AT 393 171BAT 393 171B
Zur medizintechnischen Anwendung der Meßvorrichtung in klinischen Bereichen, wie bei Strahlenbehandlung tumorerkrankter Patienten, besteht die ärztliche Forderung nach Verifikation einer applizierten Ortsdosis, b. z. w. Dosisleistung und Strahlungsenergie im Köiperinneren. Eine grobe angenäherte Kontrolle jener Dosisleistung, welche von einer Strahlungsquelle im Gewebeinneren b. z. w. in Körperhöhlen erzeugt wird, ist derzeit mit 5 miniaturisierten Ionisationsmeßkammem mit flexiblen elektrischen Zuleitungskabeln nur beschränkt möglich. Die Strahlungsenergie kann mit diesen nicht unmittelbar festgestellt werden. Diese Meßkammern arbeiten mit Hochspannung und können durch starke Hochfrequenzfelder, die z. B. bei Linearbeschleunigeranlagen auftreten, beeinflußt werden. Für niedere Photonenenergien (10 kV 100 kV Röntgenstrahlung) gibt es lediglich großflächige "Weichstrahlkammem", die jedoch nicht für Köiperhöhlenmessungen herangezogen werden können, 10 da sie mit mechanisch sehr empfindlichen Kunststoffolien ausgestattet sind.For the medical-technical use of the measuring device in clinical areas, such as in the radiation treatment of patients suffering from tumors, there is a medical requirement for verification of an applied local dose, b. e.g. w. Dose output and radiation energy inside the body. A rough approximate control of that dose rate, which is from a radiation source inside the tissue b. e.g. w. generated in body cavities is currently only possible to a limited extent with 5 miniaturized ionization measuring chambers with flexible electrical supply cables. The radiation energy cannot be determined directly with these. These measuring chambers work with high voltage and can by strong high frequency fields, the z. B. occur in linear accelerator systems can be influenced. For low photon energies (10 kV 100 kV X-rays) there are only large-area " soft-beam combs " which, however, cannot be used for body cavity measurements, 10 since they are equipped with mechanically very sensitive plastic films.
Die zum Stand der Technik gehörenden Meßvorrichtungen gliedern sich in zwei Typen: a) Das Ionisationsereignis wird durch einen Halbleitermeßkopf in eine Leitfähigkeitsmessung umgesetzt, bei der der Meßkopf im Bestrahlungsfeld liegt. Eine galvanische Kopplung von Meßort zur Auswerteelektronik liegt vor. Die Sonden sind entweder durch kurze, starre Nadeln oder Stäbe bzw. Drähte mit der Elektronik verbunden. 15 (CH-PS 327906) oder (FR-PS 2155773). b) Das Ionisationsereignis wird durch einen großen Szintillatorkristall in eine Lichtquantenemissionskaskade umgesetzt, die durch einen starren Lichtleiter weitergeleitet wird (DE-AS 1044292), an dessen zweitem Ende ein Photomultiplier zur Lichtmessung angekoppelt istThe measuring devices belonging to the prior art are divided into two types: a) The ionization event is converted by a semiconductor measuring head into a conductivity measurement in which the measuring head lies in the radiation field. There is a galvanic coupling from the measuring point to the evaluation electronics. The probes are connected to the electronics either by short, rigid needles or rods or wires. 15 (CH-PS 327906) or (FR-PS 2155773). b) The ionization event is converted by a large scintillator crystal into a light quantum emission cascade, which is passed on through a rigid light guide (DE-AS 1044292), at the second end of which a photomultiplier for light measurement is coupled
Diese Meßvorrichtungen haben folgende Nachteile:These measuring devices have the following disadvantages:
Bei den Vorrichtungen der ersten Gruppe ermöglicht die galvanische Kopplung zum Meßort kapazitive und 20 induktive Beeinflussungen durch elektromagnetische Felder z. B. Hochfrequenzfelder bei Beschleunigeranlagen, Magnetfelder bei Röntgenanlagen, Halbleitermeßköpfe für Messungen in kleinen Volumina mit Temperaturkompensation der Meßspannung, benötigen eine großes Volumen zur Abschirmung des Referenzhalbleiters, da sonst die ionisierende Strahlung sowohl auf Meß- als auch auf den Referenzhalbleiter gemeinsam einwirkt 25 Bei den Vorrichtungen der zweiten Gruppe werden starre Lichtleiter verwendet, welche die Anwendung behindern und auch größere Durchmesser aufweisen. Weiters sind teure Photomultipliergeräte und große Szintillatorkristalle als Sensorkopf Bestandteile des Auswertegerätes.In the devices of the first group, the galvanic coupling to the measuring location enables capacitive and 20 inductive influences by electromagnetic fields, e.g. B. High-frequency fields in accelerator systems, magnetic fields in X-ray systems, semiconductor measuring heads for measurements in small volumes with temperature compensation of the measuring voltage, require a large volume to shield the reference semiconductor, since otherwise the ionizing radiation acts on both measuring and reference semiconductors together The second group uses rigid light guides that hinder the application and also have larger diameters. Furthermore, expensive photomultiplier devices and large scintillator crystals as sensor heads are components of the evaluation device.
Gegenüber diesen bekannten Meßvorrichtungen hat die erfindungsgemäße Meßvorrichtung folgende Vorteile:The measuring device according to the invention has the following advantages over these known measuring devices:
Die flexible, rein optische, nicht galvanische Verbindung zwischen Meßwertaufnehmer (Sensorkristall) und 30 Meßwertwandler (Umformer) sowie die damit erreichte Potentialtrennung ergibt Vorteile für die medizinische Applikation. Hiebei ermöglicht die Verbindung der Bestandteile Mmiatnrszintillationskristall, sehr dünne Multimode-mono-lichtleitfaser, temperaturkompensierte Photohalbleiterstufe eine flexible, potentialfreie Führung der Meßsonde in Körperhohlräumen. Weiters werden Beeinflussungen durch elektrische und magnetische Felder vermieden. Darüber hinausgehend ist der Sensor überempfindlich gegen mechanische Schwingungen 35 welche besonders bei mit dünnen Eintrittsfolien ausgestatteten Ionisationsmeßkammem für niedrige Photoenenergien (keV-Bereich Meßfelder erzeugen. Außerdem sind die Herstellungs- und Wartungskosten niedrig, da keine Photomultiplierelektronik verwendet wird. Durch spezielle Beschaltung des Meßverstärkers mit Temperaturkompensation (spezielle Anordnung/Auswahl der Wellenlängenabhängigkeit der einzelnen Übertragungskomponenten) ist eine hohe Verstärkung des Photostromes möglich. Ein weiterer Vorteil liegt in 40 der Universalität der Anwendung, durch die Austauschbarkeit der Sensorköpfe bei unveränderter Elektronik (z. B. wird für die Bestimmung der Lichtbestrahlungsdosis in Gewebe bei Lasertherapie statt des Szintillatonnaterials ein isotroper Streukörper verwendet, der mit der Lichtleitfaser durch eine Nadel oder Kanüle in das zu untersuchende Gewebeareal bzw. Blutgefäß geschoben wird).The flexible, purely optical, non-galvanic connection between the transducer (sensor crystal) and 30 transducers (transducer) as well as the potential separation achieved with this result in advantages for medical application. Hiebei enables the connection of the components of the miniature scintillation crystal, very thin multimode mono-optical fiber, and temperature-compensated photo semiconductor stage for flexible, potential-free guidance of the measuring probe in body cavities. Furthermore, influences by electrical and magnetic fields are avoided. In addition, the sensor is hypersensitive to mechanical vibrations 35, which produce measuring fields especially for ionization measuring chambers equipped with thin entry foils for low photoenergies (keV range). In addition, the manufacturing and maintenance costs are low, since no photomultiplier electronics are used (Special arrangement / selection of the wavelength dependency of the individual transmission components) a high amplification of the photocurrent is possible Another advantage lies in the universality of the application, through the interchangeability of the sensor heads with unchanged electronics (e.g. for the determination of the light radiation dose in Tissue in laser therapy uses an isotropic scattering body instead of the scintillating material, which is pushed with the optical fiber through a needle or cannula into the tissue area or blood vessel to be examined rd).
Die Richtungsempfindlichkeit des Szintillatormeßkopfes gegenüber ionisierender Strahlung hat nahezu 45 Kugelcharakteristik. Dies ist speziell für die isotrope Erfassung von ionisierender Streustrahlung in Gewebe und auch in beliebigen Materialien von Bedeutung und wird dadurch erreicht, daß die örtliche Auflösung des Meßsignals gegenüber äquivalent empfindlichen herkömmlichen Ionisationsdosismeßkammem wesentlich verfeinert istThe directional sensitivity of the scintillator probe to ionizing radiation has almost 45 spherical characteristics. This is particularly important for the isotropic detection of ionizing scattered radiation in tissue and also in any materials, and is achieved in that the local resolution of the measurement signal is significantly refined compared to that of equivalent sensitive conventional ionization dose measuring chambers
Die Meßvorrichtung (Fig. 1) kann die beschriebenen Nachteile der Ionisationsmeßkammem sowie der 50 Halbleiterdetektoren umgehen und hat darüber hinaus zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten, wie z. B. Messungen der in Gewebe eingestrahlten Lichtenergie und Lichtmenge bei Photodynamischer Therapie, Lasertherapie oder bei kardiologischen Untersuchungen in erkrankten Gefäßen. Ebenso besteht Bedeutung für die Qualitätssicherung des Betriebes radiologischer Großgeräte b. z. w. Laseranlagen. 55 -2- 60The measuring device (Fig. 1) can bypass the disadvantages of the ionization measuring chamber and the 50 semiconductor detectors described and also has additional applications, such as. B. Measurements of the light energy and amount of light radiated into tissue in photodynamic therapy, laser therapy or in cardiological examinations in diseased vessels. There is also importance for the quality assurance of the operation of large radiological equipment b. e.g. w. Laser systems. 55 -2- 60