DE10143609A1

DE10143609A1 - Gerät zum Vermessen eines Strahlenfeldes

Info

Publication number: DE10143609A1
Application number: DE2001143609
Authority: DE
Inventors: Guenter Schuster
Original assignee: SCHUSTER MEDIZINISCHE SYSTEME
Current assignee: SCHUSTER MEDIZINISCHE SYSTEME
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2003-03-27

Abstract

Es gibt ein Gerät, bei dem ein mit verteilt angeordneten Sensoren 17 versehener Träger 7 mit den Sensoren in einer Feldebene in Winkelschritten drehbar ist. Dabei ist es erwünscht, wenn sich die Anzahl der Sensoren ohne durch engere Nachbarschaft der Sensoren bedingten Aufwand vergrößern lässt. Dies ist erreicht, indem der Träger 7 entsprechend dem Strahlenfeld flächig gestaltet ist und die Sensoren 17 in der Fläche verteilt sind. Die Sensoren lassen sich in der Fläche mit ausreichend großem Abstand voneinander anordnen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Vermessen eines Strahlenfeldes, bei dem ein mit verteilt angeordneten Sensoren versehener Träger mit den Sensoren in einer Feldebene in Winkelschritten drehbar ist, bei dem die Sensoren mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sind, die zur Aufnahme von von den Sensoren bei den Winkelschritten abgegebenen punktuellen Messergebnissen geeignet ausgebildet ist, und bei dem die Auswerteeinrichtung zur Abgabe einer den punktuellen Messergebnissen entsprechenden Ergebnisgrafik geeignet ausgebildet ist.

In der Medizin werden, z. B. zur Krebsbehandlung, Bestrahlungen von Patienten mit Strahlen vorgenommen, die in der Regel Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen sind. Der zur Patientenbestrahlung verwendende Strahl ist ein sich von einer Strahlenquelle weg im Querschnitt etwas konisch erweiterndes Gebilde, dessen Querschnitt das Strahlenfeld ist. Das Strahlenfeld soll über seine Fläche hin an jeder Stelle eine Strahlungsdosis haben, die einem vorgegebenen Sollwert entspricht. Der Strahl wird von der Strahlenquelle eines Bestrahlungsapparates abgegeben, der bei Inbenutzungnahme eingestellt wird und dann periodisch überprüft wird. Beim Einstellen und beim Überprüfen wird das Gerät zum Vermessen in genau positionierter Weise in den Strahl geschoben, um das der Position entsprechende Strahlenfeld zu vermessen. In der Regel wird beim Einstellen des Strahls die Intensität des Strahls, d. h. die Strahlungsdosis durch Verstellen des Bestrahlungsapparats geändert und ist beim Überprüfen des Strahls eine solche Änderung nicht erforderlich.

Bei einem durch die Praxis bekannten Gerät der eingangs genannten Art ist der Träger entsprechend dem Durchmesser des Strahlenfeldes länglich gestaltet und sind die Sensoren in einer geraden Linie verteilt. Es sind ca. 46 Sensoren in der geraden Linie vorgesehen. Es ist konstruktiv aufwendig, bei der vorgesehenen Länge des Trägers mehr Sensoren, d. h. Sensoren in engerer Nachbarschaft zueinander vorzusehen. Andererseits ist die Auflösung, d. h. die Genauigkeit, mit der das Strahlenfeld vermessen wird, größer, wenn die Anzahl der Sensoren der das Strahlenfeld vermessen wird, größer, wenn die Anzahl der Sensoren größer wird.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem sich die Anzahl der Sensoren ohne durch engere Nachbarschaft der Sensoren bedingten Aufwand vergrößern läßt. Das erfindungsgemäße Gerät ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger entsprechend dem Strahlenfeld flächig gestaltet ist und die Sensoren in der Fläche verteilt sind.

Es lassen sich nun mehr Sensoren bzw. Detektoren vorsehen, ohne dass die Sensoren einander enger benachbart sein müssen. Die Sensoren lassen sich in der Fläche mit ausreichend großem Abstand voneinander anordnen. Die mit dem erfindungsgemäßen Gerät erreichbare Auflösung ist verbessert, da eine Winkelschritt-Drehung der flächig verteilten Sensoren vorliegt. Die Winkelschritte betragen in der Regel 1° bis 2°. Wenn der Träger zum Vermessen des Strahlenfeldes also insgesamt um 180° gedreht wird, erfolgen z. B. 100 Winkelschritte bzw. Messschritte.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn in der Fläche mehr als 50 z. B. mehr als 70 Sensoren verteilt sind. Dies verdeutlicht die bei dem erfindungsgemäßen Gerät vorgesehene große Anzahl von flächig verteilten Sensoren. Wen z. B. 88 Sensoren mit ausreichendem Abstand voneinander in der Fläche vorgesehen sind, dann lassen sich bei 100 Winkelschritten über das Strahlenfeld hin 8.800 punktuelle Messergebnisse ermitteln, was eine sehr gute Auflösung bei ausreichend voneinander beabstandeten Sensoren bedeutet.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn Sensoren entlang zwei oder mehr Linien angeordnet sind und Sensoren einer der Linien auf Lücke zu Sensoren einer anderen der Linien angeordnet sind. Aufgrund der Winkelschritt-Drehung überstreichen die Sensoren-Linien das Strahlenfeld, wobei aufgrund der Auf-Lücke-Anordnung Sensoren der einen Linie an Stellen des Strahlenfeldes kommen, die von Sensoren der anderen Linie nicht erreicht werden.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es weiterhin, wenn jeweils zwei Linien von in Linien angeordneten Sensoren Feldbereiche begrenzen, in denen vereinzelte Sensoren angeordnet sind. Die Sensoren sind also an den Linien, die in der Regel gerade Linien sind, konzentriert, wogegen in den Feldbereichen nur wenige Sensoren sich befinden. Dies vereinfacht die Bauweise.

Die Anordnung der Sensoren entlang vorgegebenen Linien ist im Hinblick auf die weiter unten erläuterte stationäre Messung von Bedeutung. Die Verteilung der Sensoren über die Fläche hin ist im einzelnen im übrigen nicht entscheidend. Z. B. ist es brauchbar, dass an den Außenbereichen des flächigen Trägers pro Flächeneinheit weniger Sensoren vorhanden sind als an dem mittigen Bereich des flächigen Trägers. In der Regel ist die Drehlagerung des flächigen Trägers in dessen Mittelpunkt vorgesehen. Dann verlaufen die geraden Linien, entlang denen die Sensoren angeordnet sind, jeweils durch diesen Dreh- Mittelpunkt. Die ermittelte Ergebnisgrafik ist z. B. eine Kurve oder eine flächige Darstellung, die ein Flächengebilde oder ein dreidimensionales Gebilde wiedergibt.

Das erfindungsgemäße Gerät lässt sich beim Überprüfen eines Strahl in an sich bekannter Weise einsetzen. Der Träger des Geräts wird im Strahl positioniert. Der Träger dreht sich in Winkelschritten über das Strahlenfeld hin. Die dabei ermittelte Ergebnisgrafik wird mit vorgegebenen Sollwerten verglichen. Wenn Übereinstimmung gegeben ist, ist eine Änderung der Intensität des Strahls nicht erforderlich.

Wenn jedoch eine Änderung der Intensität des Strahls erforderlich ist, was insbesondere beim Einstellen des Strahls der Fall ist, lässt sich das erfindungsgemäße Gerät in einer neuartigen Weise einsetzen. Bei einer besonders zweckmäßigen und vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist nämlich vorgesehen, dass zunächst eine Vermessung des gesamten Strahlenfeldes bei Winkelschritt-Drehung des Trägers und mit allen Sensoren erfolgt und dann eine stationäre Messung bei feststehendem Träger und mit vereinzelten, ausgewählten Sensoren erfolgt, und dass die Auswerteeinrichtung aufgrund der punktuellen Messergebnisse der vereinzelten, ausgewählten Sensoren unter Berechnung eine vollständige neue Ergebnisgrafik erstellt.

Nach dem Aufnehmen von punktuellen Messergebnissen über die Fläche hin wird zeitlich versetzt stationär an sog. "Stützpunkten" gemessen, welche Änderungen des gesamten Strahlenfeldes anzeigen, aufgrund deren durch Rechnung die gesamte grafische Darstellung bzw. Ergebnisgrafik geändert wird. Der bisherige Zustand, dass man Änderungen des Strahlenfeldes bei zeitlich versetzten Messungen nur durch Vergleich zweier Kurven feststellen kann, ist also überwunden. Das erfindungsgemäße Gerät wird somit primär beim Einstellen, d. h. beim Verstellen des Strahlungsapparates eingesetzt. Es kann die beim Verstellen auftretende Veränderung des Strahlenfeldes unmittelbar an der Ergebnisgrafik gesehen werden. Es erfolgt eine flächige Änderung der Ergebnisgrafik in Echtzeit.

Die Erfindung befasst sich also mit der Messung der Dosisverteilung bei medizinischen Bestrahlungsanlagen. Dabei erfolgt eine Echtzeitdarstellung der Dosisverteilung in der Fläche. Zur Funktion der flächigen Anordnung gehört, dass eine größere Anzahl von Sensoren bzw. Detektoren in einer ausgewählten Art und Weise auf einer Fläche angeordnet sind. Durch Rotation oder eine rotationsähnliche Bewegung ist die Ortsauflösung gesteigert. Dazu sind die meisten Sensoren auf anderen bzw. verschiedenen Radien angebracht. Durch eine Rotation von z. B. 180° ist eine gleichmäßige Verteilung der punktuellen Messergebnisse über die Fläche hin erreicht. Bei der Ruhestellung des Trägers sind die meisten Sensoren auf bestimmten Linien angeordnet. Dies sind z. B. Hauptachsen und Diagonalen der Messfläche. Andere Sensoren sind so verteilt, dass sie günstige Stützpunkte für die Interpolation von Messwerten bilden.

Die Erfindung ermöglicht somit eine hochauflösende Flächenmessung durch eine Rotation des plattenartigen Trägers. Sie ermöglicht auch eine Echtzeitdarstellung der Dosisverteilung über die Fläche der Messung der Hauptachsen und verschiedener Stützpunkte, wobei Zwischenpunkte, die zuvor durch die Rotation ermittelt wurden, jetzt interpoliert werden. Es sind in der Regel von 20 bis 600 Sensoren vorgesehen. Die Fläche des Trägers, auf der die Sensoren verteilt sind, liegt zwischen 40 × 40 mm und 500 × 500 mm.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zeigt
Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht eines Geräts zum Vermessen eines Strahlenfeldes an einem Bestrahlungsapparat,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Trägers des Geräts gemäß Fig. 1, in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab,
Fig. 3, 4 und 5 jeweils eine Ergebnisgrafik des Gerätes gemäß Fig. 1 und
Fig. 6 eine Draufsicht auf das Gerät gemäß Fig. 1, in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab.
Gemäß Fig. 1 ist ein Bestrahlungsapparat 1 vorgesehen, der eine Strahlungsquelle 2 und für diese ein Verstellglied 3 aufweist. Die Strahlungsquelle 2 gibt einen Strahl 4 ab, mit dem ein Patient 5 bestrahlt werden soll, der auf einer Unterlage 6 liegt. In den Strahl 4 lässt sich mittels einer Positioniereinrichtung 13 ein Träger 7 des Geräts 8 zur Vermessung des Strahlenfeldes einfahren. Der Träger 7 ist gemäß Fig. 2 auf einer Dreheinrichtung 9 angeordnet und gemäß Fig. 1 über Kabel mit einer Auswerteeinrichtung 10 verbunden, die einen Rechner 11 und einen Anzeigeschirm 12 umfasst. Aufgrund der Messungen des Geräts 8 lassen sich auf dem Anzeigeschirm 12 die Ergebnisgrafiken 14, 15 und 16 gemäß Fig. 3-5 sichtbar machen. Die Ergebnisgrafik 14 gemäß Fig. 3 ist ein dreidimensionales Gebilde; die Ergebnisgrafik 15 gemäß Fig. 4 ist ein Flächengebilde; die Ergebnisgrafik 16 gemäß Fig. 5 ist eine Kurve.
Gemäß Fig. 6 ist der Träger 7 eine Art Platte, auf der Sensoren 17 verteilt angeordnet sind und die an einem mittigen Drehlager 18 gelagert ist. Die Sensoren sind im wesentlichen auf geraden Linien 19 angeordnet, die zum Drehlager 18 radial verlaufen und jeweils paarweise miteinander einen Winkel von 45° bilden. Je zwei benachbarte Linien 19 begrenzen einen Feldbereich 20, in welchem Sensoren 17 vereinzelt angeordnet sind. Es ist z. B. ein Sensor 17' der einen Linie zu der Lücke 21 zwischen zwei Sensoren 17" der benachbarten Linie angeordnet.

Claims

1. Gerät zum Vermessen eines Strahlenfeldes,
bei dem ein mit verteilt angeordneten Sensoren versehener Träger mit den Sensoren in einer Feldebene in Winkelschritten drehbar ist,
bei dem die Sensoren mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sind, die zur Aufnahme von von den Sensoren bei den Winkelschritten abgegebenen punktuellen Messergebnissen geeignet ausgebildet ist, und
bei dem die Auswerteeinrichtung zur Abgabe einer den punktuellen Messergebnissen entsprechenden Ergebnisgrafik geeignet ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Träger (7) entsprechend dem Strahlenfeld flächig gestaltet ist und die Sensoren (17) in der Fläche verteilt sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fläche mehr als 50, z. B. mehr als 70 Sensoren (17) verteilt sind.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (17) entlang zwei oder mehr Linien (19) angeordnet sind und Sensoren (17') einer der Linien auf Lücke (21) zu Sensoren (17") einer anderen der Linien angeordnet sind.

4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Linien (19) von in Linien angeordneten Sensoren (17) Feldbereiche (20) begrenzen, in denen vereinzelte Sensoren angeordnet sind.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Vermessung des gesamten Strahlenfeldes bei Winkelschritt-Drehung des Trägers (7) und mit allen Sensoren (17) erfolgt und dann eine stationäre Messung bei feststehendem Träger und mit vereinzelten, ausgewählten Sensoren erfolgt und dass die Auswerteeinrichtung (8) aufgrund der punktuellen Messergebnisse der vereinzelten, ausgewählten Sensoren unter Berechnung eine vollständige Ergebnisgrafik (14, 15) erstellt.