DE3020015A1 - Vorrichtung zur diagnose von brustkrebs - Google Patents

Description

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Vorrichtung zur Diagnose van Brustkrebs

Etwa 7% der Frauen erkranken an Brustkrebs, Von den gegenwärtig entdeckten Fällen führen 5a% zum Tod der Patientin binnen zehn Jahren nach Feststellung von Brustkrebs. Die Prognose is entscheidend davon abhängig, wie früh es gelingt, die Diagnose zu stellen.

Zur Diagnose von Brustkrebs benutzt man Röntgenuntersuchung, Thermographie und Palpation von Hand. Am effektivsten von diesen ist die Röntgenuntersuchung, aber infolge der großen Eindringtiefe der Röntgenstrahlen in weichen Geweben fällt die Diagnose von Krabs im Anfangsstadium mittels Röntgenstrahlen schwer. Ein weiterer Wachteil der Röntgenstrahlen ist die von der Patientin erhaltene Strahlungsdosis, weshalb sich Röntgenuntersuchung schwerlich zur Anwendung in der MasBen-Schirmbilduntersuchung eignet.

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Thermographie basiert auf der Aufzeichnung der vom Körper ausgestrahlten Infrarot-Strahlung. Das Verfahren ist völlig frei van Risiko für die Patientin, aber seine Zuverlässigkeit iBt schlecht (nur 5o% der mit Röntgenapparatur diagnostizierten Fälle werden erfaßt). Thermographie eignet sich daher nur zur Anwendung als komplettierendes Verfahren zur Röntgenuntersuchung. Die Unzuverlässigkeit der Thermographie ist darauf zurückzuführen, daß sie nur Änderungen in der DberflMchentemperatur registriert, und solche ergeben sich als Konsequenz von Krabs erst wenn das Geschwür groß ist oder der Hautoberfläche ganz nahe liegt.

Erfolgreiche Diagnose mittels manueller Palpation bedingt bereits hinreichende Größe des Neoplaamas sowie gewisse Uebung seitens des Ausführenden.

Nunmehr sind auch die Ultraschalluntersuchungen im Anzug, die für die Patientin gänzlich ohne Rieiko Bind, die jedoch nur dann zur Diagnose imstande sind, wenn das neoplastische Gewebe deutlich eingekapselt (d.h. akustisch klar vom übrigen Gewebe abweichend) ist.

Zusammenfassend kann wahrgenommen werden, daß gegenwärtig kein zuverlässiges Verfahren und kein Apparat zur Verfügung stehen, die sich zur möglichst frühzeitigen Diagnose von Brustkrebs z.B. mit Hilfe der MaBsenuntersuchung eignen würden.

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Die Erfindung bezweckt Abhilfe dieses Liebelstands und das Hervorbringen einer Apparatur, die mäßigen Preis bedingt und leicht zu bedienen ist, mit Eignung Dhne schädlichen Wirkungen zur möglichst frühzeitigen Diagnose von Brustkrebs, und die man daher auch zum Durchführen von Massenuntersuchungen heranziehen kann.

Im Entwickeln der Apparatur wurde als Ausgangspunkt die Kenntnis benutzt, daß das Brustgewebe verhältnismäßig homogenes, dem Fettgewebe ähnliches Gewebe ist, während dagegen Krebsgewebe in seinen elektrischen Eigenschaften an Muskelgewebe erinnert. Auf dieser Grundlage werden in der erfindungsgemäßen Vorrichtung Mikrowellen zum Ausführen der Diagnose verwendet.

In folgender Tabelle (I) werden die Eigenschaften der Gewebe bei der Frequenz von Io GHz angegeben.

Tabelle I

Wellenlänge Leitvermögen Dielektrizitäts- Eindring-

konstante tiefe

(cm) S Er (cm)

Fettgewebe 1,4 0,3 biB o,5 4,5 3,4

Muskelgewebe o,5 Io 4o .0.5

Die folgende Tabelle (Tabelle II) gibt die Relexionskoeffizienten der Gewebegrenzflächen bei Io GHz Frequenz an.

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Tabelle II

r (Reflexionskoeffizieno) D (Phasenverschiebung)

Fett/Muskel-Grenzfläche o.5 + 175
Muskel/Fett-Grenzflache α,5 6

UIe sich an Hand dar Angaben in den Tabellen schätzen läßt,
werden etwa 65% der auf das Krebsgewebe auftreffenden Mikrowellenstrahlung bei Io GHz Frequenz reflektiert, lilie Tabelle II zu erkennen gibt, findet Reflexion der Mikrowellen im vorderen und hinteren Teil des Krebsgewächses statt, wobei die jeweilige
Reflexion auch von einer Phasenverschiebung begleitet ist, deren Beträge an den verschiedenen Grenzflächen aus der Tabelle
ersichtlich sind.

Es ist auf Grund hiervon offensichtlich, daß man, da das Krebsgewebe sich klar vom normalen Brustgewebe in seinen elektrischen Eigenschaften unterscheidet, Mikrowellen in der BruBtkrebsdiagnose verwerten kann.

Andererseits sind Mikrowellen zur Materialprüfung auf verschiedenen Gebieten der Industrie angewandt worden. So untersucht
man mit Hilfe von Mikrowellen u.a. die Stärken verschiedenartiger Belöge, die Variation der Porosität beim Material, innere
Risse, die Ästigkeit von Brettern usw.

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Diese zuvor bekannten Vorrichtungen haben jedoch eine solche Bauweise, daß auf deren Basis der Bedanke an das Erbauen einer auf Mikrowellen basierenden Vorrichtung zur Diagnose von Brustkrebs in keiner Weise nahegelegt ist.

Zu der den Gegenstand der Erfindung ausmachenden Apparatur zum Feststellen von Brustkrebs gehören als an sich zuvor bekannte Komponenten ein Mikrowellensender, eine Mikrowellenantenne zum Richten eines Mikrowellensignals auf das zu untersuchende Objekt, ein Mikrowellenempfänger mit Amplituden- und Phasendifferenzdetektor sowie ein Prozessor zum Verarbeiten der Amplituden- und Phäseninformation.

Damit diese an sich zuvor bekannten Komponenten in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Diagnose von Brustkrebs verwendet werden können und damit man das zuvor erwähnte Ziel der Erfindung erreichen kann, ist die Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch bekannt, daß die Antenne angeordnet ist, mittels eines Scanning-Mechanismus die Oberfläche einer Anpassungsplatte zu überstreichen, gegen deren andere Seite die zu untersuchende Brust angedrückt werden kann. Die Platte hat die Aufgabe, die bewegliche Antenne an das in der Untersuchung liegende Gewebe anzupassen, wobei dann der Scanning-Mechanismus verhältnismäßig einfach sein kann, da stets eine ebene Fläche zu überstreichen ist. Damit die Platte diese Anpassungsaufgabe möglichst gut

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versehen möge, hat die Platte im wesentlichen die gleiche Dielektrizitätskonstante (etwa 5) uiie das normale Brustgewebe.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man das Bilden einer dem Scanning-Vorgang entsprechenden Mikrouellenabbildung in einem Vorführgerät vorsehen.

Im folgenden wird die Erfindung mit Verweis auf die beiliegende Zeichnung veranschaulicht, worin Fig. 1 das Blockschema der erfindungsgemSßen Vorrichtung wiedergibt und Fig. Z das Prinzip der mechanischen Bauweise der Antenne zeigt.

Bekannterweise variieren die Brüste äußerst stark in ihrer Form, Größe u.a. Eigenschaften. Da man bei der Mikrowellenabbildung den Sender und den Empfänger zur Vermeidung unnötiger Reflexionen an die Haut und an das subkutane Fettgewebe anpassen muß, ist in der Vorrichtung eine Anpaßplatte 3 vorgesehen, aus einem Material hergestellt, dessen Dielektrizitätskonstante Er gleich dör durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante des Brustgeuebes (etwa 5) ist. Die zu untersuchende Brust 1 wird gegen diese Anpaßplatte 3 angedrückt. Auf der Unteraeite der Platte 3 wird der zu untersuchende Bereich mit dem Mikrowellenantennensystem i» überstrichen, welches van dem Scanning-Mechanismus 6 gesteuert wird. Ferner gehört zur Apparatur der Mikrouiellensender 7 und ein Mikrowellenempfänger mit Amplitudendetektor B und Phasendifferenzdetektor 9.

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Die von diesen bezogene Amplituden- und Phaseninformation uiird dem Prozessor Io zugeleitet, der von dem in der Untersuchung stehenden Objekt eine Mikrowellenahbildung herstellt, die auf dem BildachirmgErät 11 dargeführt wird. Im Falle eines Geschwürs 2 ergibt sich ein entsprechender Schatten 2¹ im Bild auf dem Schirm.

Der Beitrag der Platte 3 ist außerordentlich wichtig: sie paßt die bewegliche Antenne h an das untersuchte Gewebe 1 an, und der Scanning-Mechanismus 6 kann verhältnismäßig einfach sein, da stets eine ebene Fläche zu überstreichen ist. Außerdem wird durch das Anpressen der Brust gegen die Platte die Menge des venösen Blute während der Dauer der Bildaufnahme im untersuchten Bereich verringert und damit die Diagnoseempfindlichkext-gesteigert.

Die mechanische Bauweise einer vorteilhaften Ausführungsform der Antenne h wird im folgenden mit Hinweis auf Fig. 2 beschrieben. Als Scanning-Antenne wird ein einendig offenes Uellenrohr 12 benutzt, ds z.B. mit dem in der Anpaßplatte 3 benutzten Material 13 gefüllt ist. Das Problem besteht hierbei darin, das Ende des üJellenrohrs. in dauerndem Kontakt mit der Anpaßplatte zu halten, so daß zwischen der Antenne h und der Platte 3 während des Überstreichens kein Luftspalt entsteht, der störende Reflexionen zeitigen würde.

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Die erfindungsgemäßE Anpaßplatte 3 bistBt die Möglichkeit zum Lösen dieses Problems in Einfacher üJeise: man macht das Anpaßstück 13 im Inneren der üJellenrohrantenne derart beweglich, daß es unter Einwirkung einss elastischen Materials I^ ader der Schwerkraft durch das nffens Ende das üdEllenrohrs 12 herausgedrückt wird und diese hervortretende Endfläche des Anpaßmaterialstücks 13 während des Überstreichens der Oberfläche der Anpaßplatte 3 folgt. Auf diese Weise erzielt man dauerndsn Kontakt zwischsn dsm Anpaßstück 13 und der Anpaßplatte 3, und es können keine zu Reflexionen Anlaß gebenden Luftspalte entstehen.

Das Krebsgewebs ist oft von einer durch den Verteidigungsmechanismus des Organismus gebildeten Flüssigkeitsschicht umgeben, die ähnlich wie das Muskelgewebe die Mikrowellenstrahlung reflektiert. Dadurch wird das Krebsgeschwür im MikrowellEnbild in übErnatürlicher Größe sichtbar. Dieser Umstand setzt die notwendige REsolutionsfardsrung herab.

Betreffs des TrBnnvermögens der Apparatur kann beobachtet werden, daß sie imstande ist, inmitten von normalem Gewebe solche KrebsgewebetBÜE zu erkennen, deren Größe mehr als sin Viertel der bsnutzten Wellenlänge ist, d.h. also Gewebeteilchen mit etwa V mm Größe bei Io GHz. Hiervon besteht zumindest 1 mm aus Flüssigkeit, die das Geschwür umgibt, und somit beträgt die Größe des Neoplasma etwa 3 mm.

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Die in der Apparatur zur Anwendung kommende Frequenz van Io GHz ist technisch mäßig leicht beherrschbar, und in diesem Frequenzbereich arbeitende MikrouellenkompDnenten sind zu mMßigem Preis erhältlich. Im Hinblick auf Verbessern der Resolution kann man ein Erhöhen der Frequenz im Bedarfsfall bis zu 2o EHz eruägen.

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Claims (2)

1. Patentanwälte DipL-toe- A'vr-ior

   Vorrichtung zum Feststellen, von Brustkrebs, wozu als an sich zuvor bekannte Komponenten ein Mikrowellensender (7), eine Mikrowellenantenne (4) zum Richten eines Mikrowellensignals auf das zu untersuchende Objekt, ein Mikroweilenempfanger mit Amplituden- und Phaeendifferenzdetektor (8 und 9), ein Prozessor (TQ) zum Verarbeiten der Amplituden- und Phaseninformation sowie ein Scanning-Mechanismus (6) gehören, mittels dessen die Antenne (4) angeordnet ist, die zu untersuchende Brust zu überstreichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (4) angeordnet ist, der Oberfläche einer Anpaßplatte (3) entlang zu streichen, wobei die zu untersuchende Brust (T) gegen die andere Fläche der Platte angedruckt werden kann und die Platte (3) im wesentlichen die gleiche Dielektrizitätskonstante wie das normale Brustgewebe hat.
2. 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin als Antenne ein mit Anpaßmaterial (1-3) gefülltes Wellenrohr\\2.) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpaßmaterialstück (13) derart in dem Wellenrohr (T2) eingebaut ist, daß es zum Teil durch das offene Ende des Wellenrohrs durch eine Vorspannkraft getrieben heraustritt und mit seiner heraustretenden Endfläche unter Wirkung der besagten Vorspannkraft satt gegeE die Oberfläche der Anpaßplatte (3) während der üeberstreichbewegung anliegt.

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