation source detected and transmitted to the control unit, can also transmit the temperature values wirelessly be.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung näher erläutert. Es zeigen:Based on the drawing, an embodiment of the inven explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Gesamtübersicht von der erfindungsgemäßen Ein richtung in schematischer Darstellung, Fig. 1 is an overall view of the inventive device A in a schematic representation;

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines Katheters mit inte grierter Röntgenstrahlenquelle und zugehöriger Versorgung, Fig. 2 is a schematic representation of a catheter having inte grated X-ray source and associated supply,

Die Fig. 1 zeigt eine Gesamtübersicht von der erfindungsge mäßen Einrichtung, die insbesondere für die intraluminale Röntgentherapie vorgesehen ist. Die Einrichtung umfaßt ent sprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ein vorzugsweise mobil ausgeführtes Traggerät 1 mit einem Gehäuse 2 zur Aufnahme eines später noch näher erläuterten Applika tors, eine an das Applikatorgehäuse angeschlossene Katheter leitung 3 mit einem am freien Ende befindlichen Katheter 4 mit integrierter Röntgenstrahlenquelle 5 und eine Rechenein heit 6, die hier als PC ausgeführt ist. Das Applikatorgehäuse 2 wird von einem Stativ 7 mit verstellbarem Auslegertragarm 8 getragen, in dem diverse, zum Applikator führende Versor gungsleitungen geführt sind, insbesondere eine Kommuni kationsleitung 9 sowie eine von einem am Stativ 7 gehalterten Flüssigkeitsbehälter 10 ausgehende Flüssigkeitsleitung 11, über die dem Katheter Kühlflüssigkeit zur Kühlung der Rönt genstrahlenquelle zugeführt werden kann. Fig. 1 shows an overall view of the device according to the invention, which is provided in particular for intraluminal X-ray therapy. The device accordingly comprises a particularly advantageous embodiment of a preferably mobile carrying device 1 with a housing 2 for receiving a later explained applicator gate, a catheter line 3 connected to the applicator housing with a catheter 4 at the free end with integrated X-ray source 5 and a computing unit 6 , which is designed here as a PC. The applicator housing 2 is carried by a stand 7 with an adjustable cantilever support arm 8 , in which various supply lines leading to the applicator are guided, in particular a communication line 9 and a liquid line 11 extending from a liquid container 10 held on the stand 7 , via which the catheter coolant can be supplied for cooling the X-ray source.

Das Applikatorgehäuse 2 enthält frontseitig eine Steckverbin dung 12 für den lösbaren Anschluß der Katheterleitung 3, ein Display 13 zur Anzeige diverser, für eine Therapie notwendi ger Eingabe- und/oder Status-Daten sowie einen Notschalter 14 zur raschen Unterbrechung einer Therapie bei Auftreten einer Gefahrensituation.The applicator housing 2 contains on the front a connec tion 12 for the detachable connection of the catheter line 3 , a display 13 for displaying various, for therapy necessary input and / or status data and an emergency switch 14 for rapid interruption of therapy in the event of a dangerous situation .

Die Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung den Auf bau des Katheters 4 mit integrierter Röntgenstrahlenquelle 5. Die Röntgenstrahlenquelle 5 beinhaltet eine Miniaturröntgen röhre 15, die eine Leistung von etwa 1 bis 5 Watt abgibt und von einem im Applikatorgehäuse 2 angeordneten Hochspannungs generator 16 mit Hochspannung im Bereich zwischen 0 und 30 kV versorgt wird. Der Aufbau der Röntgenröhre 15 ist an sich be kannt und beispielsweise in der WO-97/07740 in verschiedenen Varianten beschrieben. Ein wesentlicher Punkt der erfindungs gemäßen Einrichtung ist, daß an geeigneter Stelle im Bereich des Katheters, in dem sich die Röntgenstrahlenquelle 5 befin det, ein Temperatursensor 17 angeordnet ist, der über eine Meßleitung 18 mit einer Steuereinheit 19 verbunden ist. Der Temperatursensor 17 erfasst die Temperatur an der Strahlen quelle bzw. im unmittelbaren Umfeld der Strahlenquelle und gibt ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit. Bei Er reichen oder Überschreiten einer Grenztemperatur, die gegebe nenfalls zu einer Gewebeschädigung führen könnte, erfogt über am Applikator befindliche Indikatoren 24 eine optische und/oder akkustische Anzeige, bzw. die Steuereinheit veran lasst das Abschalten des Hochspannungsgenerators 16 und damit der Röntgenröhre 15. Der Temperatursensor 17 kann mit Vorteil außen an der Strahlenquelle 5 angeordnet sein; denkbar ist aber auch eine Anordnung im Inneren der Strahlenquelle oder unmittelbar benachbart des Katheters in der Katheterleitung 3. Fig. 2 shows a schematic representation of the construction of the catheter 4 with integrated X-ray source 5 . The x-ray source 5 includes a miniature x-ray tube 15 , which outputs a power of about 1 to 5 watts and is supplied by a high voltage generator 16 arranged in the applicator housing 2 with high voltage in the range between 0 and 30 kV. The structure of the X-ray tube 15 is known per se and is described, for example, in WO-97/07740 in various variants. An important point of the device according to the Invention is that a temperature sensor 17 is arranged at a suitable point in the region of the catheter in which the x-ray source 5 is located and is connected to a control unit 19 via a measuring line 18 . The temperature sensor 17 detects the temperature at the radiation source or in the immediate vicinity of the radiation source and sends a corresponding signal to the control unit. If he reaches or exceeds a limit temperature, which could possibly lead to tissue damage, an optical and / or acoustic display is made via indicators 24 on the applicator, or the control unit causes the high-voltage generator 16 and thus the X-ray tube 15 to be switched off . The temperature sensor 17 can advantageously be arranged on the outside of the radiation source 5 ; However, an arrangement inside the radiation source or directly adjacent to the catheter in the catheter line 3 is also conceivable.

Wie eingangs näher dargelegt, kann die kritische Temperatur alternativ auch rechnerisch ermittelt werden.As explained at the beginning, the critical temperature alternatively can also be determined by calculation.

Claims

1. Device for intracorporeal, in particular intralumina len X-ray therapy, in which an insertable into the body of a patient catheter ( 4 ) is provided, which contains an X-ray source ( 5 ) with miniaturized X-ray tube ( 15 ) which can be placed at the object site to be treated and which is connected via a catheter line ( 3 ) to a high-voltage generator ( 16 ), characterized in that means ( 6 , 17 , 18 ) are provided which measure the temperature in the region of the catheter ( 4 ) in which the X-ray source is located, he grasp and give corresponding signals to a control unit ( 19 ) which, when a temperature is reached or exceeded, provides an optical and / or acoustic signal and / or switches off the X-ray source ( 5 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that a temperature sensor ( 17 ) is provided on the x-ray source ( 5 ), which detects the outside temperature of the x-ray source.

3. Device according to claim 2, characterized ge indicates that means for a wireless Transmission of the temperature values are provided.

4. Device according to claim 1, characterized in that the temperature is determined by energy balance comparison, in a computer ( 6 ) on the basis of the electrical operating data and the radiation duration of the X-ray source ( 5 ) during therapy, which calculates a thermally converted energy and the current x-ray tube temperature is derived from this by comparison with empirical values that can be called up from a memory.

5. Device according to claim 4, characterized in that the energy supplied is calculated by integrating the Lei stung implemented in the X-ray tube ( 15 ), the thermal power loss and the cooling capacity of any external cooling that may be present.