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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Fernnachladevorrichtungen, die dazu
verwendet werden, radioaktive Behandlungssourcedrähte in Patienten,
die mit Krebs oder anderen Krankheiten geplagt sind, zu positionieren.
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Hintergrund
der Erfindung
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Strahlung
wird bei der Behandlung von Krebs und anderer Krankheiten des Körpers verwendet.
Die Brachytherapie ist ein allgemeiner Ausdruck für die Strahlungsbehandlung
von Krebs in geringen Abständen
innerhalb des Körpers.
Während
der Brachytherapie wird/werden eine radioaktive Quelle oder Quellen
in den zu behandelnden Bereich positioniert. Abhängig von der Art der Therapie
werden die radioaktiven Quellen bei einem chirurgischen Eingriff
permanent in den Körper
platziert, oder es werden Transportschläuche (Behandlungskatheter)
in den Körper
platziert, die später
vorübergehend
mit radioaktiven Quellen geladen werden. Dieses vorübergehende
Nachladen von radioaktivem Material beinhaltet entweder, dass ein
Mensch das radioaktive Material handhabt und dabei eine Strahlenbelastung
erfährt,
oder dass eine Maschine, auch als „Fernnachlader" bezeichnet, das
radioaktive Material in die Transportschläuche lädt und aus diesen herausnimmt.
Eine Person betätigt
dabei den Nachlader von einer entfernt gelegenen Stelle, so dass
diese Person keiner Strahlenbelastung ausgesetzt ist. Der Brennpunkt
dieser Anmeldung liegt auf dem Gebiet der Fernnachlader.
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Fernnachlader
sind Vorrichtungen, die im allgemeinen bei der Krebstherapie verwendet
werden, um ein elastisches Treibelement, das eine radioaktive Quelle
enthält, über einen
genau bestimmten Abstand und über
eine genau bestimmte Zeitspanne exakt vorwärts zu bewegen und zurückzuziehen.
Ein Fernnachlader besteht im allgemeinen aus einem elastischen Simulationstreibelement,
einem elastischen Treibelement, das ein radioaktives Element enthält, Controllern
und Treibmechanismen, um beide elastische Elemente zu bedienen,
ein Schutzschild für
das radioaktive Element, einen internen Zeitgeber und eine Austrittsöffnung,
die an einem Drehrad angebracht ist, wodurch mehrere Transportschläuche (die
zuvor in den Patienten platziert wurden) gleichzeitig an der Vorrichtung
anbringen zu können.
Der Fernnachlader entsendet gewöhnlich das
Simulationselement, um so die Durchgängigkeit des Transportschlauchs
zu überprüfen, ohne
dass der Patient einer unnötigen
Strahlenbelastung ausgesetzt wird, und entsendet anschließend das
radioaktive Element. Nachdem die Behandlung in dem ersten Transportschlauch
durchgeführt
worden ist, zieht der Nachlader die Quelle in das Schutzschild innerhalb
des Nachladers zurück,
ein Rad dreht einen den zweiten Transportschlauch enthaltenen Schlitz und
richtet diesen mit einer Austrittsöffnung aus. Der Nachlader wiederholt
anschließend
seine Funktion, nämlich
Aussenden und Zurückziehen
des Simulationselementes und des radioaktiven Elementes durch diesen
zweiten Schlauch. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis die
Funktion an sämtlichen
spezifizierten Transportschläuchen
durchgeführt
ist. Da die Nachlader eine fixierte, kurze radioaktive Quelle verwenden,
müssen
die Nachlader in mehreren Schritten diese Quelle in jedem Transportschlauch bewegen,
um den erkrankten Bereich abzudecken.
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Die
gegenwärtig
auf dem Markt erhältlichen Nachlader
erfordern die folgende komplizierte Prozedur, bevor eine Behandlung
durchgeführt
werden kann:
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Anfänglich müssen physikalische
Messungen per Hand an jedem Transportschlauch durchgeführt werden,
nachdem er in dem Körper
positioniert worden ist, und dabei wird ein Simulationselement, Fluorskopie
und eine Schieblehre verwendet. Diese Messungen müssen genauestens
den physikalischen Abstand, der von der radioaktiven Quelle vom distalen
Ende eines jeden Schlauchs zurückgelegt werden
muss, in Beziehung zur Innenseite eines jeden Transportschlauchs
setzen, um so die Krankheit innerhalb des Körpers zu behandeln.
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Zweitens
müssen
zwei 90 Grad Röntgenaufnahmen,
die sämtliche
Transportschläuche
innerhalb des Körpers
zeigen, aufgenommen werden und in einem Behandlungsplancomputer
digitalisiert werden. Die physikalischen Längenmessungen, die vor den Röntgenaufnahmen
gemacht wurden, müssen
an jeden digitalisierten Transportschlauch in dem Behandlungsplancomputer
angepasst werden und die physikalischen Längenmessungen zusammen mit
anderen Behandlungsdaten müssen
für jeden
Transportschlauch eingegeben werden.
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Der
Computer kompiliert anschließend
sämtliche
Daten, und ein Behandlungsplan wird ausgearbeitet und auf einer
magnetischen Computerdiskette abgespeichert.
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Diese
Computerdiskette, die den Behandlungsplan enthält, wird anschließend in
einem Behandlungscomputer eingegeben, welcher den Nachlader programmiert
und bedient. Schließlich
findet die Behandlung statt.
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In
den meisten Fällen
benötigen
die obigen Einstellschritte dreißig Minuten oder mehr. Die
Verwendung von Nachladern waren vorwiegend für die Krebsbehandlung bestimmt,
können
aber bei anderen Krankheitsbehandlungen verwendet werden. Es gibt
kritische Faktoren, die es nicht gestatten, gegenwärtige Nachlader
bei der Behandlung von gewissen Krankheitsarten zu verwenden. Der
hauptsächlich einschränkende Faktor
ist derjenige, dass eine lange Zeitspanne für die Einstellung bei der Behandlung
erforderlich ist. Bei Behandlungen, bei denen Zeit eine wichtige
Rolle spielt, wie z. B. bei der Restenosis, die bei der Behandlung
von Herzpatienten angewendet wird, könnte eine lange Einstellzeit
sprichwörtlich
lebensbedrohend für
den Patienten sein. Die vorliegende Erfindung gestattet einem speziell
ausgestalteten Nachlader, seine Aufgabe in sehr viel kürzerer Zeit
durchzuführen,
und viele zeitaufwendige Schritte sind dabei beseitigt.
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Andere
einschränkende
Faktoren von Behandlungsnachladern aus dem Stand der Technik sind
die physikalische Größe und die
Anzahl an Zubehör,
das notwendig ist, einen Fernnachlader zu bedienen. In vielen Behandlungsanstalten
gibt es nicht genügend
Raum für
diese Anzahl und Größe an Zubehör. Der Mangel
an gewissen Sicherheitsvorkehrungen, wie z. B. eine indirekte, und
nicht eine direkte Transportschlauchprüfvorrichtung, um sicherzustellen,
dass der Transportschlauch ordnungsgemäß mit dem Nachlader verbunden
ist, das menschliche Versagen beim Messen und Interpretieren des
Behandlungsabstandes, keine Geschwindigkeitssteuerung, mit der die
Treibelemente sich bewegen, keine Mittel zur Feinabstimmung der
Position der Treibelemente, wenn diese ihren Zielbereich erreicht
haben, zusammen mit dem Mangel an anderen Sicherheitsvorkehrungen
beschränken
die Verwendung und Effektivität gegenwärtig erhältlicher
Fernnachlader.
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Es
besteht so ein Bedürfnis
für einen
einfachen, kompakten, tragbaren, in sich abgeschlossenen Fernnachlader,
der einen Patienten mit geringer oder ohne Einstellzeit behandeln
kann und verbesserte Sicherheitsvorkehrungen enthält.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen tragbaren, in
sich abgeschlossenen Fernnachlader vorzusehen, der auf einfache
Weise bewegt werden kann und hinsichtlich seiner Größe kompakt
ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Handsteuerungen
anstelle von großen Workstations
und Computern vorzusehen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Sicherheitsvorkehrungen
bzw. Sicherheitsmerkmale eines verbesserten Nachladers vorzusehen,
der die ordnungsgemäße Verbindung
des Transportschlauchs (Behandlungskatheters) mit dem Nachlader
direkt prüft.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine direkte
Steuerung der Geschwindigkeit, mit der die Treibelemente in und
aus dem Nachlader sich bewegen, vorzusehen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine direkte
Messung und Interpretation des Behandlungsabstandes ohne der Gefahr menschlichen
Versagens zu ermöglichen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Feineinstellung
des Treibelementes zu ermöglichen,
wenn dieses ihr beabsichtigtes Ziel erreicht hat.
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Die
US-A-5,092,834 beschreibt ein aus der Ferne gesteuertes Nachladegerät, das eine
Bedienkonsole und einen entfernt gelegenen, computergesteuerten
Drahttreiber aufweist. Der Drahttreiber umfasst einen aktiven und
einen Attrapensourcedraht. Die Steuereinheit und der Drahttreiber
kommunizieren über
einen Daten- und Steuerbus in Form einer R5422-Verbindung. Die US-A-5,092,834
beschreibt in Kombination die technischen Merkmale des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Diesen
und anderen Nachteilen des Standes der Technik werden durch die
vorliegende Erfindung nachgegangen, wie sie in Anspruch 1 bestimmt
ist, wobei die vorliegende Erfindung einen Fernnachlader zur Verfügung stellen
kann, der in sich abgeschlossen und hinsichtlich seiner Größe kompakt
ist, eine sehr geringe Einstellzeit erfordert und verbesserte Sicherheitsmerkmale
besitzt.
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Der
Fernnachlader ist eine einfache Ein-Kanalvorrichtung, die nur einen
Behandlungsschlauch verwendet, welcher vorwiegend zur Behandlung
von Krankheiten in kleinen Abständen
von der radialen Mitte einer Quelle mit fester Länge verwendet. Zum Beispiel
sind 99% der Restenosen bei Herzpatienten 1,5 cm lang oder kürzer. Eine
wiederverwendbare, radioaktive Quelle mit fester Länge, die
3 cm lang ist, würde
ausreichen, um mehr als 99% der vaskulären Erkrankungen, denen man
bei der Angioplastie begegnet, zu behandeln. Andere Nachladevorrichtungen
bewegen schrittweise eine 0,5 mm lange, oder kürzere, radioaktive Quelle und
erfordern zwei Röntgenaufnahmen,
die sämtliche
im Körper
positionierte Transportschläuche
zeigen, und zwar unter 90 Grad Winkeln, einen Digitalisierer, um
die Röntgenaufnahmen
zu konvertieren, die wiederum an einen Behandlungsplancomputer und
einen separaten Behandlungscomputer geschickt werden, um den Fernnachlader
zu bedienen. Der Fernnachlader entsprechend der vorliegenden Erfindung
beseitig dies vollständig, da
ein einfaches Diagramm (basierend auf der Aktivität und Länge der
Quelle) auf einfache Weise die Behandlungszeit, die für jeden
radialen Abstand erforderlich ist, anzeigt.
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Gegenwärtig erhältliche
Fernnachlader erfordern eine physikalische Messung an jedem Transport-(oder
Behandlungs-)Schlauch, indem ein Simulationsdraht verwendet wird
und der Draht in den Transportschlauch fluoroskopisch eingebracht
wird, und der Draht dort markiert wird, wo er aus dem Transportschlauch
austritt, und der Draht mit Hilfe einer Schieblehre physikalisch
gemessen wird. Diese Messungen müssen
aufgezeichnet und genauestens an jeden Transportschlauch in den
Röntgenaufnahmen
angepasst werden, und in den digitalisierten Behandlungsplancomputer
vor Ausarbeiten eines Behandlungsplans eingegeben zu werden.
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Der
Fernnachlader entsprechend der vorliegenden Erfindung beseitigt
vollständig
die oben genannten Schritte. Der Transport-(Behandlungs-)Schlauch
ist mit dem Nachlader verbunden, und unter Verwendung einer der
beiden Handfernsteuerungen wird ein Attrappe-(Simulations-)Treibelement
in Position durch eine Verbindungsöffnung des Nachladers und in
den Körper
des Patienten mit Hilfe direkter fluoroskopischer Überwachung
bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein „Speicher/Home" Knopf gedrückt und
der Nachlader speichert diese Position und zieht das Simulationselement
zur „Null" (Park oder Heim)
Position zurück.
Die Behandlungszeit wird entweder unter Verwendung der Fernsteuereinheit
oder unter Verwendung eines externen Zeitgebers an dem Nachlader
eingestellt. Die Bedienperson geht dann um einen sicheren Abstand
oder hinter ein Schutzschild zurück,
aktiviert den „Aktiv" Modus an der Fernsteuerung,
drückt
den „Behandlungs" Knopf und das aktive
Element einschließlich
der radioaktiven Quelle wird automatisch in die abgespeicherte Position
bewegt. Am Ende der Behandlungszeit wird der radioaktive Sourceabschnitt
des aktiven Elementes automatisch hinter das Schutzschild innerhalb
des Nachladers zurückbewegt.
Um sicherzustellen, dass das aktive Elemente ordnungsgemäß von seiner „Null" (Park oder Home)
Position vorwärtsbewegt
wird, sollte das proximale Ende sowohl des Attrappendrahtes, im
Anschluss auch als „inaktiver
Draht" oder „Simulationsdraht" bezeichnet, als auch
der aktive Draht innerhalb des Nachladers gleichmäßig beabstandet
von der Verbindungsöffnung
positioniert werden. Ferner sollte die Länge des Attrappendrahtes und
des aktiven Drahtes gleich sein. Obwohl lediglich eine Fernsteuerung
notwendig ist, so sind rein aus Sicherheitsgründen und aus Bequemlichkeit
zwei Fernsteuereinheiten vorgesehen.
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Anstelle
von großem
Zubehör,
wie z. B. dem Digitalisierer, dem Plancomputer, dem Behandlungscomputer
und den Druckern, die notwendig sind, um den Fernnachlader zu bedienen,
ist eine einfache Handfernsteuerung vorgesehen. Diese Fernsteuerung
sieht viele einzigartige Merkmale vor, die einfach zu verwenden
sind. Ein Merkmal ist ein Kippschalter, der ein Umschalten von dem
Attrappen (Simulations-) Modus in den aktiven (radioaktiven) Modus
ermöglicht.
Eine geeignete Verwendung für
dieses Merkmal ist es, die Behandlungsposition nach Aktivieren des „Speicher" Knopfs zu überprüfen. So lange
wie sich der Kippschalter in dem Attrappenmodus befindet, geht das
Attrappenelement in die abgespeicherte Position (der Behandlungszeitgeber
beginnt nicht in dem Attrappenmodus). Falls alles in Ordnung erscheint,
wird der Kippschalter in den aktiven Modus gebracht und die Behandlung
und der Zeitgeber beginnen, wenn das radioaktive Element die abgespeicherte
Position erreicht.
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Ein
weiteres Merkmal der Fernsteuerung ist eine direkte Eingabe der
Geschwindigkeit, mit der der Fernnachlader die Treibelemente vorwärts und
zurückbewegt.
Durch einfaches Drehen eines Knopfs oder Drücken eines Zählers, der
eine Geschwindigkeitssteuerung für
das Treibelement umfasst, verringert sich die Geschwindigkeit des
Treibelementes instantan oder nimmt zu. Dies ist besonders nützlich, falls
eine Feineinstellung der Position eines Treibelementes von Nöten ist.
Zu einem beliebigen Zeitpunkt kann die Position des Attrappen- oder
aktiven Elementes fein eingestellt werden, falls notwendig, indem
einfach der Vorwärts-
oder Zurückknopf
an der Fernsteuerung gedrückt
wird. Dieses Feineinstellungsmerkmal ermöglicht es dem Treibelement,
sich lediglich um einen geringen Abstand nach vorne oder zurückzubewegen,
wie z. B. einen Bruchteil eines Millimeters. Dies wird dadurch erzielt,
indem die Geschwindigkeitssteuerung auf eine sehr niedrige Geschwindigkeit
eingestellt wird und der Vorwärtsknopf oder
Zurückknopf
rasch gedrückt
wird. So lange wie die Geschwindigkeitssteuerung auf diesen sehr
geringen Wert eingestellt ist, wenn entweder der Vorwärtsknopf
oder der Zurückknopf
sehr rasch gedrückt
wird, bewegt sich das Treibelement lediglich um einen sehr geringen
oder genauen Abstand. Wird dieser Feineinstellungsvorgang wiederholt,
so wird das Treibelement genauestens dort platziert, wo es angezeigt
ist.
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Die
Fernsteuerung besitzt ebenso das Merkmal einer direkten Abstandsanzeige
des Treibelementes, während
es sich bewegt, eine Anzeige des Behandlungszeitgebers, während dieser
läuft,
als auch eines Notfallzurückknopfs.
Wird der Notfallzurückknopf
gedrückt,
hält der
Zeitgeber instantan an und das aktive Element zieht sich in das
Schutzschild zurück.
Falls der Nachlader ordnungsgemäß bedient wird,
so bewirkt das Drücken
des Behandlungsknopfs ein erneutes Aussenden des aktiven Elementes
an die geeignete Stelle und der Zeitgeber beginnt wieder dort, wo
er aufgehört
hat, wenn das aktive Element seine Behandlungsposition erreicht.
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Es
gibt einige Sicherheitsmerkmale, die verwendet werden, um zu gewährleisten,
dass beide Treibelemente genauestens an der Position in dem Nachlader
geparkt werden. Der Fernnachlader enthält optische Sensoren hinter
der Park (Heim oder Null) Position. Vor jeder Behandlung stellt
der Treibmechanismus jedes Treibelement durch Zurückziehen
des Treibelementes (Attrappen- oder aktiven Behandlungsdraht) auf „Null" zurück, bis
die optischen Sensoren das Treibelement nicht mehr erfassen. Zu diesem
Zeitpunkt hält
der Treibmechanismus sofort an und bewegt das Treibelement so weit
vorwärts,
bis es von dem optischen Sensor erfasst wird, und anschließend wird
das Treibelement um einen genau bestimmten Abstand in die Heim (Null)
Position vorwärtsbewegt.
Ein Kodiersystem als eine weitere Hilfssicherheitsvorrichtung ist
ebenso mit jedem Treibelement verbunden. Während des zuvor genannten Vorgangs,
bei dem auf Null gestellt wird, würde das Kodiersystem, falls
die optischen Sensor ausfallen sollten, kein Zurückbewegen der Treibelemente
vorbei an einem gewissen Punkt ermöglichen. Befindet sich der
optische Sensor, der dem aktiven Treibelement zugeordnet ist, zum
Beispiel innerhalb des Schutzschildes, aber distal von dem radioaktiven Segment
des aktiven Treibelementes. Falls der optische Sensor ausfallen
sollte, würde
das Kodiersystem es nicht gestatten, dass das radioaktive Segment vom
distalen Ende des Schutzschilds zurückbewegt wird. Das Kodiersystem
würde einen „Fehler
und eine Code-Nummer" an
dem Abstandsanzeigefenster der Fernsteuerung vermerken, und so ein
Problem anzeigen. Der radioaktive Kern wäre weiterhin auf sichere Weise
innerhalb des Schutzschilds des Nachladers enthalten.
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Ein
weiteres Sicherheitsmerkmal ist, dass während der Zurückbewegung
des Treibelementes aus einem Transportschlauch das Kodiersystem
vorrübergehend
das Treibelement bei der gleichen Zähleranzeige, von der es aus
gestartet war, anhält,
und anschließend
wird das „auf
Null stellen" – Merkmal implementiert.
Falls z. B. das Kodiersystem 5020 Zählschritte für ein Treibelement
gezählt
hat, wenn es vorwärtsbewegt
wurde, so zählt
es exakt 5020 Zählschritte
beim Zurückbewegen
nach unten, hält die
Bewegung an und die „auf
Null stellen" – Funktion übernimmt.
Dies ist eine Absicherung hinsichtlich eines zu schnellen Zurückbewegens
des Elementes in den Nachlader und überschreibt die „auf Null
stellen" Fähigkeiten.
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Das
Kodiersystem überwacht
ebenso das Treibelement in bezug auf Schlupf und Genauigkeit. Das
Kodiersystem korrigiert beides viele Male pro Sekunde, während das
Treibelement vorwärts
und zurückbewegt
wird.
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Nachlader
aus dem Stand der Technik verwenden ein indirektes Verfahren, um
zu überprüfen, dass
ein Transportschlauch ordnungsgemäß verbunden ist. Ein separates
Verbindungselement packt einen Transportschlauch und arretiert anschließend diesen
in den Nachlader. Dieses Verbindungselement besitzt einen Kolben,
der sich vom distalen Ende des Verbindungselementes erstreckt, wenn
ein Transportschlauch in das proximale Ende des Verbindungselementes
platziert ist. Ein optischer Sensor innerhalb des Nachladers erfasst
diesen verlängerten
Kolben und zeigt dem Nachlader an, dass es möglich ist, das Treibelement
auszusenden. Wird das Verbindungselement schwach oder haben sich Teile
daran abgelagert, so kann sich der Kolben erstrecken und anzeigen,
dass sich ein Transportschlauch an Ort und Stelle befindet, wenn
in Wirklichkeit kein Transportschlauch gegenwärtig ist. Viele Male ist ein
Transportschlauch aus dieser Art von Verbindungselement aufgrund
eines schwachen Griffs oder einer nicht ordnungsgemäßen Befestigung
herausgefallen. Falls die Maschine ein radioaktives Element aussendet,
und kein Transportschlauch gegenwärtig ist, so kann eine gefährliche Situation
auftreten.
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Um
das Problem zu beseitigen, benutzt die vorliegende Erfindung einen
direkten Erfassungsmechanismus, der anzeigt, dass der Transportschlauch ordnungsgemäß mit dem
Nachlader direkt verbunden ist. Die Nabe des Transportschlauchs
verschiebt sich in die Verbindungsöffnung des Nachladers, verbindet
sich mit dem Treibschlauch, durch den das Treibelement austritt,
und drückt
einen Drucksensor oder einen mechanischen Schalter nieder. Ein Arretiermechanismus
an dem Nachlader, wie z. B. eine geschlitzte Platte, sieht eine
Arretierung gegenüber der
Außenseite
der Nabe oder auf dem Transportschlauch vor, um den Transportschlauch
an Ort und Stelle zu halten. Eine Greifvorrichtung ähnlich der Vorrichtung,
die einen Bohrer in einer Bohrmaschine hält, könnte ebenso verwendet werden,
um den Schlauch zu arretieren, und um so den Transportschlauch mit
dem Nachlader zu arretieren. Der Drucksensor oder der mechanische
Schalter muss einen gewissen Druck anzeigen, oder muss niedergedrückt werden,
oder eine Elektronik des Nachladers bewirkt, dass die Treibelemente
sich in ihrer Null (Park) Position befinden. Nur wenn der Transportschlauch
ordnungsgemäß positioniert ist,
gestattet der Nachlader, dass sich die Treibelemente aus ihrer Nullposition
bewegen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und dessen Vorteile wird nun auf die folgende
Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen bezug genommen,
von denen:
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1 eine Ansicht der Fernsteuereinheit
der vorliegenden Erfindung ist, die die Anzeigen und die Funktionen
zeigt;
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2 eine ähnliche Ansicht der Fernsteuerung
in 1 ist, die ein unterschiedliches
Mittel zeigt, um die Geschwindigkeit zu programmieren, mit der sich
die Treibelemente bewegen;
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3 eine Teilquerschnittsansicht
der Verbindungselementöffnung,
die am Ende des Fernnachladers austritt, ist, und die einen Druck- oder mechanischen
Schalter, einen Arretiermechanismus in der offenen Position und
einen Transportschlauch, der mit dem Fernnachlader verbunden werden
kann, zeigt;
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4 eine Teilquerschnittsansicht
ist, die die ordnungsgemäße Verbindung
des Transportschlauchs mit dem Fernnachlader darstellt;
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5 eine Vorderansicht ist,
die eine erste Ausführungsform
des Arretiermechanismus zeigt, welcher den Transportschlauch an
Ort und Stelle hält;
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6 eine Vorderansicht ist,
die eine zweite Ausführungsform
des Arretiermechanismus zeigt, welcher den Transportkatheter an
Ort und Stelle hält; und
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7 eine schematische Ansicht
des mit einem Patienten verbundenen Nachladers ist.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die verbesserte Ausgestaltung und
Herstellung von Fernnachladern. Die Erfindung betrifft eine neue,
kompakte, leichtgewichtige, leicht tragbare, in sich abgeschlossene
Nachladeeinheit, die auf einfache Weise in den Kofferraum eines
kleinen Fahrzeugs gepackt und an verschiedene Orte bewegt werden
kann. Nachladeeinheiten, die heutzutage auf dem Markt erhältlich sind,
sind zu voluminös
oder mühsam,
um auf einfache Weise transportiert werden zu können. Sämtliche gegenwärtige Nachladeeinheiten
sind sehr teuer, groß und
erfordern eine große
Anzahl an zusätzlichem
Zubehör,
einschließlich
Computern, einem Digitalisierer und Druckern. Sie erfordern ebenso
eine spezielle Anbindung an Workstations, um eine korrekte Funktionsweise
der Nachlader zu gewährleisten.
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Die
Einstellprozedur für
Nachlader aus dem Stand der Technik ist kompliziert und zeitaufwendig, was
sie wiederum untauglich für
die Behandlung von vielerlei Arten von Krankheiten macht, bei denen
Zeit ein kritischer Faktor darstellt. Die vorliegenden Erfindung
ist eine einfachere Ausgestaltung mit sehr geringer Einstellzeit
und verbesserten Sicherheitsmerkmalen. Die vorliegenden Erfindung
wird entweder über
eine direkte Wechselstromversorgung oder über eine USV-Anlage (UPS) im
Falle eines Stromausfalls betrieben. Obwohl die vorliegenden Erfindung
vorwiegend für
die Behandlung einer vaskulären
Restenosis bestimmt ist, so kann sie auch dazu verwendet werden,
andere Krankheiten des Körpers,
wie z. B. Krebs, zu behandeln.
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Bezugnehmend
nun auf die Zeichnungen, und anfänglich
auf die 1, wird betont,
dass die Figuren oder Zeichnungen nicht maßstabsgetreu sind. 1 stellt eine von Hand gehaltene
Fernsteuereinheit 10 dar. Dies ist das einzige Zubehör, das von
Nöten ist,
um den Fernnachlader zu bedienen. Die Fernsteuereinheit 10 umfasst
mehrere Anzeigen und einzigartige Merkmale, die im Zusammenhang
mit der Fernsteuerung des Betriebs des Nachladers stehen. Zum Beispiel
ist eine direkte Abstandsanzeige 12 eines elastischen Treibelementes
bei dessen Bewegung durch den Transportschlauch vorgesehen. Die Abstandsanzeige
kann derart programmiert werden, dass sie Zählschritte, Zentimeter, inch
oder Bruchteile derselben anzeigt. Ein zweites Anzeigemerkmal 14 sieht
eine direkte Anzeige der Behandlungszeit vor. Diese zählt von
der Gesamtzeit rückwärts in Sekunden,
um eine Behandlungsprozedur durchzuführen. Der Rückwärtszähl-Zeitgeber kann durch Drücken von
entsprechenden Knöpfen 16 unterhalb
der Anzeige oder über
einen externen Rückwärtszähl-Zeitgeber an der
Nachladeeinheit programmiert werden.
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Die
Fernsteuereinheit umfasst einen Kippschalter 18 oder eine ähnliche
Vorrichtung, die den Bediener in die Lage versetzt, um entweder
das Attrappen-(Simulations-)Treibelement oder das aktive (radioaktive)
Treibelement zu steuern. Eine neutrale Position ist ebenso vorgesehen,
die ein Einschalten des Nachladers ermöglicht und eine Verbindung
zwischen der Fernsteuerung und dem Nachlader verhindert. Ein grünes Licht 20 oder
eine anders farbige oder ähnliche
Anzeigevorrichtung leuchtet auf, wenn sich der Kippschalter 18 in
dem aktiven Modus befindet. Ein grünes Licht 21 oder
eine anders farbige oder ähnliche
Anzeigevorrichtung leuchtet auf, wenn sich das Attrappentreibelement
in seiner „Park" (Heim) Position
in dem Nachlader befindet. Ein grünes Licht 23 oder
eine anders farbige oder ähnliche Anzeigevorrichtung
leuchtet auf, wenn sich das aktive Treibelement in seiner „Park" (Heim) Position
in dem Nachlader befindet. Bewegt sich das Attrappenelement, so
blinkt das grüne
Licht 20. Bewegt sich das aktive Element, so blinkt das
rote Licht 22. Keine anderen Lichter außer den Parklichtern 21 und 22 (falls
sich die Treibelemente in ihrer Park (Heim) Position befinden) leuchten
auf, falls sich der Kippschalter 18 in der neutralen Position
befindet. Um entweder das Attrappen- oder das aktive Element vorwärts zu bewegen,
muss der Kippschalter 18 sich in dem korrekten, entsprechenden
Modus befinden und ein Vorwärtsknopf
oder eine ähnliche
Steuerung 24 muss gedrückt
oder in Eingriff gebracht werden. Um entweder das Attrappen- oder
das aktive Element zurückzubewegen,
muss sich der Kippschalter 18 in dem korrekten, entsprechenden
Modus befinden und der Zurückknopf 26 oder
eine ähnliche
Vorrichtung muss gedrückt
oder in Eingriff gebracht werden.
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Die
Geschwindigkeit, mit der die Treibmechanismen das Attrappen- oder
aktive Element vorwärts
und zurückbewegen,
wird über
einen Drehknopf 28 (Rheostat), wie in 1 gezeigt, oder über eine Reihe von programmierbaren
Druckknöpfen 32, wie
durch die in 2 gezeigte
Ferneinheit 11 angezeigt ist, gesteuert. Dieses Merkmal
ist für
die Feineinstellung der Platzierung von entweder dem Attrappen- oder dem aktiven
Element wichtig. Die tatsächliche
Geschwindigkeit der Treibmechanismen, die über die Geschwindigkeitssteuerung 32 gesteuert wird,
ist in der Anzeige 30 dargestellt.
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Die
nächste
Steuerung ist ein Druckknopf 34, der als „Speicher/Heim" bezeichnet ist.
Diese Steuerung wird dann verwendet, sobald die genaue Platzierung
des Attrappenelementes in der simulierten Behandlungsposition feststeht.
Die normale Verwendung der Steuerungen ist wie folgt: das distale
Ende eines Transportschlauchs wird innerhalb des Körpers platziert
und das proximale Ende wird mit dem Fernnachlader verbunden. Der
Kippschalter 18 wird in die Attrappenposition gebracht.
Das Drücken
des Vorwärtsknopfs 24 und
das Drehen oder Programmieren der Geschwindigkeitssteuerung bewegt
das Attrappenelement in Position innerhalb des Körpers des Patienten. Die Bewegung
beider Treibelemente wird fluoroskopisch überwacht. Während das Attrappenelement
sich dem Zielbereich im Körper
nähert,
ist es ratsam, die Geschwindigkeit zu verringern, so dass eine exakte
Platzierung des Attrappenelementes im Behandlungsbereich erzielt
werden kann. Ein Freigeben des Vorwärts- oder Zurückknopfs 24 oder 26 stoppt
sofort die Bewegung des Elementes. Sobald ein optimale Platzierung
erzielt ist, wird der Speicher/Heimknopf 34 gedrückt, der
sofort die exakte Position des Attrappenelementes abspeichert und das
Attrappenelement in seine Null (Park oder Heim) Position zurückbewegt.
Der Behandlungszeitgeber 16 wird auf die gesamte Behandlungszeit
eingestellt. Die Position des Attrappenelementes kann so oft wie nötig dadurch überprüft werden,
dass ein Behandlungsknopf 36 gedrückt wird. Der Zurückzähl-Zeitgeber
beginnt so lange nicht, wie der Kippschalter 18 sich in
der Attrappen- (oder neutralen) Position befindet. Die tatsächliche
Behandlung beginnt, indem der Kippschalter 18 in die aktive
Position gebracht wird und der Behandlungsknopf 36 gedrückt wird.
Der Nachlader bewegt das aktive Element automatisch in die abgespeicherte
Position. Sobald das aktive Element sich in dieser Position befindet,
beginnt der Zeitgeber zurückzuzählen. Erreicht
der Zurückzähl-Zeitgeber
die Zahl Null, wie in der Anzeige 14 gezeigt ist, zieht
der Nachlader automatisch das radioaktive Segment des aktiven Elementes
in ein Schutzschild, das sich in dem Nachlader befindet, zurück.
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Tritt
ein Notfall auf, so bewirkt das Drücken eines Notfallausknopfs 38 automatisch,
dass der Zeitgeber anhält
und das aktive Element in dem Schutzschild innerhalb des Fernnachladers
zurückzieht.
Sobald der Notfall vorbei ist, so kann die Position erneut überprüft werden,
indem der Kippschalter in den Attrappenmodus gebracht und der Behandlungsknopf 36 gedrückt wird.
Falls alles in Ordnung ist, kann die Behandlung an der Stelle wieder
aufgenommen werden, wo sie unterbrochen wurde, indem der Kippschalter
in den aktiven Modus gebracht und der Behandlungsknopf 36 gedrückt wird.
Das aktive Element bewegt sich in die abgespeicherte Position und
der Behandlungszeitgeber startet erneut, wo er angehalten wurde.
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Ein
Schlüsselschloss 40 stellt
eine letzte Absicherung an der Fernsteuerung dar. Ein Schlüssel muss
in einen Schlitz 42 in der Fernsteuerung eingeführt und
in die „An" Position gedreht
werden, andererseits ist keine Verbindung zwischen der Fernsteuerung
und dem Nachlader möglich.
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3 stellt eine Prüfvorrichtung
bzw. Erfassungsvorrichtung dar, die direkt das Vorhandensein eines
Transportschlauchs (Behandlungskatheters) 44, der an einem
Ende mit einer vergrößerten Nabe 46 versehen
ist, erfasst. Eine Verbindungselementanschluss an dem Fernlader
besitzt eine Stelle, um den Transportschlauch 44 von dem
Patienten an dem Nachlader anzubringen. Ein mechanischer Schalter 48,
der mit einer Druckerfassungsvorrichtung 50 versehen ist,
befindet sich innerhalb des Verbindungselementanschlusses des Fernnachladers und
steht in direkter Verbindung mit der Elektronik, die für die Bewegung
der Treibelemente über
die Drähte 52 verantwortlich
ist. Alternativ kann eine drahtlose Verbindung verwendet werden. 3 zeigt den mechanischen
Schalter oder die Druckerfassungsvorrichtung in der offenen Position.
In dieser offenen Position gestattet der Nachlader keine Bewegung
der Treibelemente aus ihrer Null (Heim) Position. 3 zeigt ebenso einen Arretiermechanismus 56,
der den Transportschlauch 46 stationär hält. In dieser Figur befindet
sich der Arretiermechanismus in der nicht-arretierten Position.
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4 stellt die korrekte Befestigung
zwischen dem Transportschlauch 44 und dem Fernnachlader
dar. Die Druckerfassungsvorrichtung 50 des Schalters 48 ist
niedergedrückt
und der Transportschlauch ist mit dem Nachlader über eine Seitenplatte 58,
die eine Öffnung
besitzt, welche zu klein ist, um ein Hindurchziehen der Nabe 56 des
Transportschlauchs zu ermöglichen,
arretiert. Da der Drucksensor niedergedrückt ist, wird ein Signal zur
Elektronik des Controllers gesendet, um die Bewegung eines der Treibelemente
durch eine Austrittsöffnung 54 und
anschließend
durch den Transportschlauch 44 zu ermöglichen. Die Signale werden
mehrmals pro Sekunde durch die Elektronik des Controllers überwacht.
Falls aus irgendeinem Grund das Treibelement (Attrappen- oder aktive
Element) vorwärts
bewegt wird und der Transportschlauch sich von der Verbindungselementöffnung löst, so würde der
Sensor 50 sofort erfassen, dass kein Transportschlauch anwesend
ist und würde
dem Controller signalisieren, das Treibelement sofort in seine Null
(Heim oder Park) Position zurückzubewegen.
Eine Meldung mit einer Code-Nummer (die den Problembereich anzeigt)
würde auf
der Abstands- oder Zählanzeige 12 erscheinen.
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5 stellt die in 4 beschriebene Arretiervorrichtung
dar, die den Transportschlauch in der arretierten Position festhält. Die
Arretiervorrichtung umfasst die Verschiebeplatte 50, die
in die horizontalen Führungskanäle 60, 62,
welche sich benachbart der Austrittsöffnung des Fernnachladers befinden, passt.
Die Verschiebeplatte enthält
eine Lippe 64, die einen korrekten Sitz in dem oberen horizontalen
Führungskanal 60 sicherstellt.
Die Verschiebeplatte kann eine Öffnung
enthalten, die groß genug
ist, um ein Hindurchführen
des Schlauchbereichs des Transportschlauchs zu ermöglichen,
aber nicht der Nabe des Transportschlauchs, oder sie kann in die
Wand des Schlauchbereichs des Transportschlauchs eingreifen oder
an dieser anpacken. Diese Öffnung
wird dadurch erzeugt, dass zwei horizontale Abschnitte 66, 68,
die mit einem vertikalen Abschnitt 70 verbunden sind, vorgesehen
sind.
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6 stellt eine Arretiervorrichtung
dar, die bezüglich
ihrer Funktion ähnlich
der 5 ist. Anstelle
einer Verschiebeplatte, die in horizontale Kanäle passt, ruht eine Drehplatte 72 auf
einem Anschlag 74, der mit einem Gewindeloch an dem Fernnachlader
ausgerichtet ist, und das Ende der Drehplatte ist mit diesem Gewindeloch
mit Hilfe einer Gewindeschraube arretiert. Diese Drehplatte, ähnlich der
Arretiervorrichtung der 5,
kann eine Öffnung
enthalten, die groß genug
ist, ein Hindurchführen
des Schlauchbereichs des Transportschlauchs zu ermöglichen,
aber nicht der Nabe des Transportschlauchs, oder sie kann an der
Wand des Schlauchbereichs des Transportschlauchs angreifen oder
diese anpacken.
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7 stellt einen Nachlader 76 dar,
der im Zusammenhang mit dem Ferncontroller der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, um einen Patienten mit radioaktivem Material zu
behandeln. Dieser Nachlader wird über eine UVS-Anlage (UPS) 102 mit Energie
versorgt, die mit dem Nachlader 76 über einen Standarddraht oder
Kabel 108 verbunden ist. Die UPS 102 ist über einen
Standarddraht oder ein Kabel 110 mit einem Standardstecker 104 verbunden,
der in eine elektrische Steckdose eingeführt wird. Sowohl die UPS 102 als
auch die Ferneinheiten 10, 11 (in 7 mit dem Bezugszeichen 112 bezeichnet)
sind mit einer Controllereinheit 106 über einen Standarddraht oder
ein Kabel 114 verbunden. Der Controller 106 ist
innerhalb der Nachladeeinheit vorgesehen und umfasst eine geeignete
Elektronik, die eine Festkörperspeichereinheit
zum Kontrollieren der Bedienung des Nachladers umfasst. Es wird
darauf hingewiesen, dass der Controller 106 mit einer internen Stromversorgung
versehen sein könnte,
wie z. B. einer Reihe wiederaufladbarer Batterien. In diesem Fall
ist die UPS 102 nicht notwendig. Ferner kann eine drahtlose
Verbindung zwischen der Ferneinheit 112 und dem Controller 106 vorgesehen
sein, wodurch der Draht oder das Kabel 114 nicht mehr notwendig
ist. Typischerweise kann ein Infrarot- oder Radiofrequenzsignal
in diesem Modus verwendet werden.
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Der
Nachlader 76 umfasst einen Attrappendraht 116,
der in einen Patienten eingeführt
wird, um die korrekte Behandlungsposition festzustellen. Dieser
Draht 116 ist auf einer Rolle 94 vorgesehen. Treibrollen 90, 92 ermöglichen
die Bewegung des Attrappendrahtes 116 durch den Nachlader
und aus einem Verbindungselement 98, das in den 3 und 4 gezeigt ist, und in den Patienten durch
einen Behandlungsschlauch oder Katheter 100. Eine oder
beide Treibrollen 90, 92 können mit einem Encoder versehen
sein, der verwendet wird, um die exakte Position des Attrappendrahtes 116 innerhalb
des Körpers
des Patienten anzuzeigen. Der Encoder liest den sich bewegenden
Draht über
einen direkten Kontakt oder über
eine direkte Befestigung an einem sich bewegenden Mechanismus, der
sich in direktem Kontakt mit dem sich bewegenden Draht befindet.
Der Encoder steht in direktem Kontakt mit dem Controller 106 über einen
Draht 118 oder ein anderes Mittel, das Information von
dem Encoder an den Controller 106 liefert. Ein optischer
Sensor oder ein mechanischer Schalter 122 erfasst das proximale
Ende des Drahtes und sendet ein Signal an den Controller 106 über einen
Draht 126. Der Controller 106 verwendet diese Information
in Kombination mit den Signalen von dem Encoder, um den Attrappendraht
in seine „Null" oder „Park" Heimposition zu
positionieren. Das distale Ende des Drahtes wickelt sich um eine
Rolle 94, die sich zusammen mit den Treibrollen 90, 92 bewegt. Der
Controller 106 verwendet die Signale von dem Encoder, um
die Bewegung der Rolle 94 über einen Draht 131 zu
steuern, so dass der überschüssige Draht
solange auf sichere Weise aufgewickelt aufbewahrt wird, bis er benötigt wird.
Das Rollensystem besitzt ein eingebautes Vorwärtsbremssystem, welches verhindert,
dass die Treibrollen den Draht vollständig von der Rolle bewegen.
Die Rolle enthält ebenso
ein eingebautes Rückwärtsbremssystem, das
verhindert, dass die Rollen den Draht jenseits seiner Heimposition
zurückbewegen.
Dieses Bremssystem kann eine mechanische Arretierung sein, die lediglich
eine gewisse Drehung ermöglicht,
bevor ein Zapfen oder ein Stab gegen einen einstellbaren (durch
die Gesamtlänge
des Drahtes bestimmt) Anschlag stößt und keine weitere Drehung
ermöglicht. Falls
der Zapfen gegen den Anschlag stößt, wird
ein Signal zu dem Controller gesendet, um so sofort die Drehung
der Treibrolle anzuhalten. Zu diesem Zeitpunkt, falls notwendig,
kann der Bediener ein Signal von der Ferneinheit 112 an
den Controller 106 senden, um den Draht zurückzuziehen,
falls das Vorwärtsbremssystem
aktiv ist, oder kann das Signal senden, um den Draht vorwärts zu bewegen,
falls das Rückwärtsbremssystem
aktiv ist.
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Der
Nachlader umfasst ebenso einen aktiven Behandlungsdraht 118,
eine Rolle 78, Treibrollen 82, 84, zumindest
einen Encoder und einen optischen Sensor oder mechanischen Schalter 88,
der auf die gleiche Weise funktioniert, wie in bezug auf das Attrappendraht-Transportsystem
beschrieben wurde. Eine Information von einem Encoder, der in unmittelbarer
Nähe der
Rollen 82, 84 vorgesehen ist, wird durch den Controller 106 über einen
Draht 120 übertragen.
Zusätzlich
wird eine Information von dem optischen Sensor 88 an den
Controller 106 über
einen Standarddraht 124 übertragen. Der Controller 106 verwendet
die Signale von dem Encoder, um die Bewegung der Rolle 78 über den
Draht 130 zu steuern, so dass ein überschüssiger Draht solange auf sichere
Weise aufgewickelt aufbewahrt wird, bis er benötigt wird. Ein Schutzschild
ist vorgesehen, durch den der Behandlungsdraht 118 hindurchverläuft. Dieser Behandlungsdraht
umfasst ein radioaktives Element oder Elemente, die dazu verwendet
werden, um den Patienten zu behandeln. Wenn der Behandlungsdraht
in den Nachlader zurückbewegt
worden ist, so werden das radioaktive Element oder die Elemente
in dem Schild 66 aufbewahrt, falls der Behandlungsdraht
sich in seiner Heimposition befindet. Es wird darauf hingewiesen,
dass der optische Sensor 88 sich proximal von dem Schutzschild 86 befindet, könnte aber
in dem Schutzschild ebenso positioniert sein.
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Der
zuvor genannte Notfallausknopf 38 wird entweder im Zusammenhang
mit einer Notfallzurückvorrichtung 80 zum
Zurückbewegen
des radioaktiven Behandlungsdrahtes 118 in das Schild 80 oder
im Zusammenhang mit einer Zurückvorrichtung 96 zum Zurückbewegen
des inaktiven Attrappendrahtes 116 in seine Heimposition
innerhalb des Nachladers betrieben. Diese Zurückvorrichtungen können ebenso manuell
betrieben werden.