AT318761B - Verfahren zum Ausmessen von Feldern ionisierender Strahlung in Form von Isodosen sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Ausmessen von Feldern ionisierender Strahlung in Form von Isodosen sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens

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AT318761B
AT318761B AT198973A AT198973A AT318761B AT 318761 B AT318761 B AT 318761B AT 198973 A AT198973 A AT 198973A AT 198973 A AT198973 A AT 198973A AT 318761 B AT318761 B AT 318761B
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    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2964Scanners

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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausmessen von Feldern ionisierender Strahlung in Form von
Isodosen mit einer in einem Wasserphantom, durch welches ionisierende Strahlung geführt wird, angeordneten
Messsonde, welche in Mäanderform durch das Wasserphantom bewegt wird. 



   In der medizinischen Geschwulst- (Krebs-) Behandlung durch ionisierende Strahlung   (z. B.   Röntgenstrahlen,
Elektronen usw. ) ist für eine entsprechende therapeutische Dosierung eine genaue dosimetrische Beschreibung des
Bestrahlungsfeldes unerlässlich. Der zu bestrahlende Herd soll möglichst im Bereich der maximalen Dosis liegen und es ist daher für den Therapeuten bei der Wahl der günstigsten Bestrahlungsparameter von grossem Vorteil, wenn er das Bestrahlungsfeld im Patienten in Form von Isodosen gekennzeichnet hat. Isodosen sind Linien, die die Punkte gleicher Strahlendosis in einem Strahlenfeld verbinden.

   Zur Gewinnung der   lodosen   wird der Patient durch ein gewebeäquivalentes Phantom ersetzt und in diesem bei den vorgewählten Bestrahlungsparametern (Strahlenenergie, Feldgrösse, Abstand von der Strahlenquelle, Filter, Feldausgleich usw.). Das Strahlenfeld experimentell punktförmig ausgemessen. Als Material für gewebsäquivalente Phantome sind besonders Wasser und eine Reihe von Kunststoffen geeignet. Auf Grund von vielen Messpunkten kann schliesslich das Bestrahlungsfeld durch Isodosen beschrieben und gezeichnet werden. Alle bekannten händischen Verfahren zur Gewinnung von
Isodosen sind sehr zeitraubend und mühsam. In der Bestrahlungsplanung, wie sie für moderne Bestrahlungsgeräte unerlässlich ist, werden als Grundlage besonders die Isodosenpläne von sogenannten Stehfeldern in den verschiedenen zur Anwendung kommenden Modifikationen benötigt.

   Es lag daher nahe, die Ausmessung wie auch die Zeichnung von Isodosenplänen zu automatisieren. Die bisher verwendeten automatischen Verfahren haben entweder mittels aufwendiger komplizierter Steuerung die verwendete Messsonde auf Linien gleicher
Dosisleistung geführt und mit einem entsprechenden, elektrisch gekoppelten Schreibsystem die Isodosenkurven gleich gezeichnet, oder es wurde die Messsonde auf vorgegebenen Bahnen geführt, die jeweiligen Messwerte punktweise erfasst, gespeichert und nach Verarbeitung durch elektronische Rechner zur Aufzeichnung in Form von Isodosen gebracht.

   Das erste Verfahren leidet u. a. meist durch Synchronisationsschwierigkeiten (Sonde-Schreiber), wie auch unter Übersteuerung beim Nachfahren, so dass die Kurven nachträglich geglättet werden müssen, als auch durch einen erhöhten Zeitaufwand, da die einzelnen Isodosen nur nacheinander gezeichnet werden können. Beim zweiten Verfahren ist der kostspielige Einsatz von Computern notwendig, als auch die langen Integrationszeiten im Bereich ausserhalb des Nutzstrahlungsfeldes störend, da meist die Ortsdosis als Messgrösse verwendet wird. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das von der über ein Gestänge mit einem magnetisch betätigten Druckersystem starr verbundenen Messsonde gelieferte, der Ortsdosisleistung proportionale, vorzugsweise elektronisch verstärkte Signal einer der Anzahl der gewünschten Isodosen entsprechenden Reihe von auf die entsprechenden Isodosenniveaus eingestellten elekronischen Vergleichsgliedern zugeführt wird, die bei Übereinstimmung der Grösse des Messsignals mit dem eingestellten Isodosenniveau einen Impuls an das Druckersystem weitergeben. 



   Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist ein Wasserphantom auf, über welchem eine Einrichtung zum Führen einer Messsonde, an sich bekannter Bauart, längs einer mäanderförmigen Bahn angeordnet ist und ist gekennzeichnet durch ein magnetisch betätigtes Druckersystem welches durch ein Gestänge mit der Messsonde starr verbunden ist und seinerseits auf eine Druckbühne einwirkt, ferner durch die zur Verstärkung des Messsignals erforderlichen elektronischen Verstärker und die zur Betätigung des Druckersystems erforderlichen elektronischen Vergleichsglieder sowie die entsprechenden Spannungsversorgungen für die elektronischen Einrichtungen. 



   Hiebei wird die Vergleichsspannung für die entsprechenden Isodosenniveaus entweder einer konstanten Hilfsspannung entnommen, falls stationäre Strahlenfelder ausgemessen werden oder vom verstärkten Messsignal einer eigenen Vergleichssonde (Monitorsonde), falls es sich um nicht stationäre Felder handelt. Im Prinzip können beliebig viele Vergleichskreise verwendet und damit Isodosenniveaus erreicht und gedruckt werden, es empfiehlt sich jedoch in Stufen von 5 oder 10% zu einem Niveau, das als 100% definiert wird, einzuteilen. Da das Isodosenfeld der relativen Verteilung im Strahlenfeld entspricht, so ist ein Bezugspunkt "per definitionem" als 100% zu wählen. Dieser Bezugspunkt ist für die verschiedenen Feldparameter allgemein bekannt und definiert.

   Da das Niveau der Vergleichskreise fest eingestellt ist, muss man die Messsonde an den definierten 100% Messpunkt bringen und die   Verstärkungsempfmdlichkeit   so variieren, dass der 100% Kreis genau anspricht, denn damit stimmen relativ dazu alle andern gewählten Niveaus. Ab dieser Bezugspunkteinstellung läuft der Ausdruckvorgang des Messfeldes automatisch ab. Da man aus strahlenschutztechnischen Gründen während der Bestrahlungszeit meist nicht im Messraum sein darf, werden die wesentlichen Bedienungselemente über Kabel von aussen aktiviert. Durch das starre System Drucker-Messsonde erreicht man eine eindeutige Zuordnung   (l : l)   zwischen dem gedruckten Isodosenfeld und dem Strahlenfeld. An allen Punkten, wo die Messgrösse einem eingestellten Isodosenniveau entspricht, wird ein Zeichen   (z. B.   Punkt) gedruckt.

   Im Extremfall können die abgefahrenen Zeilen so eng gewählt werden, dass die einzelnen Punkte fast zu Linien verschmelzen und damit die Isodosen eindeutig erkennen lassen. 



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Fig. l zeigt das Blockschaltbild der verwendeten Elektronik für die Verarbeitung des Messsignals, um durch einen geeigneten 

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 Stromimpuls den Druckmagnet zum Ansprechen zu bringen. Fig. 2 zeigt das elektrische Blockschaltbild für die Sondenführung, die insbesondere automatisch mäandrierend sein kann. Fig. 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit Wasserphantom, Sondenführung, Druckerbühne sowie den erforderlichen elektronischen Einheiten zur Verarbeitung und Fernanzeige des Messsignals und Fernsteuerung der Sondenführung. Fig. 4 und 5 zeigen Isodosenfelder von Strahlungsfeldern, die mit der beschriebenen Vorrichtung gedruckt wurden. 



   Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. l wird das Signal der Messsonde --1-- über einen Bereich-Schalter 
 EMI2.1 
    einem Operationsverstärker-3-zugeführt,--7--   verbunden ist. Die Anzahl der   Kippkreise--7--entspricht   der maximal möglichen Isodosenzahl. Durch   Schalter --8-- können   die verschiedenen Kippkreise --7-- wahlweise zu- oder abgeschaltet und damit die gewünschte Isodosenzahl gewählt werden. Durch einen   umschalter --9-- wird   über einen Einstellregler--10--das Vergleichssignal, das entweder einer konstanten Hilfsspannung oder aus einem 
 EMI2.2 
 erzeugt. Die Einheiten-2 bis 11 und 14 bis 19-befinden sich in einem Metallgehäuse (18 X 22 X 30 cm) und bilden die   Zentraleinheit-Z- (Fig. 3).   



   Eine Fernanzeigeeinheit gestattet wahlweise das Messsignal oder das Monitorsignal oder die konstante Hilfsspannung für die Vergleichniveaus während des Betriebes digital zu messen. Die   Digitalanzeige --20-- ist   gemeinsam mit der Fernbedienung --21-- für die Rückkopplungsglieder, die mittels Servomotoren verstellt werden, in einer eigenen Fernanzeigeeinheit--FA--, die dadurch ausserhalb des Strahlenanwendungsraumes --S-- (Fig. 3) aufgestellt werden kann, untergebracht. Für die Sondensteuerung zeigt Fig. 2 ein 
 EMI2.3 
 -23--,- erfolgen, wobei einerseits über eine Einheit für konstante   Geschwindigkeit --26a-- die   Drehzahl bestimmt wird und anderseits die   Richtungsumschaltung-28-aktivierbar   ist.

   In der Richtungsumschalt-   einheit--28--sind   Endschalter integriert, die vor Auflaufen der Sonde auf die Phantomwand die Stromzuführung des jeweiligen Motors--24, 25--unterbrechen und damit die Sondenbewegung stoppen bzw. erst nach einer Richtungsumschaltung von der   Direktsteuerung --30-- aus   eine weitere Sondenbewegung gestatten. Für die Bestimmung der Sondenposition werden elektrische Ortsgeber --31,32-- verwendet, die durch mechanische Kopplung an die Antriebsteile der Motore-24, 25--verstellt werden. Die Einheiten   - 22   bis 32-befinden sich in einem Schaltbordkästchen (--Sch--, Fig. 3), das direkt an das Phantom bzw. das mechanische Führungssystem angebaut ist.

   Da die Bedienung der Steuerung für die Sondenführung von einem strahlensicheren Ort (--SO--, Fig. 3) zu erfolgen hat und man meist im Strahlenanwendungsraum (--S--, Fig. 3) bei Betrieb nicht verweilen darf, ist eine   Fernbedienung-FB--,   die auch die Mäanderautomatik   --33--   enthält, angeschlossen. Die   Fembedienung--FB--enthält   eine Drehzahlfernregelung-Einheit 
 EMI2.4 
 den elektrischen Signalen der Ortsgeber --31, 32--betrieben wird und mechanisch die elektrischen Kontakte der Feldbegrenzung--37--aktiviert, wodurch bei eingeschaltetem   Mäanderschalter--38--die     Mäanderautomatik--33--die   Sondensteuerung übernimmt.

   Die   Mäanderautomatik-33-wirkt   über die 
 EMI2.5 
 

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    --30-- aufPositions fern anzeige --36--,   die   Feldbegrenzung-Einheit--37--aktiviert,   die über den Mäanderschalter   --38-- auf   die   Mäanderautomatik--33--wirkt,   wodurch kurz der   Motor--25--für   den Mäanderschritt eingeschaltet und gleichzeitig die Drehrichtung des Motors --24-- für die Querbewegung umgepolt wird. 



   Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird die   Strahlung--R--in   ein Wasserphantom-39-geführt, über dem eine Vorrichtung zum Führen der   Messsonde--l--angebracht   ist, wobei mit der Sonde   --l-- durch   ein Gestänge --40-- starr ein Druckersystem--12--verbunden ist, das auf eine seitlich vom Phantom angeordnete   Druckbühne--41--einwirken   kann. 



   Das   Phantom--39--besteht   aus einem mit Wasser gefüllten kubischen Plexiglasgefäss von 40 cm 
 EMI3.1 
 aufgesetzt und darauf der mechanische Führungsaufbau für die   Sonde--l--montiert.   Auf diesem Rahmen   --43--   sind die Lagerböcke --44-- für die   Führungsstangen--45--und   die Antriebsgewindespindel 
 EMI3.2 
 --45-- bestehenGewindespindel--46--kugelgelagert ist. Zum Antrieb der   Spindel --46-- werden   Gleichstromnebenschlussmotore-24, 25-- in Verbindung mit einem geräuscharmen Schneckengetriebe verwendet. Durch ein bronzenes Muttergewinde wird eine Plattform, die aus zwei Aluquadern besteht, die mittels Kugelbüchsen auf den Führungsstangen --45-- gelagert sind durch die Gewindespindel--46--verschoben.

   Das erste System ist seitlich in Strahlrichtung--R--am Rahmen--43--angeordnet und auf seiner Plattform sind die   Lagerböcke--47--für   das zweite System angeschraubt, mittels dem eine   Plattform--48--senkrecht   zur 
 EMI3.3 
 ein besseres Druckbild zu erhalten, ist die Druckbühne--41--mit einem 0, 1 cm starken PVC-Belag überzogen. Damit die Plattformen nicht gegen die   Lagerböcke --44, 47-- am   Ende der Führungssysteme auflaufen können, sind Mikroschalter--51--vorgesehen, die die Stromzuführung der Antriebsmotore--24, 25unterbrechen und damit feldbegrenzend wirken. Die Motore--24, 25--sind auf Grundplatten, die an die   Lagerungsböcke --44, 47-- am   Ende der Gewindespindeln--46--angeschraubt sind, befestigt und mittels flexiblen Kupplungen mit diesen verbunden.

   Für die Aufnahme der elektrischen Steuerelemente ist ein kleines   Schaltbordkästchen--Seh--vorgesehen,   das über dem   Motor--25--für   die Tiefenverstellung an dessen Grundplatte befestigt ist. Ein normales dreipoliges   Netzkabel--52--mit   einem Schuko-Stecker verbindet dieses Schaltbordkästchen --Sch--, das zur Direktsteuerung der Sonde --1-- vom Phantom --39-- aus dient, mit dem Stromnetz. Mit diesem Schaltbord --Sch-- am Phantom --39-- ist über ein zwölfpoliges, 10 m langes Kabel --53--. die Fernbeding --FB-- verbunden, mit der die Sondenführung fernbedient 
 EMI3.4 
 Ionisationskammer von der Fa. PTW verwendet. Die Kammer ist über ein 2 m langes abgeschirmtes Kabel   --54--   direkt mit der Zentraleinheit--Z--verbunden und wird von dieser mit der stabilisierten Messspannung versorgt.

   Die Anordnung nach Fig. 3 zeigt den Messaufbau für staionäre Strahlenfelder und deshalb konnte in der schematischen Darstellung die Monitorsonde--13--weggelassen werden. Die Zentraleinheit 
 EMI3.5 
 zwischen Zentraleinheit --Z-- und Fernanzeige --FA--, ist es möglich, diese voneinander räumlich zu trennen und in einem strahlensicheren Fernbedienungsraum--SO--, von dem alles fern überwacht und bedient werden kann, unterzubringen. Die Zentraleinheit--Z--wird meist im Strahlenanwendungsraum--S-bleiben müssen, da durch eine kurze Kabelverbindung zur   Sonde--l--die   Eingangsimpedanz kleingehalten werden kann und man dadurch günstigere elektronische Verstärkungsbedingungen erhält. Die Fig. 4 und 5 zeigen Isodosen von   Strahlenfeldem,   die mittels der beschriebenen Vorrichtung gedruckt werden.

   Es handelt sich dabei um die Felder an einem Co-60-Bestrahlungsgerät, dessen Strahlung als stationär angenommen werden darf. Fig. 4 zeigt ein Feld der Grösse 6 X 6 cm bei einem Quellen-Phantomabstand von 60 cm, das durch ein Keilfilter --59-- (Keilwinkel 17,5 ) aus Blei abgedeckt ist. Fig. 5 zeigt ein 10 X 10 cm Feld im gleichen 
 EMI3.6 


Claims (1)

  1. --60-- ausPATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Ausmessen von Feldern ionisierender Strahlung in Form von Isodosen mit einer in einem Wasserphantom, durch welches ionisierende Strahlung geführt wird, angeordneten Messsonde, welche in EMI4.1 über ein Gestänge mit einem magnetisch betätigten Druckersystem starr verbundenen Messsonde gelieferte, der Ortsdosisleistung proportionale, vorzugsweise elektronisch verstärkte Signal einer Anzahl der gewünschten Isodosen entsprechenden Reihe von auf die entsprechenden Isodosenniveaus eingestellten elektronischen Vergleichsgliedern zugeführt wird, die bei übereinstimmung der Grösse des Messsignals mit dem eingestellten Isodosenniveau einen Impuls an das Druckersystem weitergeben.
    2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Wasserphantom, über welchem eine Einrichtung zum Führen einer Messsonde längs einer mäanderförmigen Bahn angeordnet ist, EMI4.2 zur Verstärkung des Messsignals erforderlichen elektronischen Verstärker (3, 6) und die zur Betätigung des Druckersystems (12) erforderlichen elektronischen Vergleichsglieder (7) sowie die entsprechenden Spannungsversorgungen (19,23) für die elektronischen Einrichtungen. EMI4.3 Vergleichsglieder (7) entweder mit einer konstanten Hilfsspannung oder mit der von einer im Strahlungsfeld angeordneten Vergleichssonde (13), nach entsprechender Verstärkung gelieferten Spannung auf die gewünschten Isodosenniveaus einzustellen sind. EMI4.4 Geschwindigkeit der Sondenbewegung in Abhängigkeit vom Gradienten des Sondensignals automatisch geregelt wird.
    EMI4.5 Einrichtungen zur Fernsteuerung der Antriebsmotoren (24,25) hinsichtlich ihrer Drehrichtung und ihrer Geschwindigkeit vorgesehen sind. EMI4.6 Ferneinstellung des Messfeldes ein elektrisches Messinstrument mit zwei verstellbaren Kontaktmarken vorgesehen ist, dessen Anzeige der jeweiligen Sondenposition entspricht und bei übereinstimmung des Anzeigewertes mit EMI4.7 Verstärkerstufe für das Sondensignal direkt an die Sonde (1) angebaut wird und mit dieser durch das Phantom (39) mäandrierend bewegt wird.
AT198973A 1973-03-07 1973-03-07 Verfahren zum Ausmessen von Feldern ionisierender Strahlung in Form von Isodosen sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens AT318761B (de)

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