ES2259840T3 - Dispositivo para el tratamiento con campos magneticos. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la utilización para el tratamiento terapéutico de una parte de un cuerpo biológico (3) que se encuentra en una zona activa (2) con campos magnéticos, que comprende un imán (1, 4, 7) para la generación de un campo magnético y un sistema de bobinas de emisión (5) para la generación de un campo alterno magnético perpendicularmente al campo magnético, pudiendo generarse por medio del dispositivo resonancias magnéticas nucleares dentro del cuerpo biológico (3) a tratar, caracterizado por otro sistema de bobinas (6), que se puede utilizar como sistema de bobinas de detección y por una electrónica de control (9), que comprende una instalación de medición, a través de la cual se puede medir la energía cedida a través de la resonancia magnética nuclear al tejido o bien a la parte del cuerpo a tratar.

Description

Dispositivo para el tratamiento con campos magnéticos.

La invención se refiere a un dispositivo para el tratamiento con campos magnéticos según las características de la reivindicación 1.

Desde hace mucho tiempo se emplean en medicina aparatos que generan campos magnéticos. Se pueden dividir, en primer lugar, en dos grupos, a saber, aquéllos que están destinados para diagnosis y aquéllos que están destinados para el tratamiento terapéutico.

Se conocen a partir de la patente US 5.050.605 (Eydelman y col.) antenas de imágenes con dos bobinas en espiral opuestas entre sí. Estas antenas de imágenes sirven para la recepción de la información de imágenes que se genera durante la diagnosis de resonancia magnética nuclear (RMN). Otro procedimiento de reproducción de imágenes de RMN se conoce a partir del documento EP 0 366 158 B1.

Se conoce a partir de la patente US 5.690.109 (Govind y col.) un procedimiento para la hipertermia no invasiva de tejido y de organismos por medio de resonancia magnética nuclear. No obstante, el objetivo de este procedimiento es solamente destruir células cancerosas a través de hipertermia. No se menciona una influencia terapéutica positiva sobre el tejido vivo.

Además, se conocen dispositivos, que ejercen una influencia positiva sobre tejido biológico a través de la utilización de campos magnéticos de impulsos o modulados. En este caso, como se puede deducir, por ejemplo, a partir del documento DE 40 26 173, se expone el tejido a un campo magnético constante y a un campo alterno magnético superpuesto a éste. En el marco de la aplicación de tales aparatos se ha podido mostrar que a través de la irradiación de tejido biológico con campos magnéticos o bien con campos magnéticos alternos se puede conseguir un efecto terapéutico positivo. El efecto curativo de tales aparatos terapéuticos de campos magnéticos consiste, entre otras cosas, en el alivio de la osteoporosis o de las consecuencias de un ataque de apoplejía. En este caso parece probable que a través de los campos magnéticos aplicados, se favorecen los procesos de transporte y/o de metabolismo, que conducen a un efecto terapéutico positivo. Hasta ahora se ha partido de que el proceso descrito anteriormente, es provocado a través de la excitación o bien la absorción de resonancias de iones-ciclotrones (IZR) en un cuerpo biológico. Sin embargo, esto parece cuestionable en determinadas circunstancias, puesto que las resonancias de ciclotrones solamente aparecen, en general, en partículas libres, como por ejemplo en el vacío o en el caso de los electrones en la banda de conducción de un semiconductor. Además, también a través de un cálculo sencillo se puede mostrar que un movimiento de ciclotrones se completaría en una trayectoria circular, cuyo radio excede ya el diámetro medio de una sección transversal de un cuerpo humano. Esto significa que para la transmisión de energía, una declaración con respecto a una resonancia de ciclotrones puede ser cuestionable especialmente en tejido sólido. En la práctica, se ha mostrado que en los aparatos de terapia con campos magnéticos existentes con frecuencia se ve forzado a realizar en primer lugar varios tratamientos, para establecer de esta manera las frecuencias para los tratamientos siguientes, que provocan el efecto positivo deseado. Éste es un modo de proceder, que configura la terapia con campos magnéticos de una manera muy costosa e imprecisa y sólo permite de una manera excepcional o no permite en absoluto un modo de proceder selectivo con una molestia definida y localizable en el caso de materia sólida o líquida.

Otro procedimiento para la consecución de un efecto regenerativo en un sistema biológico por medio de un campo electromagnético se conoce a partir de la patente US 5.224.922. Pero esta patente parte igualmente de condiciones de resonancia de ciclotrones.

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de preparar un dispositivo para el tratamiento con campos magnéticos, que evita los inconvenientes mencionados y, en particular, permite por primera vez llevar a cabo de una manera selectiva reproducible tratamientos con campos magnéticos en todas las materias biológicas, independientemente de si están presentes partes iónicas.

La solución de este cometido se realiza de una manera muy sorprendente a través de las características de la reivindicación 1. Los desarrollos ventajosos y preferidos de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

Frente a los ensayos de solución conocidos, el dispositivo según la invención se basa en la idea de que se puede conseguir el efecto de tratamiento positivo a través de la generación de resonancias magnéticas, con preferencia de secuencias de resonancias magnéticas repetidas.

De una manera especialmente ventajosa, una forma de realización preferida de la invención comprende un imán para la generación de un campo magnético esencialmente constante y un sistema de bobinas para la generación de un campo alterno magnético perpendicularmente al campo magnético del imán, en el que esto corresponde, como es evidente para el técnico, a una disposición clásica para la realización de una resonancia magnética. Además, el dispositivo según la invención dispone también de una manera ventajosa de una electrónica de control para la activación del imán y del sistema de bobinas, que se puede ajustar de tal manera que se genera una resonancia magnética nuclear en un cuerpo biológico que está colocado entre los imanes descritos anteriormente. En este caso, a la instalación de control está asociada de una manera muy ventajosa una instalación, por medio de la cual se pueden establecer, durante un periodo de tiempo de tratamiento fijo, parámetros o intervalos, de acuerdo con los cuales el dispositivo según la invención repite el proceso de resonancia magnética nuclear o bien el proceso de absorción magnética nuclear controlado a través de la electrónica de control.

En el marco de la invención se ha comprobado que es muy ventajoso que la frecuencia de repetición, es decir, la secuencia temporal de las resonancias magnéticas nucleares realizadas, sea determinada en función del tiempo de relajación de la rejilla magnética T_{i}. El tiempo de relajación de la rejilla magnética describe, como constante de tiempo, la estructura exponencial o bien logarítmica de una magnetización macroscópica en la dirección de un campo magnético. A través de la irradiación resonante de un campo alterno magnético perpendicularmente al campo magnético mencionado se desintegra la magnetización en la dirección del campo magnético. Si después de esta desintegración de la magnetización no se irradia ya resonancia, entonces se forma de nuevo la magnetización en la dirección del campo magnético, pudiendo partirse, en virtud del crecimiento logarítmico, de que la magnetización, después de aproximadamente 3 T_{i}, alcanza de nuevo aproximadamente el 95% del valor de partida de la magnetización. Es decir, que después de un intervalo de tiempo de 3 T_{i}, se puede alcanzar una nueva transferencia de energía efectiva a través de la resonancia magnética. Por lo tanto, la fijación del tipo de repetición de la resonancia magnética en el triple del tiempo de relajación de la rejilla magnética del cuerpo o de la parte del cuerpo a tratar es idealmente típica para el objeto de la presente invención, pero no forzosamente, de manera que también son concebibles otras frecuencias. Además, a través de esta fijación se puede conseguir inmediatamente un efecto biológico positivo. En oposición al estado de la técnica, no es necesario ya determinar a través de tratamientos previos extensivos de una manera más o menos selectiva la frecuencia, que alcanza un efecto biológico. Puesto que la resonancia magnética se puede realizar tanto para moléculas en forma de gas como también para moléculas que se encuentran en solución y para moléculas incorporadas sólidas, de una manera más ventajosa también los tiempos de relajación de la rejilla magnética correspondientes o bien los tiempos de relajación de la rejilla magnética que son necesarios para el tratamiento son accesibles a través de mediciones.

Por lo tanto, el dispositivo para el tratamiento con campos magnéticos comprende otro sistema de bobinas. El eje de este sistema de bobinas está de una manera preferida tanto perpendicularmente al eje del imán como también al eje del primer sistema de bobinas. Este sistema de bobinas se utiliza como sistema de bobinas de detección. En este caso, antes del comienzo del tratamiento con las bobinas de detección se puede llevar a cabo de una manera mucho más ventajosa, por ejemplo en el marco de una medición de eco resonancia, la determinación del tiempo de relación de la rejilla magnética T_{i}, por medio del cual, como ya se ha descrito anteriormente, se puede establecer la frecuencia de la repetición.

Además, en una configuración positiva del objeto de la invención, se puede asociar a éste una instalación de evaluación, que posibilita determinar el parámetro T_{i} necesario a partir de la medición de eco resonancia representada anteriormente. Si se prepara, además, también la bobina de detección ya descrita, entonces se puede llevar a cabo en el lugar la frecuencia de repetición para la resonancia magnética directamente y de una manera muy selectiva para el cuerpo a tratar o para la parte del cuerpo a tratar. Es decir, que no son necesarios ya términos de tratamiento, que solamente sirven para la localización de una "frecuencia de actuación" posible. No obstante, también en una forma de realización simplificada, esta instalación puede servir solamente para el alojamiento y la preparación de valores ya determinados o bien deducibles a partir de la literatura para 3 T_{i} u otros parámetros, como por ejemplo el campo magnético B_{0}, el campo alterno B_{1} o la frecuencia Larmor f_{0} u otros parámetros correspondientes, para establecer de esta manera las condiciones, en las que se puede realizar el tratamiento por medio de la resonancia magnética.

Es también muy ventajoso que la electrónica de control comprenda una instalación de medición, que está en condiciones de medir, por ejemplo a través de bobinas de detección instaladas, como se han descrito ya anteriormente, la energía que es cedida en el transcurso de una secuencia de resonancias magnéticas nucleares al tejido o bien a la parte del cuerpo a tratar. De una manera muy sencilla se establece runa relación de este tipo, a través de la cual se puede representar la dependencia del resultado del tratamiento y la "dosis de energía" cedida al cuerpo. Los registros correspondientes se pueden utilizar especialmente para establecer determinadas "dosis de energía" para determinadas aplicaciones. Pero, además, también es posible utilizarlas para la supervisión del desarrollo de la enfermedad. Es evidente para el técnico que tales registros se pueden emplear también de otras múltiples maneras.

En el caso ideal, en el caso de la resonancia magnética es suficiente irradiar una frecuencia discreta, a saber, la llamada frecuencia Larmor, de un campo alterno, para abatir en el sentido clásico la magnetización macroscópica o bien para conseguir una transición energética correspondiente. En la práctica, no se puede conseguir una frecuencia discreta de este tipo. Además, hay que contar con que el campo magnético aplicado no es homogéneo y, además, también dentro de las zonas, que son tratadas con resonancia magnética, se producen inhomogeneidades debidas a los desplazamientos químicos, de manera que los espines no preceden en fase con una frecuencia Larmor unitaria. No obstante, para abatir el mayor número posible de espines, el campo alterno magnético, generado por el sistema de bobinas según la invención, comprende de una manera más ventajosa una pluralidad de componentes de Fourier definidas.

En un desarrollo positivo del dispositivo según la invención, el imán está constituido por una disposición de bobinas de Helmholtz. Las bobinas de Helmholtz se caracterizan especialmente porque están en condiciones de generar campos magnéticos homogéneos esencialmente constantes. Además, ofrecen la ventaja de que con ello se puede realizar de una manera sencilla un desplazamiento de campo. Este desplazamiento de campo se puede realizar, por una parte, a través de la modificación de la corriente que fluye a través de las bobinas o, por otra parte, superponiendo un campo magnético adicional al campo de Helmholtz a través de otra bobina. Por lo tanto, con una pareja de bobinas de Helmholtz es posible realizar de una manera sencilla una resonancia magnética nuclear a través del desplazamiento de campo.

No obstante, en la práctica, se ha podido mostrar que en un desarrollo muy ventajoso de la invención, no es forzosamente necesaria una disposición de bobinas de Helmholtz, como se ha descrito anteriormente. Para la resonancia nuclear realizada para fines de tratamiento, es suficiente, por ejemplo, que se utilice un imán de ferrita dura para la generación del campo magnético. Puesto que también se pueden emplear imanes más sencillos, es posible fabricar el dispositivo según la invención de una manera esencialmente más favorable y, por lo tanto, aplicar el tratamiento con el dispositivo según la invención a un círculo grande de pacientes. En este contexto, se ha podido mostrar de una manera más ventajosa que intensidades del campo magnético de aproximadamente 22 Gau\beta con una desviación en el campo de hasta aproximadamente \pm 0,6 Gau\beta son suficientes para los fines de tratamiento de la presente invención.

Esto es posible, entre otras cosas, porque al campo comparativamente muy oscilante se puede superponer, por medio de una bobina auxiliar, un campo auxiliar variable adicional. Este bobina adicional es controlada por medio de una instalación de control de tal forma que la resonancia magnética nuclear, en el caso de un campo alterno magnético irradiado con frecuencia constante, se realiza en el procedimiento de paso adiabático rápido. El paso adiabático se basa, entre otras cosas, en un desplazamiento del campo magnético generado a través del imán. En este caso, en una forma de realización posible, se superpone, es decir, se amplifica en primer lugar constructivamente el campo magnético del imán a través del campo magnético de una bobina auxiliar y se superpone, es decir, se debilita con efecto de compensación al final de una secuencia de resonancia. Esto significa que durante una secuencia de resonancia se realiza una caía constante del campo magnético del imán. La caída del campo magnético posee de una manera preferida la forma de un diente de sierra. No obstante, en el caso de paso adiabático hay que procurar que la variación del campo no se realice demasiado rápidamente. En efecto, si se consideran los campos magnéticos o bien la magnetización en el sistema de referencia giratorio con frecuencia Larmor, entonces se reconoce que en virtud de la superposición de los campos dentro de este sistema de referencia giratorio, se obtiene otro movimiento Larmor de una magnetización adicional, que está superpuesta al movimiento generado a través del campo magnético. A través de la modificación del campo, esta magnetización adicional en el sistema de referencia giratorio modifica su dirección, puesto que se alinea en el campo magnético que resulta a partir de la superposición. No obstante, esto solamente tiene lugar sin transmisión de energía, es decir, adiabáticamente, cuando se lleva a cabo con suficiente lentitud la modificación del campo magnético. Con ello es posible de una manera muy ventajosa y de coste favorable acceder a todas las partes del cuerpo que se encuentran en la zona activa a través de la resonancia magnética y conseguir un intercambio de energía esencialmente optimizado, puesto que a través del desplazamiento del campo magnético, a pesar de la desviación posible en la densidad del campo, los espines están expuestos a un campo magnético adecuado, de manera que se puede obtener en cualquier caso una resonancia con la frecuencia Larmor irradiada transversalmente.

Además, está en el marco de la invención no sólo realizar la resonancia magnética, como se ha descrito anteriormente, a través de un desplazamiento del campo, sino realizar esto también a través de un puro desplazamiento de la frecuencia o hacer que se realice la transferencia de energía de la resonancia magnética por medio de un desplazamiento combinado de campo y frecuencia. De esta manera no se excluye un paso adiabático rápido.

A continuación se describe en detalle la invención con la ayuda de formas de realización preferidas y con referencia al dibujo que se adjunta.

En este caso:

La figura 1 muestra una representación en perspectiva de una disposición posible de campos magnéticos y bobinas.

La figura 2 muestra una representación en perspectiva de otra disposición según la invención de campos magnéticos y bobinas.

La figura 3 muestra un diagrama de bloques, que representa de forma esquemática los grupos funcionales en el caso de un empleo de un dispositivo según la invención para el tratamiento de campos magnéticos.

En la figura 1 se muestra una representación esquemática de una disposición preferida de bobinas e imanes, respectivamente, de un dispositivo según la invención. El sistema de coordenadas representado a la derecha de la disposición debe ilustrar la posición espacial de las bobinas individuales. En este caso, perpendicularmente al eje-z, es decir, perpendicularmente a la vertical están dispuestos dos polos de un imán permanente 1. Las líneas de campo del campo magnético generado a través del imán permanente se extienden paralelamente al eje-z. Los dos polos 1 del imán están distanciados entre sí y forman de esta manera un espacio intermedio 2. El espacio intermedio es la llamada zona activa 2, en la que los campos magnéticos o bien la resonancia magnética realizada despliegan su actuación sobre el cuerpo biológico 3. A través del imán permanente 1 se genera de una manera preferida un campo magnético de B_{0} = 22 Gau\beta, pudiendo tolerarse una desviación de la densidad del campo de aproximadamente \pm 0,5 Gau\beta, con relación a la densidad de campo en el marco del paso adiabático rápido. Además, a partir de la figura 1 se puede deducir que al imán permanente 1 está asociada una bobina auxiliar 4. La bobina auxiliar 4 sirve, durante la realización de la resonancia magnética, para superponer al campo magnético esencialmente constante un campo magnético variable para llevar a cabo un desplazamiento del campo en el marco del paso adiabático. Perpendicularmente al eje-z o bien a las líneas de campo del imán permanente, es decir, a lo largo del eje-x, está dispuesto un sistema de bobinas de emisión 5. Las bobinas de emisión 5 generan un campo alterno magnético. Durante el paso adiabático, este campo alterno es ajustado a una frecuencia Larmor esencialmente fija de un cuerpo biológico a tratar. Como se representa en la figura 1, se emplea otro sistema de sistema de bobinas 6. este sistema de bobinas 6 se puede utilizar, por una parte, por ejemplo, en el marco de mediciones de eco resonancia para la determinación del tiempo de relajación de la rejilla magnética Ti del cuerpo biológico a tratar y, por otra parte, también para la determinación de la energía, que es cedida a través de una secuencia de resonancias magnéticas al objeto biológico en la zona activa 2.

A partir de la figura 2 se puede reconocer otra bobina preferida o bien disposición de campo magnético del dispositivo según la invención. Frente a la figura 1, el campo magnético B_{0} no se genera a través de un imán permanente 1, sino a través de una pareja de bobinas Helmholtz 7. A través del empleo de bobinas Helmholtz en el marco de esta forma de realización se puede prescindir de la bobina auxiliar 4 de la figura 12. El desplazamiento de campo a realizar en el marco de un paso adiabático rápido posible se puede conseguir a través de una variación adecuada de la corriente de las bobinas.

A partir de la figura 3 se puede deducir un diagrama de bloques, que muestra de forma esquemática los grupos funcionales de un dispositivo de tratamiento, en el que se emplea, a modo de ejemplo, un dispositivo según la invención para el tratamiento con campos magnéticos. En el marco de este ejemplo de realización, el dispositivo comprende un llamado lector de tarjetas 8, que es adecuado para el registro y para el reconocimiento de tarjetas de chips equipadas con bandas magnéticas y/o con chips de memoria que se pueden describir, como se expiden, por ejemplo, hoy en día habitualmente por las compañías de seguros de enfermedad ya a los pacientes. De esta manera, el presente dispositivo está en condiciones de registrar de forma automática informaciones sobre pacientes o bien para el tratamiento de pacientes y de conducirlas a un procesamiento posterior en el marco del dispositivo según la invención. Tales datos pueden ser, entre otros, una historia sobre el desarrollo del tratamiento anterior, datos sobre la duración del tratamiento, el número de los tratamiento prescritos o pagados, indicaciones individuales sobre la intensidad del tratamiento y, lo que es muy importante, la frecuencia de repetición con la que debe realizarse la aplicación de la resonancia magnética. En este caso, el técnico, que trabaja en el campo, comprende fácilmente que la transmisión de datos o bien la autorización de acceso descritas se pueden realizar también de otra forma. Por lo tanto, es posible también, por ejemplo, una trasmisión desde el puesto central, por medio de interfaces adecuadas y conocidas por el técnico.

Los datos leídos son transmitidos entonces a un control de microcontrolador 9, que comprende también todas las instalaciones de control. La instalación de microprocesador controla, entre otras cosas, el proceso de resonancia magnética, la frecuencia de repetición, o bien la secuencia de otros procesos de absorción magnética y su actividad. Además, con la instalación de microcontrolador 9 conocida, en el caso de tratamiento de varias partes del cuerpo o de una zona corporal por medio de la instalación, se puede controlar también el avance de un lecho de tratamiento dentro de la zona activa 2 (figura 1) del dispositivo según la invención. Por ejemplo, en la figura 3 se representa la conexión del control de microcontrolador con el generador funcional 10 según la invención. El generador funcional 10 genera, entre otras cosas, en los circuitos oscilantes correspondientes frecuencias adecuadas para la generación definida de resonancias magnéticas nucleares, que son controladas y supervisadas a través de la instalación de microcontrolador. Además, el dispositivo según la invención comprende una representación 11, a través de la cual, por ejemplo el paciente o una persona de vigilancia puede supervisar con exactitud el procedo del tratamiento de resonancia magnética nuclear.

Claims (11)

1. Dispositivo para la utilización para el tratamiento terapéutico de una parte de un cuerpo biológico (3) que se encuentra en una zona activa (2) con campos magnéticos, que comprende un imán (1, 4, 7) para la generación de un campo magnético y un sistema de bobinas de emisión (5) para la generación de un campo alterno magnético perpendicularmente al campo magnético, pudiendo generarse por medio del dispositivo resonancias magnéticas nucleares dentro del cuerpo biológico (3) a tratar, caracterizado por

otro sistema de bobinas (6), que se puede utilizar como sistema de bobinas de detección y por una electrónica de control (9), que comprende una instalación de medición, a través de la cual se puede medir la energía cedida a través de la resonancia magnética nuclear al tejido o bien a la parte del cuerpo a tratar.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque

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la electrónica de control (9) está configurada para la activación del imán (1, 4, 7) y del sistema de bobinas de emisión (5) para la generación de una resonancia magnética nuclear en al menos una parte de un cuerpo biológico (3) y

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el dispositivo comprende una instalación para la activación repetida de la electrónica de control (9) para la generación de una secuencia de resonancias magnéticas nucleares.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la secuencia de resonancias magnéticas nucleares, generada a través de la instalación para la activación repetida de la electrónica de control (9), se puede determinar por medio del tiempo de relajación de la rejilla de resonancia T_{i} de una parte del cuerpo biológico (3) y presenta con preferencia una frecuencia de repetición de aproximadamente 3T_{i}.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el campo alterno magnético, generado a través del sistema de bobinas de emisión (5), comprende componentes de Fourier definidos.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el eje del otro sistema de bobinas está configurado perpendicularmente al campo magnético del imán (1, 4, 7) y perpendicularmente al eje del sistema de bobinas de emisión (5) para la generación de un campo alterno.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la electrónica de control (9) comprende una instalación de evaluación, por medio de la cual se puede determinar el tiempo de relajación de la rejilla magnética T_{i}.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el imán (1, 4) comprende una bobina de Helmholtz (7).

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el imán (4, 7) comprende un imán de ferrita dura (1).

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el campo magnético del imán (1, 4, 7) puede presentar una desviación de hasta aproximadamente \pm 0,5 Gau\beta.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el imán (1, 7) presenta una bobina auxiliar (4) adicional para la generación de un campo auxiliar magnético y el campo auxiliar se superpone al campo magnético del imán (1, 7).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque la electrónica de control (9) comprende una instalación de control para la activación de la bobina auxiliar (4).