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Die Erfindung betrifft einen Bestrahlungsapparat für medizinische Zwecke, der im Inneren einer mit einer
Strahlenaustrittsöffnung versehenen, strahlenundurchlässigen Schutzhülle eine Kapsel enthält, welche eine
Gammastrahlenquelle einschliesst, und zwischen dieser Gammastrahlenquelle und der Strahlenaustrittsöffnung mindestens zwei Filter aufweist.
In vielen Fällen von schweren Krankheiten nimmt man die in einer lokalen Bestrahlung des Kranken be- stehendeRadiotherapie zuHilfe. mittelsX-Strahlen odermitvon einer radioaktiven Quelle kommenden Gamma- strahlen, um die durch die Krankheit erfassten Zellen zu zerstören. Immerhin können diese Behandlungen mit
X-Strahlen oder Gammastrahlen gefährlich sein, denn die den kranken Teil umgebenden gesunden Gewebe können oft auch erfasst und zerstört werden.
Zur Zeit ist die Radiotherapie ein Behandlungsmittel zur Zerstörung der Zellen, gestattet aber nicht, kranke Zellen zu heilen.
Bei den zur Radiotherapie verwendeten Bestrahlungsapparaten sind die von radioaktiven Stoffen gebildeten
Strahlungsquellen in einem aus Schwermetall hergestellten Gehäuse untergebracht. Durch eine Öffnung im strahlenabschirmenden Gehäuse werden die Strahlen auf zu bestrahlende bzw. kranke Gewebeteile gerichtet.
Zur Regelung der Intensität bzw. der Grösse des Brennfleckes werden Blenden bzw. Filter verwendet.
Ziel der Erfindung ist es, durch die Anordnung von bestimmten Filtern in der Strahlenaustrittsöffnung bzw. zwischen Strahlenquelle und Gewebe die ausgesandte Strahlung spezifisch zu verändern und dadurch eine be- sonders vorteilhafte und spezielle therapeutische Wirkung einer Bestrahlung zu erzielen.
Dies wird bei einem Bestrahlungsapparat der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das erste Filter aus einem Gemisch aus erdalkalischen Elementen, Halbmetallen und Elementen mit einem höheren Atomgewicht als 100 bzw. aus diese Metalle bzw. Elemente enthaltenden Verbindungen, insbesondere Oxyde, Fluoride, Karbonate und Sulfate, besteht, dass das zweite Filter von einem Gemisch von metallischen und/oder halbmetallischen Spurenelementen, von Elementen, welche der 6. Periode des periodischen Systems angehören und von den Elementen, die auf Helium in der 8. Gruppe des periodischen Systems (Edelgase) folgen, in Form einer flüssigen Lösung gebildet ist und dass in unmittelbarer Nähe des ausstrahlenden Endes des Apparates eine Neutronenquelle angeordnet ist.
Mit dieser durch geeignete Filter dosierten und spezifisch veränderten Neutronen- und Gammastrahlung ist es nunmehr möglich, im Gegensatz zu den bisherigen Bestrahlungsverfahren, bei denen ausser den kranken Zellen oft auch diesen Zellen benachbarte gesunde Gewebeteil durch die Strahlung zerstört wurden, kranke Zellen ohne Schädigung gesunder Gewebeteil zu heilen oder zu zerstören. Darüber hinaus können auch noch andere Behandlungserfolge, wie z. B. die Abnahme von Schwellungen erzielt werden.
Die am unteren Ende des Apparates angeordnete Neutronenquelle erhöht die therapeutische Wirkung des Bestrahlungsapparates weiter. Durch die Kombination der in den Filtern entstehenden sekundären Gammastrahlung und der Comptonstrahlung mit der Neutronenstrahlung können die bestrahlten Zellen höchst wirksam beeinflusst bzw. gereizt werden. Die durch die vereinigte Wirkung der durch die Filter veränderbaren Gamma- und Elektronenstrahlung und der Neutronenstrahlung übertrifft die therapeutische Wirkung des erfindungsgemässen Apparates die Wirkung bekannter Apparate beträchtlich. Es ist ferner äusserst praktisch, die Neutronenquelle in demselben Gerät wie die Gammastrahlenquelle unterzubringen, da die Strahlung leicht auf einen Brennpunkt fokussiert werden kann.
Ausserdem ist eine gleichförmige Strahlungsdurchsetzung der zu bestrahlenden Stelle möglich.
Unter den oben erwähnten Halbmetallen werden harte und spröde chemische Elemente verstanden, deren Leitfähigkeit mit steigender Temperatur zunimmt (z. B. Si, Ge, As, Sb, Se, Te, Bi.... ). Dabei sind die Atome im Kristall mit einer relativ kleinen Zahl nächster Nachbarn durch kovalente Bindungen verbunden.
Unter Spurenelemente versteht man diejenigen chemischen Elemente, die in Form ihrer Verbindungen für das pflanzliche und tierische Leben unentbehrlich sind. Im Gegensatz zu den Mineralbestandteilen brauchen sie nur in kleinsten Mengen (Spuren) zugeführt werden (z. B. Fe, As, B, F, J, Co, Cu, Mn, Si, Zn, Al, Pb, Li, Ni, Ag, Sn, V, Ca, CI, Na, Mo).
Als halbmetallisches Spurenelement wäre z. B. Arsen anzusehen.
Die besonders grosse therapeutische Wirkung der spezifisch geänderten Gammastrahlung wird noch verbessert, wenn im zweiten Filter zumindest eines der Elemente Br, Mg, Ti oder Cd enthalten ist.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Innere des Apparates in eine Strahlungskammer und eine lonisierungs- kammer unterteilt ist, wobei die Gammastrahlenquelle im Bereich der Verbindungsstelle dieser beiden Kammern
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längerung der Wand der Strahlungskammer liegt, und einen zylindrischen, unteren Teil aufweist, wobei zwischen dem kegelstumpfförmigen Teil und dem zylindrischen Teil der lonisierungskammer ein als Filter wirkendes dünnesMetallplättchen vorzugsweise aus Magnesium angeordnet ist. Dabei ist das das zweite Filter bildende Gemisch in einer Ampulle enthalten, die auf dem Metallplättchen angeordnet ist.
Die Zeichnungen zeigen schematisch und beispielsweise zwei Ausführungsformen des Bestrahlungsapparates, u. zw. ist Fig. l ein Längsschnitt einer ersten Ausführungsform des Apparates und Fig. 2 ein Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform des Apparates.
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Der inFig. 1 gezeigte Apparat umfasst eine Strahlungskammer --1--, deren oberes Ende durch einen Deckel verschlossen ist. Diese Strahlungskammer-l-weist die allgemeine Form eines Kegelstumpfes mit einem kreisrunden Querschnitt auf. Das untere Ende der Strahlungskammer-l-ist mit dem oberen Ende einer Ionisierungskammer --2,3-- verbunden, welche einen kegelstumpfförmigen oberen Teil --2 --, der die Strahlungskammer-l-fortsetzt und einen unteren, zylindrischen Teil --3-- von geringerem Durchmesser und der Höhe --c-- umfasst.
EineTrägerplatte --4-- ist zwischen denKammern angeordnet und trennt die Strahlungskammer --1-- von der Ionisierungskammer --2,3--. Die Trägerplatte --4-- trägt eine Kapsel --5--, im allgemeinen aus Platin, welche Radium einschliesst. Nur die von diesem Radium ausgestrahlten Gammastrahlen durchdringen die Kap- sel-5-, und die Höhe-h-der Strahlungskammer-l-ist so bemessen, dass die Absorbtion der nach oben ausgestrahlten Gammastrahlen in der in dieser Kammer enthaltenen Luft ausreichend ist, um einen guten Schutz der Benutzer sicherzustellen.
In gewissen Fällen kann eine Glühlampe oder eine andere Wärmequelle --26-- im oberen Teil der Strahlungskammer --1-- vorgesehen sein.
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gegenseitige Wirkung zwischen den von der Radiumquelle ausgestrahlten Gammastrahlen und den in den Filtern enthaltenen Elementen bzw. Verbindungen ein Optimum darstellt.
In einer gewissenEntfernung-a-von der Radiumkapsel --5-- und in einem Querschnitt der Ionisierungskammer --2-- angeordnet befindet sich ein erstes Filter --6--, das aus einem Gemisch aus erdalkalischen Elementen, Halbmetallen und Elementen mit einem höheren Atomgewicht als 100 bzw. aus diese Metalle bzw.
Elemente enthaltendenverbindungen, insbesondere Oxyde, Fluoride, Karbonate und Sulfate in fester Form z. B. in Form eines agglomerierten Pulvers besteht. Dieses feste Filter --6-- wird zwischen zwei Plättchen gehalten und ist mittels Klemmen --7--, die mit der Ionisierungskammer kraftschlüssig verbunden sind, fixiert.
Die Zusammensetzung dieses festen Gammastrahlen-Filters kann die folgende sein :
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<tb>
<tb> Calcium, <SEP> metallisch <SEP> 4- <SEP> 50/0 <SEP>
<tb> Calciumfluorid <SEP> 4-5%
<tb> Titanoxyd <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 40/0 <SEP>
<tb> Bleioxyd <SEP> 6-7%
<tb> Zinkoxyd <SEP> 2-3%
<tb> Calciumcyanid <SEP> 4-5%
<tb> Kaliumbichromat <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 40/0 <SEP>
<tb> Calciumcarbonat <SEP> 6-7%
<tb> Magnesiumoxyd <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 6% <SEP>
<tb> Kieselerde <SEP> bzw.
<SEP> Siliziumdioxyd <SEP> 2-3%
<tb> Kupfersulfat <SEP> 4- <SEP> 5%
<tb> Cadmiumjodid <SEP> 5-6%
<tb> Arsen <SEP> 1-2%
<tb> Bariumoxyd <SEP> 8-10%
<tb> Gips <SEP> in <SEP> Pulver <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4% <SEP>
<tb> Natriumchlorid <SEP> 5-6%
<tb> Eisenoxyd <SEP> 1-2%
<tb> Osmiumoxyd <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 40/0 <SEP>
<tb> Palladiumoxyd <SEP> 8 <SEP> - <SEP> 10%
<tb> Antimonschwefel <SEP> 5-6%
<tb> Natriumcarbonat <SEP> 9 <SEP> - <SEP> 10%
<tb>
die % sind in Gewicht gerechnet.
Am unteren Ende des oberen, konischen Teils der Ionisierungskammer --2-- befindet sich einerseits ein als Filter wirkendes dünnes Metallplättchen-8--, das aus Magnesium bestehen kann, und anderseits in einer mit Hilfe eines Trägers --10-- an der Ionisierungskammer befestigten Ampulle ein zweites Filter-9-, das von einem Gemisch von metallischen und/oder halbmetallischen Spurenelementen, von Elementen, welche der 6. Periode des periodischen Systems angehören und von den Elementen, die auf Helium in der 8. Gruppe des periodischen Systems (Edelgase) folgen, in Form einer flüssigen Lösung gebildet ist. Diese flüssige Lösung kann in destilliertem Wasser 250 mg eines jeden nachstehenden Elementes gelöst umfassen : Eisen, Silber, Kupfer, Gold, Blei, Jod, Brom, Fluor, Calcium, Magnesium, Mangan, Titan, Zink und Cadmium.
Der Abstand --b-- trennt das erste Filter --6-- von dem Metallplättchen-8-.
Am unteren Ende der Ionisierungskammer --2-- befindet sich eine Neutronenquelle --11--. Diese Neutronenquelle --11-- wird im Inneren eines kleinen Behälters --12-- aus Blei mit Hilfe eines Korkstopfens --13-gehalten. Die untere Seite des Bodens des Behälters --12-- ist mit einem Paraffinhäutchen bedeckt.
Am unte- ren Ende des Apparates ist ein sich trichterförmig erweiterndesEndstück --14-- vorgesehen, das den Ausstrahlungssektor des Apparates seitlich begrenzt.
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schiedenen Träger der festen und flüssigen Filter sowie diejenigen der Radiumkapsel und der Neutronenquelle sind derart gewählt, dass sie unter dem Einfluss der ausgesandten Strahlungen keine merkbaren Veränderungen erleiden.
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--15-- undgeht, ebenfalls durch die Bleiumhüllung --15-- gebildet ist, in deren Innerem sich aber eine Korkschicht --16-befindet. Diese Schutzhülle ist nach unten offen, und am unteren Ende mit dem Endstück --14--verbunden.
Ein Deckel --17 -- schliesst sie nach oben ab.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Apparat die folgende Masse auf :
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<tb>
<tb> Höhe <SEP> h <SEP> der <SEP> Strahlungskammer <SEP> 1 <SEP> = <SEP> 70 <SEP> cm
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Strahlungskammer <SEP> = <SEP> 25 <SEP> cm/15 <SEP> cm
<tb> Höhe <SEP> a <SEP> zwischen <SEP> der <SEP> Radiumkapsel <SEP> und <SEP> dem <SEP> Filter <SEP> 6 <SEP> = <SEP> 10 <SEP> cm
<tb> Höhe <SEP> a <SEP> + <SEP> b <SEP> des <SEP> oberen <SEP> Teils <SEP> der <SEP> Ionisierungskammer <SEP> = <SEP> 40 <SEP> cm <SEP>
<tb> Durchmesser <SEP> des <SEP> oberen <SEP> Teils <SEP> der <SEP> Ionisierungskammer <SEP> = <SEP> 15 <SEP> oder <SEP> 9 <SEP> cm
<tb> Höhe <SEP> c <SEP> der <SEP> lonisierungskammer <SEP> in <SEP> ihrem <SEP> zylindrischen <SEP> Teil <SEP> = <SEP> 31 <SEP> cm
<tb> Durchmesser <SEP> des <SEP> zylindrischen <SEP> Teils <SEP> der <SEP>
Ionisierungskammer <SEP> = <SEP> 7 <SEP> cm <SEP>
<tb> Höhe <SEP> des <SEP> Bleibehälters <SEP> 12 <SEP> = <SEP> 8 <SEP> cm <SEP>
<tb> Dicke <SEP> des <SEP> Metallplättchens <SEP> 8 <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> mm
<tb> Dicke <SEP> des <SEP> Filters <SEP> 6 <SEP> = <SEP> l <SEP> cm <SEP>
<tb>
Selbstverständlich sind die oben angeführten Masse beispielsweise gegeben und können verändert werden.
Die Arbeitsweise des beschriebenen Apparates ist die folgende :
Der Apparat sendet einerseits einen gewissen Neutronenfluss, der durch die Neutronenquelle --11-- und den dem Paraffinüberzug und dem Behälterboden aus Blei --12-- zukommenden Absorptionsfaktor bestimmt wird, und anderseits einen Fluss sekundärer Gammastrahlen aus.
Diese sekundären Gammastrahlen entstehen durch eine Reaktion zwischen den einfallenden, vom Radium ausgesandten primären Gammastrahlen und den in den Filtern --6 und 9-- enthaltenen Elementen bzw. dem Metallplättchen --8-- infolge eines Comptoneffekts.
Die Energie der ausgesandten sekundärenGammastrahlen wird durch die Elemente der Filter bestimmt. wäh- rend ihre Intensität durch die Menge des in der Kapsel --5-- enthaltenen Radiums und den Absorptionsfaktor bestimmt wird, der seinerseits durch die Absorption in der Luft und durch die Absorption in den verschiedenen Materialien, die von den Gammastrahlen durchdrungen werden, bestimmt wird.
Die zweite Ausführungsform des Apparates umfasst wie die erste, oben beschriebene Ausführungsform eine Strahlungskammer, deren oberes Ende durch einen Deckel verschlossen und von der Ionisierungskammer durch eine Platte getrennt ist, welche eine Quelle für Gammastrahlen --5-- trägt. Die Ionisierungskammer ist gleichfalls durch ein Metallplättchen in einen oberen und einen unteren Teil getrennt, wobei auf dem Metallplättchen eine Ampulle ruht, welche die das zweite Filter --9-- bildende flüssige Lösung enthält. Das ausstrahlende Ende des Apparates, bei dem die Neutronenquelle --11-- angeordnet ist und das das Endstück --14-- umfasst, ist ebenfalls dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen ähnlich.
Das erste Filter --6-- weist dagegen einen viel grösserenRauminhalt auf, der 400 bis 1000 g des dieses Filter bildenden festen Gemisches aufnehmen kann, das in einem versiegelten, auf dem unteren Teil --19-- der Wand des oberen Teils der Ionisierungskammer befestigten Behälter --18-- enthalten ist.
Es ist auch zu bemerken, dass die Ionisierungskammer durch ein unteres, zylindrisches, auf dem Endstück - 14-fixiertes Rohr-20-, ein kegelstumpfartiges, auf dem oberen Ende des Rohres --20-- befestigtes oder ruhendes Zwischenstück --21-- und ein oberes kegelstumpfartiges Stück --22-- begrenzt wird, dessen unteres Ende in das obere Ende des Zwischenstücks --21-- eingefügt ist.
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Teil --23--,quelle --26--, z. B. einer Glühlampe ausgestattet ist.
Die Sicherheit der mit diesem Apparat arbeitenden Personen ist mit Hilfe einer Schutzhülle gewährleistet, die eine geschlossene Umhüllung und eine Abschirmung umfasst.
Die geschlossene Umhüllung umfasst einen unteren Teil-27-, dessen unteres Ende auf dem Endstück - befestigt ist, während das obere Ende durch einen Ring --28-- mit dem oberen Ende des Teils --23-der Strahlungskammer mechanisch verbunden ist. Ein oberer Teil --29-- dieser auf dem unteren Teil --27-befestigten Umhüllung umgibt den oberen Teil der Strahlungskammer.
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Diese Umhüllung ist vorzugsweise aus Metall insbesondere aus einer Leichtmetallegierung.
DieAbschirmung wird durch einen ringförmigen Behälter --30-- gebildet, der ein leichtes Material --31-- z. B. Kork oder Paraffin enthält. Dieser Behälter ist an seinem oberen Ende auf dem Ring --28-- und auf einem Träger --32-- fixiert, der auf der Aussenwand des Zwischenstücks --21-- an seinem unteren Ende befestigt ist.
Die Höhe dieser Abschirmung ist derart, dass sie mindestens die Quelle der Gammastrahlen --5-- und das Fil- ter --6-- umgibt. Sowohl zwischen der Innenwand des Behälters-30-unddenStrahlungs-undIonisierungs- kammern als auch zwischen ihrer Aussenwand und der Umhüllung --27-- sind Zwischenräume vorgesehen.
Um jede falsche Bedienungsweise auszuschliessen, sind durch einen Draht gebildete Unverletzlichkeitsvor- richtungen --33, 34 und 35-- vorgesehen, deren Enden verbleit sind, um die Trennung des Endstücks --14-und des unteren Teils --27-- der Umhüllung, der unteren und oberen Teile --27, 29-- der Umhüllung und der
Strahlenquelle --5-- von dem unteren Teil --23-- der Strahlungskammer zu verhindern.
Der Apparat weist somit eine hohe Sicherheit für das Bedienungspersonal und infolge seiner Leichtigkeit eine grosse Handlichkeit auf. Dies kommt von der Vermeidung der Schutzhülle aus Blei, was dadurch möglich wird, dass die Strahlung der Quelle aus zwei Zellen von 140 y Ra 226 ohne Zinksulfid besteht und schon in einer
Entfernung von 20 cm nicht mehr gefährlich ist.
Es ist selbstverständlich, dass die Quelle für Gammastrahlen auch von einem andern, radioaktiven Körper als
Radium gebildet sein kann.
Der beschriebene Apparat kann auch eine Zufuhreinrichtung für Sauerstoff in das Endstück --14-- umfassen, wodurch die Bildung von negativen Aero-Ionen ermöglicht wird, welche dann in verschiedenen Therapien An- wendung finden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Bestrahlungsapparat für medizinische Zwecke, der im Inneren einer mit einer Strahlenaustrittsöffnung versehenen, strahlenundurchlässigen Schutzhülle eine Kapsel enthält, welche eine Gammastrahlenquelle ein- schliesst, und zwischen dieser Gammastrahlenquelle und der Strahlenaustrittsöffnung mindestens zwei Filter auf- weist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Filter (6) aus einem Gemisch aus erdalkalischen Ele- menten, Halbmetallen und Elementen mit einem höheren Atomgewicht als 100 bzw. aus diese Metalle bzw.
Elemente enthaltenden Verbindungen, insbesondere Oxyde, Fluoride, Carbonate und Sulfate, besteht, dass das zweite Filter (9) von einem Gemisch von metallischen und/oder halbmetallischen Spurenelementen, von Ele- menten, welche der 6.
Periode des periodischen Systems angehören, und von den Elementen, die auf Helium in der 8. Gruppe des periodischen Systems (Edelgase) folgen, in Form einer flüssigen Lösung gebildet ist und dass in unmittelbarer Nähe des ausstrahlenden Endes des Apparates eine Neutronenquelle (11) angeordnet ist.