DE102005023166B4

DE102005023166B4 - Verfahren zur Funktionsüberwachung bei medizinischen Beschleunigereinrichtungen sowie medizinische Beschleunigungseinrichtung

Info

Publication number: DE102005023166B4
Application number: DE102005023166A
Authority: DE
Inventors: Marc Delaperriere
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: JP2006324249A; US20060273746A1; JP5348827B2; DE102005023166A1; US7857745B2

Abstract

Verfahren zur Funktionsüberwachung bei medizinischen Beschleunigereinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein den Betrieb wenigstens eines medizinischen Beschleunigers qualitativ kennzeichnendes Signal automatisch aufgenommen und digitalisiert und in digitalisierter Form zur Vorhaltung für eine nachfolgende rechnergestützte Auswertung im Rahmen einer Funktionsüberprüfung der Beschleunigereinrichtung in einer Datenverarbeitungseinrichtung abgelegt wird, wobei das wenigstens eine kennzeichnende Signal ein Wellensignal ist und seitens der Datenverarbeitungsanlage die Amplitude und/oder Breite und/oder Einhüllende und/oder Form des wenigstens einen Signals ausgewertet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsüberwachung bei medizinischen Beschleunigereinrichtung sowie eine medizinische Beschleunigereinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Beschleunigereinrichtungen, bei denen hochenergetische elektromagnetische Strahlung bzw. Teilchenstrahlung erzeugt wird, werden in der Medizin zur Strahlentherapie eingesetzt. Hierzu werden Körperbereiche eines Patienten der Strahlung ausgesetzt, wodurch auf diese Bereiche Energie übertragen wird, um so Veränderungen in Zellbestandteilen herbeizuführen. Die Strahlentherapie wird insbesondere in der Krebsbehandlung eingesetzt, um die Teilungsfähigkeit von Tumorzellen zu unterbinden bzw. diese Zellen abzutöten. Dabei kommen in Beschleunigereinrichtungen sowohl lineare als auch zyklische Beschleuniger zum Einsatz.
Um eine Funktionsüberwachung bei derartigen medizinischen Beschleunigereinrichtungen zu realisieren, ist es bisher notwendig, an eine Box im Konsolenraum der Einrichtung bzw. eines Beschleunigers manuell ein Oszilloskop anzuschließen, um sich die für den Betrieb relevanten Signale der Einrichtung ansehen zu können. Hierbei ist eine zeitaufwändige Abstimmung des Oszilloskops erforderlich und die erhaltenen Signalinformationen müssen eigens beispielsweise auf Papier notiert werden. Eine Überwachung in dem Zeitraum, in dem die Einrichtung für eine Behandlung verwendet wird, ist so kaum oder nur schwer möglich, da eine Anwesenheit des Technikers im Konsolenraum das dann an der Einrichtung tätige Klinikpersonal stören könnte.
Da die erhaltenen Informationen separat notiert werden müssen, können nur wenige Signaldaten, beispielsweise die Amplitude und die Breite, aufgenommen werden, wobei selbst diese Datenaufnahme nur in größeren Wartungsintervallen, in der Regel etwa 3 Monaten, durchgeführt wird.
Auch bei Ansätzen, die erhaltenen Signale per Modem an eine Serviceeinrichtung zu übertragen, besteht weiterhin das Problem, dass zunächst das Oszilloskop anzuschließen ist und somit ein Eingreifen des Nutzers, auch zur Datenübermittlung, erforderlich bleibt. Die Datenaufnahme ist weiterhin auf die kurzen Zeiten, in denen ein Oszilloskop angeschlossen ist, also in der Regel außerhalb der Behandlungszeiten bei Störungen oder bei routinemäßigen Wartungen in bestimmten längeren Wartungsintervallen, beschränkt.

H. Brand et al. beschreiben in „Theryp Slow Control and Online Monitoring", Jahresbericht der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) 1997, ein Steuerungs-, Datenanalyse- und Überwachungssystem für eine Beschleunigereinrichtung. Dabei werden verschiedene Parameter und Messsignale überwacht und gegebenenfalls in einer Datenbank abgelegt.

In der Veröffentlichung der European Organization for Nuclear Research (CERN), „Proton-Ion Medical Machine Study (PIMMS)", Teil II, Genf, 2000 ist auf den Seiten 171-175 eine patientennah aufgestellte Echtzeit-Strahlüberwachung beschrieben. Sobald der Strahl unzulässig von der gewünschten Position abweicht, wird die Behandlung unterbrochen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine verbesserte Funktionsüberwachung bei medizinischen Beschleunigereinrichtungen erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren zur Funktionsüberwachung bei medizinischen Beschleunigereinrichtungen erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein den Betrieb wenigstens eines medizinischen Beschleunigers qualitativ kennzeichnendes Signal automatisch aufgenommen und digitalisiert und in digitalisierter Form zur Vorhaltung für eine nachfolgende rechnergestützte Auswertung im Rahmen einer Funktionsüberprüfung der Beschleunigereinrichtung in einer Datenverarbeitungseinrichtung abgelegt wird, wobei das wenigstens eine kennzeichnende Signal ein Wellensignal ist. Es wird seitens der Datenverarbeitungsanlage die Amplitude und/oder Breite und/oder Einhüllende und/oder Form des wenigstens einen Signals ausgewertet.

Erfindungsgemäß werden somit ein oder mehrere Signale, die relevant für den Betrieb eines medizinischen Beschleunigers oder auch mehrerer medizinischer Beschleuniger einer Einrichtung sind, automatisch aufgenommen und digitalisiert. Ein Eingriff des Nutzers oder eines Servicetechnikers des Beschleunigers bzw. der Beschleunigereinrichtung, die eine größere Anzahl von Beschleunigern umfassen kann, beispielsweise drei bis fünf Beschleuniger, ist nicht mehr erforderlich.

Die automatische Signalaufnahme kann jederzeit erfolgen, also auch während eines Behandlungseinsatzes und/oder bei Abwesenheit eines Technikers. Hierbei wird ein den Betrieb des Beschleunigers qualitativ kennzeichnendes Signal aufgenommen, also ein Signal, aufgrund dessen quantitativer und qualitativer Eigenschaften ein Rückschluss auf die Betriebsgüte des Beschleunigers möglich ist. So liefern Signale, die an verschiedenen Bestandteilen eines Beschleunigers erhalten werden, Informationen darüber, ob der Betriebszustand der Komponente in Wechselwirkung mit anderen Komponenten als gut, durchschnittlich oder eher schlecht anzusehen ist.

Das zunächst analog aufgenommene Signal wird digitalisiert, um es den Möglichkeiten der elektronischen Datenverarbeitung unterziehen zu können. In der elektronisch lesbaren digitalisierten Form erfolgt schließlich eine Abspeicherung des Signals entweder kurzfristig für eine zeitnahe Funktionsüberwachung oder zur Vorhaltung für eine spätere rechnergestützte Auswertung für eine längere Zeit. Im einfachsten Fall kann dann eine Funktionsüberprüfung derart durchgeführt werden, dass die digitalisierten Signale seitens eines oder mehrerer Techniker abgerufen und auf Besonderheiten hin untersucht werden, indem sich der Techniker Signaleigenschaften ansieht und diese mit den Eigenschaften ihm bekannter Signale für einen einwandfreien bzw. fehlerhaften Betrieb vergleicht.

Für die Funktionsüberwachung selbst ist beim erfindungsgemäßen Verfahren kein Eingreifen eines Technikers mehr erforderlich, da das oder die Signale automatisch aufgenommen und digitalisiert werden. Die Aufnahme kann unabhängig von vorgegebenen Wartungsintervallen oder vom Einsatz des medizinischen Beschleunigers erfolgen, so dass ohne Zeitdruck bzw. vorgegebene Zeitbeschränkungen eine qualitativ bessere und genauere Funktionsüberwachung möglich wird.

Es wird seitens der Datenverarbeitungsanlage die Amplitude und/oder Breite und/oder Einhüllende und/oder Form des wenigstens einen Signals ausgewertet. In diesem Fall findet auch die Auswertung im Rahmen der Funktionsüberprüfung durch die Datenverarbeitungsanlage statt, gegebenenfalls anhand eines Programmmittels für die Funktionsüberwachung im Rahmen von Wartung und Fehlerdiagnose. Diese Auswertung kann automatisch erfolgen, beispielsweise in bestimmten Zeitintervallen oder nachdem Daten neu eingegangen sind, sie kann aber auch dann durchgeführt werden, wenn ein Benutzer ein Programmmittel für die Auswertung explizit startet bzw. in diesem bestimmte Eingaben macht, die die Auswertung bewirken. Kennzeichnend für den Beschleunigerbetrieb sind eine Vielzahl von Signaleigenschaften, von denen insbesondere die Amplitude bzw. Breite oder Form sowie die Einhüllende einer Signalkurve zu nennen sind. So kann eine im Vergleich zum Normalbetrieb zu geringe Signalamplitude auf eine zu geringe Teilchenanzahl im Beschleuniger hinweisen, während eine in ihren Parametern oder gar in ihrer Grundform veränderte Einhüllende auf Instabilitäten, Synchronisierungsprobleme oder Triggerungsprobleme oder dergleichen hinweist. Die Datenverarbeitungsanlage führt also einen weiteren Verarbeitungsschritt im Rahmen der Auswertung durch, wodurch Techniker entlastet werden bzw. deren Anwesenheit vor Ort nicht unbedingt erforderlich ist, wird doch bei einer unauffälligen Auswertung kein weiteres Eingreifen erforderlich.

Das wenigstens eine kennzeichnende Signal ist ein Wellensignal beziehungsweise eine Wellenform. Bei medizinischen Beschleunigern werden je nach Prinzip Elektronenstrahlen, Photonenstrahlen oder Teilchenstrahlen normalerweise in pulsierender Form übertragen, charakterisiert durch die jeweilige Energie bzw. Intensität eines Pulses oder Spills. Die Signale, die an unterschiedlichen Bestandteilen des Beschleunigers abgegriffen werden können und den Betriebszustand kennzeichnen, sind in aller Regel Wellensignale beziehungsweise – formen. Unter einem Wellensignal oder auch einer Wellenform wird hier jedes Signal verstanden, bei dem es sich nicht um ein Gleichstromsignal handelt, also insbesondere auch ein gepulstes Signal. Selbstverständlich können aber auch andere Signale aufgenommen werden, sofern sie für den Betriebszustand qualitativ kennzeichnend sind.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das wenigstens eine den Betrieb qualitativ kennzeichnende Signal seitens der Datenverarbeitungseinrichtung in Abhängigkeit vorgegebener Regeln und/oder eines Vergleichs mit wenigstens einem weiteren aufgenommenen und/oder vorgegebenen Referenzsignal ausgewertet. Hierzu verfügt die Datenverarbeitungseinrichtung über einen abgespeicherten Regelsatz, der beispielsweise in einer Datenbank, in Form eines Expertensystems oder dergleichen vorliegt. Hierin sind bestimmte Regeln hinsichtlich der Signalkurve für ein oder mehrere bestimmte Signale abgelegt, beispielsweise im Hinblick auf die Amplitude oder die Signallänge, wobei die Regeln hierarchisch aufgebaut sein können. Bei einem solchen hierarchischen Aufbau werden zunächst ein Grundaufbau oder ein Grundfehler anhand einer bestimmten Regel erkannt, woraufhin eine Feinanalyse durch ein Abarbeiten eines untergeordneten Regelsatzes erfolgt. Die Regeln können benutzerseitig vorgegeben oder durch einen Benutzer ergänzt werden. Zur Berücksichtigung der individuellen Eigenschaften des jeweiligen Beschleunigers bzw. der Beschleuniger der Be schleunigereinrichtung ist es vorteilhaft, auf Referenzsignale zuzugreifen. Diese Referenzsignale können eigens mit der Beschleunigereinrichtung aufgenommen worden sein oder kennzeichnend für den Betrieb eines bestimmten Beschleunigertyps sein. Sie dienen als Referenzsignale für den fehlerfreien oder auch für einen Betrieb mit bestimmten, bereits früher bei diesem Beschleuniger oder generell bei Beschleunigern dieses Typs aufgetretenen Fehlern. Ein Vergleich mit einem oder mehreren Referenzsignalen kann in mehreren Schritten erfolgen, je nachdem, welche Abweichungen zu einem als Basissignal dienenden Referenzsignal erkannt wurden.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass bei der Auswertung seitens der Datenverarbeitungsanlage eine Prognose im Hinblick auf den Betriebszustand des Beschleunigers erstellt wird. So kann beispielsweise anhand typischer Betriebszeiten von Beschleunigern eines vergleichbaren oder des gleichen Typs die bei fehlerfreiem Betrieb, also bei unauffälligen Signalen, weiterhin zu erwartende Betriebsdauer angezeigt werden, während bei Signalen, die auf einen Verschleiß hinweisen, angegeben werden kann, wie lange der Beschleuniger, beispielsweise bei Veränderungen der Klystron-Impedanz, voraussichtlich noch verwendet werden kann, bevor ein Austausch der entsprechenden Komponenten erforderlich ist.

Das Auswertungsergebnis kann für eine vorgegebene und/oder seitens eines Nutzers wie eines Technikers festlegbare Zeitdauer in der Datenverarbeitungseinrichtung abgelegt werden. Das Auswertungsergebnis, das beispielsweise in Textform oder in grafischer Form oder in einer Kombination mit Text- und grafischen Elementen erstellt wird, wird beispielsweise so lange gespeichert, bis eine bestimmte Anzahl weiterer Signale aufgenommen wurde und entsprechend neue Auswertungsergebnisse erhalten wurden. Die Zahl der abzuspeichernden Auswertungsergebnisse bzw. bestimmte aufzuhebende Auswertungsergebnisse können seitens eines Nutzers der Datenverarbeitungseinrichtung festgelegt werden. Dies kann über eine Eingabe in einem Programmmittel zur Signalauswertung geschehen. Die Auswertungsergebnisse können auch jeweils nach Lösung eines bestimmten Problems bzw. Behebung eines Fehlers gelöscht werden. Es ist auch möglich, Auswertungsergebnisse auf zunächst unbestimmte Zeit abzulegen, um gegebenenfalls bei knappen Speicherressourcen eine manuelle Löschung vorzunehmen.

Das wenigstens eine kennzeichnende Signal kann für eine vorgegebene und/oder seitens eines Nutzers festlegbare Zeitdauer in der Datenverarbeitungseinrichtung abgelegt werden. So können nicht nur die Auswertungsergebnisse, sondern auch die aufgenommenen kennzeichnenden Signale für ein bestimmtes Zeitintervall oder in Abhängigkeit neuer aufgenommener Signale bzw. der Behebung vorliegender Probleme archiviert werden. Dadurch bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren eine Integration in zeitlicher Hinsicht derart, dass Signale nicht nur für den Aufnahmezeitpunkt bzw. Auswertungsergebnisse nicht nur direkt nach der Bewertung der Signale vorliegen, sondern dass diese für längere Zeitdauern zugänglich bleiben.

Durch das so geschaffene Archiv ist es möglich, Trends im Signalverlauf bzw. bei den Auswertungsergebnissen zu erkennen, beispielsweise eine langsame Verschlechterung der Anlage. Gleichzeitig entfällt die Zeitabhängigkeit der Funktionsüberwachung, können doch Signale problemlos zu einem späteren Zeitpunkt aufgerufen bzw. durch die Datenverarbeitungseinrichtung oder manuell ausgewertet werden, sofern diese noch im Archiv befindlich sind. Die "Lebenszeit" dieser Daten im Archiv kann dabei an die Anforderungen der Wartung bzw. des Wartungspersonals angepasst werden. Das Archiv bietet den Vorteil, dass zum einen anhand automatischer Routinen darauf zugegriffen werden kann, während andererseits zeitunabhängig ein Zugriff auch von entfernten Orten aus, beispielsweise durch das Servicepersonal des Herstellers des Beschleunigers, möglich ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindung wird das kennzeichnende Signal in Abhängigkeit von Aufnahmevorgaben, insbesondere kontinuierlich oder zu bestimmten Zeitpunkten und/oder in Zeitintervallen und/oder in Abhängigkeit wenigstens eines Triggersignals und/oder mehrfach, aufgenommen. Bei einer kontinuierlichen Signalaufnahme, bei der gegebenenfalls durch Löschen älterer Signale ein Speicherüberlauf zu verhindern ist, ist sichergestellt, dass für Wartungszwecke oder beim Auftreten von Fehlern stets alle wichtigen, den Betrieb kennzeichnenden Signale abgerufen werden können. Die Signalaufnahme kann auch zu bestimmten Zeitpunkten beispielsweise jeden Tag zur gleichen Zeit oder einmal in der Woche oder im Monat erfolgen. Ebenso ist eine Aufnahme in bestimmten Zeitintervallen möglich, entsprechend den bisherigen Wartungsintervallen oder gegebenenfalls häufiger, um auf eine größere und somit aussagekräftigere Datenmenge zugreifen zu können.

Dabei ist es insbesondere sinnvoll, ein Signal mehrfach aufzunehmen, damit hinterher für einen Vergleich durch die Datenverarbeitungseinrichtung oder den Servicetechniker beschleunigereigene Referenzsignale bzw. Signale, die den Verlauf der Entstehung einer Störung wiedergeben, vorliegen. Weiterhin kann auf Triggerungen zurückgegriffen werden, so ist es beispielsweise sinnvoll, im Fall eines Interlocks bzw. Abschaltens eines Beschleunigers die den Betrieb qualitativ kennzeichnenden Signale aufzunehmen, um die Ursache für den Fehler analysieren zu können. Weiterhin kann eine Triggerung in Abhängigkeit von den Betriebsphasen des Beschleunigers, beispielsweise in der Strahlungsphase oder in der Ramp-up- bzw. Ramp-down-Phase vorgenommen werden. So kann eine zustandsbasierte Wartung unter Verwendung von Triggerzeiten bzw. in Abhängigkeit von getriggerten Zeitstempeln realisiert werden.

Vorteilhafterweise werden unterschiedliche kennzeichnende Signale, insbesondere alle zugänglichen kennzeichnenden Signale, aufgenommen. Für eine effektive zustandsbasierte Wartung bzw. Funktionsüberwachung ist es dabei sinnvoll, zumindest beinahe alle kennzeichnenden Signale zu ermitteln, wobei beispielsweise für einen typischen Linearbeschleuniger in der Krebsforschung eine Anzahl von weniger als oder zehn Signalen zu nennen ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können Signale mehrerer Beschleuniger aufgenommen werden. So umfassen Beschleunigereinrichtungen in einer Klinik in der Regel zwei, drei oder mehr Beschleuniger gleichen oder unterschiedlichen Typs, abhängig von der Spezialisierung der Klinik. Ebenso ist es auch möglich, Signale von Beschleunigern unterschiedlicher Kliniken eines Verbundes bzw. von Beschleunigern, die einem Serviceverbund zugeordnet sind, beim erfindungsgemäßen Verfahren zusammen aufzunehmen, um eine Auswertung qualifizierter, beispielsweise unter Rückgriff auf andere, ebenfalls vorhandene Daten oder durch qualifizierteres Personal in einer zentralen Einrichtung, durchführen zu können. So ist insgesamt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Integration in örtlicher Hinsicht einfach möglich.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass aufgenommene Signale mehrerer Beschleuniger, insbesondere baugleicher und/oder ähnlicher Beschleuniger, miteinander verglichen werden. So kann bei bauähnlichen Beschleunigern entschieden werden, welcher Typ gegebenenfalls für eine bestimmte Anwendung besser geeignet ist, indem z. B. auf eine Abnutzung hinweisende Signale verglichen werden, während durch einen Vergleich der Signale baugleicher Beschleuniger festgestellt werden kann, wie gegebenenfalls der Betrieb der Beschleuniger zu optimieren ist oder welche Gründe für einen fehleranfälligeren Betrieb verantwortlich sein könnten. So können auch Signale, die aus dem Rahmen üblicher Signalaufnahmen herausfallen, mit Fehlersignalen eines baugleichen Beschleunigers älteren Datums verglichen werden, um so gegebenenfalls einen Fehlerfall im Rahmen einer Prognose früher vorhersagen zu können.

Vorteilhafterweise werden wenigstens ein digitalisiertes kennzeichnendes Signal und/oder Auswertungsergebnis und/oder Referenzsignal und/oder wenigstens eine seitens der Datenverarbeitungseinrichtung vorliegende weitere einrichtungsspezi fische Information auf einem oder mehreren über eine Datenverbindung mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbundenen Bildschirmen dargestellt, insbesondere nach Aufruf eines Programmmittels. So können ein oder mehrere beteiligte Servicetechniker nicht nur auf die kennzeichnenden Signale, sondern auch auf Ergebnisse der Auswertung bzw. der Auswertung zugrunde liegende Referenzsignale oder weitere einrichtungsspezifische Informationen zugreifen. Der Bildschirm, der zur Darstellung verwendet wird, kann dabei der Datenverarbeitungseinrichtung direkt zugeordnet sein, oder es kann sich um einen Bildschirm eines Arbeitsplatzes eines Technikers handeln. Dabei ist es insbesondere möglich, dass mehrere Servicetechniker, die in einer Beschleunigereinrichtung oder in Einrichtungen eines Verbundes bzw. in einer separaten Serviceeinrichtung tätig sind, auf die gleichen Daten zugreifen können, um gegebenenfalls bei einer Fehleranalyse oder der Wartung zusammen zu arbeiten. Die Arbeitsplätze mit den Bildschirmen in Form von Monitoren, Displays oder dergleichen können dabei wiederum selbst über Rechnereinrichtungen verfügen, die im Rahmen eines Netzwerks mit der Datenverarbeitungseinrichtung, auf der die Signale u.s.w. archiviert sind, verbunden sind.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden wenigstens ein kennzeichnendes Signal und/oder Auswertungsergebnisse auf einem mobilen und/oder räumlich von der Beschleunigereinrichtung entfernten Bildschirm dargestellt. Die Darstellung auf einem mobilen, gegebenenfalls separat für die Verwendung in der Beschleunigereinrichtung konzipierten Bildschirm ermöglicht eine zeitnahe Fehleranalyse auch in dem Fall, dass der Servicetechniker sich gerade nicht im Datenverarbeitungsraum befindet. Ein solcher mobiler Bildschirm kann der Bildschirm eines Notebooks, aber auch eines kleineren, gegebenenfalls für den Einsatz in der Beschleunigereinrichtung angepassten Gerätes beispielsweise mit den Abmessungen eines Handhelds sein. Durch die Darstellung an entfernten Bildschirmen wird die Zuziehung externer Experten, beispielsweise des Herstellers, erleichtert. Kommunikationsbarrieren bei größeren Beschleunigerein richtungen bzw. aufgrund des großen Wissens, das für eine fundierte Fehlerbeurteilung und Wartung erforderlich ist, werden durch diese ortsbezogene Integration überwunden.

Die Darstellung kann numerisch und/oder grafisch und/oder in Abhängigkeit des Betriebszustands des Beschleunigers erfolgen. So können Zahlenwerte für die Amplitude oder Breite eines Signals oder dergleichen ausgegeben werden, während daneben oder alternativ das Signal als Grafik dargestellt werden kann. Auch Auswertungsergebnisse können in grafischer Form aufbereitet dargestellt werden, um so einem Techniker oder sonstigem Nutzer ein leichteres, intuitives Aufnehmen der Ergebnisse zu ermöglichen. Weiterhin kann die Darstellung vom Betriebszustand des Beschleunigers abhängen, beispielsweise derart, dass bei einer normalen Funktion zunächst lediglich ein Zeichen oder Symbol für einen unbeeinträchtigten Betrieb angezeigt wird, während für die Detaildaten bestimmte Aufrufe in einem Programmmittel zu tätigen sind. Ebenso ist es denkbar, dass lediglich Daten, die auf einen nicht normgerechten Betrieb hinweisen, dargestellt werden, während auf Daten des Normalbetriebs separat zuzugreifen ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung werden als kennzeichnende Signale Signale eines Targets und/oder einer Beschleunigerkammer und/oder eines Klystrons und/oder einer Strahlungsquelle und/oder der erzeugten Strahlung verwendet. So werden beispielsweise bei typischen Linearbeschleunigern Elektronen durch eine Strahlungsquelle, hier eine Elektronenkanone, in einen Wellenleiter eingebracht. Weiterhin wird Energie in den Wellenleiter eingebracht, um die Elektronen zu beschleunigen. Hierbei handelt es sich um hochfrequente Wellen einer Hochfrequenzquelle. Die Energiemenge muss dabei an die Menge der eingebrachten Elektronen angepasst sein, während die Frequenz der hochfrequenten Strahlung mit der Geometrie des Wellenleiters, also gegebenen Zellendimensionen, korrespondieren muss. Die hochfrequente Strahlung entsteht dadurch, dass eine Kondensatorbatterie für wenige Millisekunden aufgeladen wird und diese Energie für einige Mikrosekunden in einem Hochenergiepuls freigegeben wird, um Hochfrequenzwellen zu verstärken oder zu erzeugen, beispielsweise bei Klystronröhren oder bei Magnetronröhren.

Alle diese Vorgänge sind mit Signalen, insbesondere Wellensignalen beziehungsweise -formen, die den Betrieb des Beschleunigers qualitativ kennzeichnen, verbunden. Veränderungen beispielsweise der Amplitude, Breite oder einer Umhüllenden von Signalen, die diesen Bestandteilen zugeordnet sind, können auf Funktionsstörungen des Beschleunigers hinweisen. Als Wellenformen sind dabei beliebige z.B. auf einem Oszilloskop zu betrachtende Signale zu verstehen, die keine Gleichstromsignale im engeren Sinne sind.

Als kennzeichnende Signale können ein Strahlstrom und/oder Dosispuls und/oder die Spannung und/oder der Strom der Strahlungsquelle und/oder der Injektionsstrom und/oder ein erzeugter Strahlungspuls und/oder die reflektierte erzeugte Strahlung und/oder die Strahlerzeugung kennzeichnenden Signale, insbesondere Strom und/oder Spannung und/oder Pulse, aufgenommen werden. So wird ein Strahlstrom erzeugt, wenn die Elektronen auf das Target treffen. Die Fläche dieses Signals, also das Produkt aus Breite und Amplitude, ist proportional zu der Dosis, die einem einzelnen Strahlungspuls zugeordnet ist. Die Amplitude alleine ist ein Maß für die Intensität, so dass, bei einer geringeren Amplitude, ein Hinweis darauf vorliegt, dass nicht genügend Elektronen das Target erreichen. Bei einer ungewöhnlichen Breite kann eine falsche Synchronisierung vorliegen, während eine Veränderung der Umhüllenden derart, dass ein abgerundetes anstatt eines eckigen Signals erhalten wird, auf eine fehlerhafte Menge der hochfrequenten Energie hinweist. Ebenso kann eine Veränderung der Impedanz des Klystrons, also des Verhältnisses zwischen der Spannung und dem Strom des Klystrons darauf hinweisen, dass demnächst ein Austausch erforderlich sein kann. Ein Austausch kann in diesem Falle durchgeführt werden, ohne dass es vorher zu Ausfällen des Betriebs wie beispielsweise Betriebsunterbrechungen aufgrund von Interlocks kommt. Ähnlich stellt der Injektionsstrom ein Maß für die Beurteilung der Qualität bzw. Funktionsfähigkeit des Injektors dar. Ein fehlendes Signal für die reflektierte Hochfrequenzwelle weist darauf hin, dass keine hochfrequente Strahlung erzeugt wird oder gegebenenfalls keine hochfrequente Strahlung gemessen wird, während hier eine Veränderung der Form auf ein Tuningproblem seitens der automatischen Frequenzsteuerung hinweist. Die Fläche des Dosispulssignals gibt die Dosis je Puls an, während die Amplitude des Signals von der Menge der Elektronen eines Linearbeschleunigers abhängt, die die Dosiskammer erreichen, eine Drift der Amplitude von Tag zu Tag weist auf eine Drift seitens des Injektors hin u.s.w.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird wenigstens eine weitere einrichtungsspezifische Information, insbesondere bezüglich der Energieversorgung und/oder einer Temperaturüberwachung und/oder eines Wasserflusssensors, aufgenommen und/oder für eine Auswertung herangezogen. Solche weiteren Informationen spielen ebenso eine Rolle für die Fehlerdiagnose bzw. die zustandsbasierte Wartung, stellen jedoch im Vergleich zu den den Betrieb qualitativ kennzeichnenden Signalen im Hinblick auf den Beschleunigerbetrieb statische Informationen dar, die alleine nicht ausreichend sind, um ein Bild der gesamten Einrichtung während der Laufphase zu erhalten. Gleichwohl ist es von Vorteil, diese weiteren einrichtungsspezifischen Informationen ebenfalls aufzunehmen und auch in eine Auswertung einzubeziehen, ist doch bei einer falschen Temperatureinstellung bzw. bei einem Problem mit der Energieversorgung oder der Kühlung eine Beeinträchtigung des Betriebs und somit der diesen qualitativ kennzeichnenden Signale in der Regel unvermeidlich. Durch die zusätzliche Aufnahme von hierzu aussagekräftigen Basisdaten und deren Auswertung kann eine erste, als Grundlage zu betrachtende Basisüberprüfung durchgeführt werden. Auch der Anschluss eines externen Oszilloskops an die Beschleunigereinrichtung kann vorgenommen werden, um beispielsweise schnelle Instabilitäten eines Signals auszuwerten. Hier kann mit einem Oszilloskop eine ergänzende Datenaufnahme oder gegebenenfalls auch eine Signalaufnahme mit einer höheren Zeitauflösung z. B. für eine Echtzeitbeobachtung erreicht werden, um die erfindungsgemäße Funktionsüberwachung mit ihrer automatischen Signalaufnahme diesbezüglich zu erweitern.

Bei einem im Rahmen einer Auswertung seitens der Datenverarbeitungseinrichtung erkannten Fehlerfall kann eine Fehlermeldung erzeugt und/oder der Beschleunigerbetrieb angepasst, insbesondere unterbrochen, werden. In diesem Fall wird also nicht nur ein Auswertungsergebnis erzeugt und gegebenenfalls abgelegt, sondern der Benutzer der Beschleunigereinrichtung erhält explizit eine Fehlermeldung, die beispielsweise optisch und/oder akustisch erfolgen kann, also beispielsweise durch Erzeugung eines Warntons in Verbindung mit einer blinkend hervorgehobenen Textmeldung auf einem Bildschirm, die den Fehler angibt. Eine solche Fehlermeldung, die die Aufmerksamkeit eines Servicetechnikers auf die Beobachtung der eingehenden Signale von der Beschleunigereinrichtung lenken soll, ist so auszugeben, dass die Aufmerksamkeit eines Nutzers von einer sonstigen Tätigkeit abgezogen wird. Gegebenenfalls kann der Beschleunigerbetrieb automatisch oder nach Eingreifen eines Technikers angepasst, insbesondere unterbrochen, werden. So ist über die Datenverarbeitungseinrichtung bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren eine weitere Sicherung vorgesehen, die über die bei bisherigen Beschleunigereinrichtungen vorgesehene Möglichkeit eines Sperrens hinausgeht. Der Beschleunigerbetrieb kann auch, gegebenenfalls in Abhängigkeit von regelbasierten Vorgaben oder entsprechenden Eingaben eines Technikers in einem Programmmittel, geändert werden, beispielsweise durch eine Anpassung der Energieversorgung und dergleichen.

Die Datenablage kann mittels einer Datenbank der Datenverarbeitungseinrichtung erfolgen. In einer solchen Datenbank können die aufgenommenen Signale, die gewonnenen Auswerteergebnisse sowie weitere einrichtungsspezifische Informationen und Referenzsignale systematisch derart abgelegt werden, dass ein leichtes Auffinden anhand von Suchmasken möglich wird. Zudem verfügen Datenbanken in der Regel über einfach einzustellende oder regelmäßig angewandte Ordnungs- und Löschungsroutinen bzw. -befehle, die an das Problem der Funktionsüberwachung der Beschleunigereinrichtung angepasst werden können.

Das kennzeichnende Signal und/oder wenigstens ein beschleunigerseitiges Triggersignal kann von einer Einrichtung zur Signalaufnahme aufgenommen werden, insbesondere von einer einen Teil der Datenverarbeitungseinrichtung bildenden Einrichtung, die das Signal digitalisiert und/oder Daten, insbesondere digitalisierte Signale und/oder Triggersignale und/oder weitere Aufnahmevorgaben, mit einem Programmmittel der Datenverarbeitungsanlage austauscht. Diese Einrichtung zur Signalaufnahme wandelt die analogen Signale des Beschleunigers bzw. der Beschleuniger in digitale Signale um, die anschließend von der Datenverarbeitungseinrichtung abgespeichert und gegebenenfalls ausgewertet werden. Die Einrichtung zur Signalaufnahme kann logisch und räumlich von der Datenverarbeitungseinrich tung getrennt sein, bildet jedoch zweckmäßigerweise einen Teil der Datenverarbeitungseinrichtung. Daten wie digitalisierte Signale, Triggersignale und weitere Aufnahmevorgaben können zwischen der Einrichtung zur Signalaufnahme und einem Programmmittel, das die Datenaufnahme und -darstellung sowie -auswertung steuert, ausgetauscht werden. So können beispielsweise über Eingaben eines Benutzers in einem Programmmittel Aufnahmevorgaben gemacht werden, beispielsweise dahingehend, dass alle zehn Behandlungen eine Signalaufnahme erfolgen soll, die dann vom Programmmittel an die Einrichtung zur Signalaufnahme weitergegeben werden. Die Einrichtung zur Signalaufnahme ihrerseits erhält die internen Triggersignale und weitere Informationen vom Beschleuniger, so dass in Abhängigkeit dieser internen Beschleunigerinformationen je nach vorgegebenem Triggersignal bzw. je nach Aufnahmevorgabe des Programmmittels eine Signalaufnahme und anschließende Digitalisierung des Signals erfolgt.

Als medizinischer Beschleuniger kann ein Linearbeschleuniger und/oder ein zyklischer Beschleuniger, insbesondere ein Synchrotron und/oder ein Zyklotron, verwendet werden. Je nach Art des Beschleunigers sind gegebenenfalls unterschiedliche Signale aufzunehmen, wobei das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich eine Funktionsüberwachung in allen üblichen Beschleunigereinrichtungen ermöglicht, da zum einen mehrere Signale automatisch erfasst werden, während zum anderen eine Signalaufnahme unterschiedlicher einzelner Beschleuniger und je nach Anwendungsfall auch weiterer Vorrichtungen, die in einer Beschleunigereinrichtung anzutreffen sind, möglich ist.

Schließlich betrifft die Erfindung eine medizinische Beschleunigereinrichtung, die zur Durchführung eines der vorstehend geschilderten Verfahren ausgebildet ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Ausführungsbeispiele sowie aus den Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine Ablaufskizze eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine erfindungsgemäße medizinische Beschleunigereinrichtung,
3A – 3C bei einem erfindungsgemäßen Verfahren aufgenommene Strahlströme auf einem Target,
4A einen als den Betrieb eines Linearbeschleunigers qualitativ kennzeichnendes Signal aufgenommenen Injektionsstrom,
5A + 5B Darstellungen der reflektierten Hochfrequenzstrahlung bei einem erfindungsgemäßen Verfahren,
6A + 6B als kennzeichnende Signale aufgenommene Klystronströme,
7 eine als kennzeichnendes Signal aufgenommene Klystronspannung,
8 einen Dosispuls einer Ionisationskammer bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, und
9 als kennzeichnende Signale aufgenommene Wellenformen für Ströme und Spannungen eines Modulators eines Beschleunigers.
1 zeigt eine Ablaufskizze eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird zunächst in einem Schritt S1 ein den Betrieb eines Beschleunigers der Beschleunigereinrichtung qualitativ kennzeichnendes Signal aufgenommen. Dieses Signal wird anschließend anhand einer entsprechenden Einrichtung digitalisiert und im Anschluss an die im Schritt S2 durchgeführte Digitalisierung im Schritt S3 in einer Datenverarbeitungseinrichtung für eine Auswertung abgelegt. Die Auswertung kann durch einen Servicetechniker bei Bedarf erfolgen oder alternativ oder in Ergänzung dazu, wie im Schritt S5 dargestellt, durch die Datenverarbeitungseinrichtung vorgenommen werden. Die Auswertung durch die Datenverarbeitungseinrichtung, die im Schritt S5 vorgesehen ist, ist dabei optional, wie hier durch den gestrichelten Pfeil angedeutet. Sie wird durch ein entsprechendes Programmmittel bewirkt.
Weitere betriebskennzeichnende und sonstige Signale sowie weitere einrichtungsspezifische Informationen werden, wie im Schritt S4 dargestellt, zur Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls in der Datenverarbeitungseinrichtung abgelegt, wo sie für eine spätere Auswertung vorgehalten werden. Dabei ist es sinnvoll, möglichst alle den Betrieb qualitativ kennzeichnenden Signale eines Beschleunigers aufzunehmen, um eine möglichst umfassende Auswertung zu ermöglichen, insbesondere in dem Fall, dass die Auswertung mit einer bestimmten Zeitverzögerung erfolgt, so dass fehlende Signale nicht mehr nachträglich aufgenommen werden können.
Weitere einrichtungsspezifische Informationen wie beispielsweise Angaben eines Wasserflusssensors der Kühlung oder dergleichen werden ebenfalls aufgenommen, um Basisdaten des Betriebs der Beschleunigereinrichtung zu archivieren. Die Ablage in der Datenverarbeitungseinrichtung erfolgt für eine vorgegebene Zeit, die bei Bedarf seitens eines Benutzers geändert werden kann, insbesondere anhand einer in einer Datenbank der Datenverarbeitungseinrichtung festgelegten "Lebensspanne", die durch die Zahl der insgesamt gesammelten Daten sowie der neu aufgenommenen Daten oder auch die Behebung eines vorliegenden Problems beeinflusst wird.
Die weiteren Signale, die der Datenverarbeitungseinrichtung im Schritt S4 zugeführt werden, können ebenso Signale anderer Beschleuniger der Beschleunigereinrichtung sein. So umfassen typische Beschleunigereinrichtungen in Kliniken, die auf Onkologie spezialisiert sind, bis zu einer Größenordnung von zehn unterschiedlichen oder bauartgleichen Beschleunigern. An die Ablage in der Datenverarbeitungseinrichtung gemäß Schritt S3 sowie die Auswertung durch die Datenverarbeitungseinrichtung nach Schritt S5 kann sich eine erneute Signalaufnahme anschließen, um so ein betriebskennzeichnendes Signal zu unterschiedlichen Laufphasen des Beschleunigers bzw. zu unterschiedlichen Zeiten oder Zeitstempeln oder in bestimmten Intervallen aufzunehmen.
So wird die Funktionsüberwachung beim erfindungsgemäßen Verfahren zeitlich integriert durchgeführt, werden doch Signale gegebenenfalls bei Fehlern oder gemäß entsprechender Aufnahmevorgaben mehrfach aufgenommen und archiviert. Ebenso findet eine örtliche Integration statt, indem mehrere Signale und gegebenenfalls sogar Signale unterschiedlicher Beschleuniger aufgenommen und im Rahmen des Schrittes S6 an unterschiedlichen Bildschirmen bzw. Arbeitsplätzen dargestellt werden. Dabei kann neben der Signaldarstellung eine Darstellung von Auswertungsergebnissen, weiterer Informationen sowie von Fehlermeldungen, die seitens der Datenverarbeitungseinrichtung erzeugt werden, erfolgen.
Dadurch wird beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Funktionsüberwachung im Sinne einer Datenaufnahme und einer gegebenenfalls vorzunehmenden Wartung und Fehlerdiagnose ohne das Eingreifen eines Nutzers automatisch durchgeführt. Eine Überwachung ist so kontinuierlich möglich, wobei zugleich örtliche Grenzen überwunden werden, so dass auch ein entfernter Techniker bzw. mehrere, an unterschiedlichen Arbeitsplätzen tätige Techniker, die gegebenenfalls mit mobilen Bildschirmen ausgerüstet sind, bei der Überwachung und einer nachfolgenden Überprüfung der Funktion des Beschleunigers mitwirken können. Durch die automatische Funktionsüberwachung, die nicht mehr an das tatsächliche Eintreten eines Fehlers bzw. bestimmte Wartungsintervalle gebunden ist, ist es möglich, den Betrieb umfassend zu dokumentieren und Fehler im Rahmen einer Prognose bereits zu erkennen, bevor es tatsächlich zu einem Ausfall des Beschleunigers kommt. Dadurch können Folgeschäden vermie den werden und Kosten, die durch einen Betriebsausfall, der ungeplant eintritt, anfallen würden, vermieden werden.
2 zeigt eine erfindungsgemäße medizinische Beschleunigereinrichtung 1. Die Beschleunigereinrichtung 1 zur Verwendung in der Strahlentherapie von Patienten verfügt über mehrere medizinische Beschleuniger 2, 3, bei denen es sich um Linearbeschleuniger handelt, sowie weiterhin über andere nicht präzisierte Beschleuniger 4, bei denen es sich sowohl um Linearbeschleuniger als auch um zyklische Beschleuniger handelt. Die Beschleuniger 2, 3, 4 der Beschleunigereinrichtung 1 sind über ein Netzwerk N an eine Datenverarbeitungseinrichtung 5 angebunden. Mittels einer Einrichtung zur Signalaufnahme, die in der Datenverarbeitungseinrichtung 5 integriert ist, wird die Aufnahme von den Betrieb des jeweiligen Beschleunigers 2, 3, 4 qualitativ kennzeichnenden Signalen bewirkt, die zur Vorhaltung für eine nachfolgende rechnergestützte Auswertung in der Datenverarbeitungseinrichtung 5 nach einer vorgenommenen Digitalisierung in digitaler Form abgelegt werden. In der Datenverarbeitungseinrichtung 5 wird weiterhin eine Auswertung der kennzeichnenden Signale anhand vorgegebener Regeln sowie vorhandener Referenzsignale durchgeführt. Hierzu werden auch weitere Informationen, die von den Beschleunigern 2, 3, 4 über das Netzwerk N erhalten werden bzw. welche die Beschleunigereinrichtung 1 in sonstiger Art kennzeichnen, berücksichtigt.
An einem Bildschirm 6, bei dem es sich um ein im Zusammenhang mit Datenverarbeitungseinrichtungen verwendetes Anzeigemittel handelt, wird das digitalisierte kennzeichnende Signal zusammen mit Auswertungsergebnissen und bei einer entsprechenden Anforderung seitens eines Nutzers zusammen mit Referenzsignalen und weiteren einrichtungsspezifischen Informationen dargestellt. Dies erfolgt, nachdem ein Nutzer, also in der Regel ein Servicetechniker der Beschleunigereinrichtung 1, ein entsprechendes Programmmittel gestartet hat, das zur Datenaufnahme in kontinuierlicher Form auch im Wesentlichen ununterbrochen lauffähig ist. Der Bildschirm 6 verfügt über eine Eingabevorrichtung, mit der bestimmte Aufnahmevorgaben auch benutzerseitig vorgegeben werden können, wodurch Vorgaben seitens der Datenverarbeitungseinrichtung 5 ergänzt oder angepasst werden können. Im Zusammenhang mit internen Triggersignalen der Beschleuniger 2, 3, 4 sowie Triggersignalen, die für die Signalaufnahme vorgegeben werden, erfolgt zu bestimmten Zeiten bzw. in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Beschleuniger 2, 3, 4 eine Signalaufnahme und Archivierung in der Datenverarbeitungseinrichtung 5.
Die Signale sowie Auswertungsergebnisse und dergleichen werden an weiteren Bildschirmen 7, 8 und 9 dargestellt, wobei die Bildschirme 7 Bildschirme von Arbeitsplätzen weiterer Servicetechniker der Beschleunigereinrichtung 1 sind, die teilweise über eigene zugeordnete Rechnereinrichtungen, die über das Netzwerk N mit der Datenverarbeitungseinrichtung 5 verbunden sind, verfügen. Der Bildschirm 9 befindet sich in räumlicher Entfernung zur Datenverarbeitungseinrichtung 5, wie hier durch den Trennstrich T angedeutet. So können die Signale und Auswertungsergebnisse einem an diesem Bildschirm 9 tätigen externen Experten dargestellt werden, der daraufhin direkt mittels eines Programmmittels oder über den Umweg der Kommunikation mit Servicetechnikern vor Ort eine Anpassung des Betriebs der Beschleuniger 2, 3, 4 veranlassen kann, sofern eine Störung festgestellt wird oder eine Optimierung durchgeführt werden soll. An den Bildschirmen 6 bis 9 werden zudem gegebenenfalls Fehlermeldungen erzeugt, wenn im Rahmen der Funktionsüberwachung kennzeichnende Signale aufgenommen werden, die ein schnelles Eingreifen oder gar ein Unterbrechen des Betriebs nahe legen. Der Bildschirm 8 ist mobil, um so einem Servicetechniker, der sich an einem über Datenverbindungen zugänglichen beliebigen Ort innerhalb der Beschleunigereinrichtung 1 oder auch davon entfernt aufhält, aufgenommene Signale bzw. insbesondere Fehlermeldungen anzeigen zu können, auf die er gegebenenfalls mit einer optischen, akustischen oder durch einen Vibrationsalarm ausgelösten Warnung hingewiesen wird.
So erfolgt bei der erfindungsgemäßen Beschleunigereinrichtung 1 eine integrierte Funktionsüberwachung in dem Sinne, dass örtliche und zeitliche Grenzen, die sich durch das bisher erforderliche manuelle Anschließen eines Oszilloskops ergeben, überwunden werden.
Die 3A bis 3C zeigen bei einem erfindungsgemäßen Verfahren aufgenommene Strahlströme 10a bzw. 10b. Der Strahlstrom 10a der 3A ist einem fehlerfreien Betrieb des Beschleunigers zuzuordnen, bei dem sich ein im Wesentlichen rechteckiger Impuls mit einer vorgegebenen Amplitude A sowie einer Breite B beispielsweise im Bereich einiger Mikrosekunden zeigt. Bei einem Fehler, wie er in der 3B gezeigt ist, bei dem der Strahlstrom 10b eine abweichende Einhüllende E mit einer Abrundung des Signals aufweist, liegt ein Fehler bei der hochfrequenten Strahlung vor. Dies wird im Rahmen einer Auswertung durch den Techniker oder durch die Datenverarbeitungseinrichtung bei einem Vergleich mit einem Referenzsignal, wie es in der 3A gezeigt ist, erkannt, so dass eine gezielte Behebung möglich ist. Ebenso kommt es bei anderen Fehlern, die im Beschleunigerbetrieb auftreten können, zu charakteristischen Veränderungen der Form, Amplitude und Breite bzw. der Einhüllenden. Das Auswerteergebnis wird schließlich an einem Bildschirm dargestellt und in der Datenverarbeitungseinrichtung archiviert.
Die 4 zeigt einen als den Betrieb eines Linearbeschleunigers qualitativ kennzeichnendes Signal aufgenommenen Injektionsstrom 11. Auch beim Injektionsstrom 11 handelt es sich um ein im Wesentlichen rechteckiges Signal, sofern der Betrieb fehlerfrei abläuft. Auch hier gibt es bestimmte Vorgaben und optimale Einstellungen für die Amplitude A' sowie die Signalbreite B', wobei die Signalbreite im Bereich von einigen Mikrosekunden, in diesem Fall bei 5 μs liegt, während ein typischer Wert für die Amplitude A' 1 Ampere ist. Eine Verringerung der Amplitude A' weist auf zu wenige injizierte Elektronen hin, während eine Amplitudenerhöhung eine zu hohe Anzahl injizierter Elektronen anzeigt. Auch instabile Signale bzw. driftende Signale können aufgenommen werden, die auf ein Problem mit der Elektronenkanone oder ein Problem bei der Abstimmung und Spannungsanpassung hinweisen, während ein "Peak" einen Durchschlag signalisiert.
In den 5A und 5B sind Darstellungen der reflektierten hochfrequenten Strahlung bei einem erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt. Die reflektierte Strahlung 12a der 5A zeigt einen normgerechten Betrieb mit zwei Peaks P an, deren Form und insbesondere Amplitude sehr ähnlich ist. Der Abstand D zwischen den beiden Peaks liegt im Bereich der Vorgaben bei etwa 3 μs. In der 5B ist eine reflektierte Strahlung 12b dargestellt, die auf einen Fehler beim Betrieb hinweist. Die Peaks P' sind nicht sehr ausgeprägt, das Signal im Zwischenbereich geht nicht mehr auf den Ausgangswert zurück. Dies weist auf ein Problem bei der Einstellung der Hochfrequenz-Strahlung durch die automatische Frequenzsteuerung hin. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dies bei einer kontinuierlichen Signalaufnahme umgehend durch eine Auswertung seitens der Datenverarbeitungseinrichtung durch einen Vergleich mit einem Referenzsignal wie in der 5A erkannt werden.
In den 6A und 6B sind als kennzeichnende Signale aufgenommene Klystronströme dargestellt. Der Klystronstrom 13a der 6A ist ein Wellensignal mit einer Amplitude A'' von einigen 10 Ampere, während die Breite B'' einige Mikrosekunden beträgt. Der Klystronstrom, wie er in der 6A dargestellt ist, entspricht einem guten Betriebszustand ohne Fehler. Demgegenüber zeigt der Klystronstrom 13b der 6B innerhalb des Wellenpulses eine weitere stärkere Amplitudenveränderung, die auf die Entstehung eines Lichtbogens hinweist. Entsprechend dieses zugehörigen Fehlers wird für den Benutzer eine Fehlermeldung erzeugt.
In der 7 ist eine als kennzeichnendes Signal aufgenommene Klystronspannung 14 dargestellt, die im auslaufenden Bereich kleine Restwellen 14a zeigt. Die Breite des Signals ist wiederum auf einen optimalen Wert B''' eingestellt. Im Fehlerfall verändert sich beispielsweise die Signalbreite B''', oder die Wellenreste 14a sind zu ausgeprägt bzw. es treten Peaks in Signalrichtung auf, die auf die Entstehung von Lichtbogen hinweisen. Zu ausgeprägte Wellenreste 14a verweisen auf eine Fehlanpassung zwischen Klystronröhre und Modulartor.
Die 8 zeigt schließlich einen Dosispuls einer Ionisationskammer bei einem erfindungsgemäßen Verfahren. Der Dosispuls 15 verweist auf einen fehlerfreien Betrieb mit einer Signalbreite B'''' von 200 μs und einer Amplitude A'''' von etwa 6 V. Im Fehlerfall ergeben sich Dosispulse mit geringeren Amplituden, falls zu wenige Elektronen injiziert wurden, oder auch instabile Pulse, falls die erzeugte hochfrequente Strahlung instabil ist bzw. die Strahlungsmenge nicht korrekt eingestellt ist. Weiterhin kann es zu Beginn zu einer Erhöhung des Pulses kommen, die auf eine Rückheizung der Kathode der Elektronenkanone hinweist.
Die 9 schließlich zeigt Strom- und Spannungswellen 16a bis 16c eines Modulators, wie sie bei einem normgemäßen Betrieb eines Linearbeschleunigers auftreten. Die Signale 16a und 16b sind Stromsignale, während das Signal 16c die Spannung wiedergibt. Diese Signale 16a bis 16c charakterisieren die Produktion der hochfrequenten Strahlung, wobei im Fehlerfall, beispielsweise bei einer falschen Triggerung, die einzelnen Signale 16a bis 16c charakteristische Veränderungen ihrer Form erfahren.

Claims

Verfahren zur Funktionsüberwachung bei medizinischen Beschleunigereinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein den Betrieb wenigstens eines medizinischen Beschleunigers qualitativ kennzeichnendes Signal automatisch aufgenommen und digitalisiert und in digitalisierter Form zur Vorhaltung für eine nachfolgende rechnergestützte Auswertung im Rahmen einer Funktionsüberprüfung der Beschleunigereinrichtung in einer Datenverarbeitungseinrichtung abgelegt wird, wobei das wenigstens eine kennzeichnende Signal ein Wellensignal ist und seitens der Datenverarbeitungsanlage die Amplitude und/oder Breite und/oder Einhüllende und/oder Form des wenigstens einen Signals ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine den Betrieb qualitativ kennzeichnende Signal seitens der Datenverarbeitungseinrichtung in Abhängigkeit von vorgegebenen Regeln und/oder einem Vergleich mit wenigstens einem weiteren aufgenommenen und/oder vorgegebenen Referenzsignal ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung seitens der Datenverarbeitungsanlage eine Prognose im Hinblick auf den Betriebszustand des Beschleunigers erstellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertungsergebnis für eine vorgegebene und/oder seitens eines Nutzers festlegbare Zeitdauer in der Datenverarbeitungseinrichtung abgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine kennzeichnende Signal für eine vorgegebene und/oder seitens eines Nutzers festlegbare Zeitdauer in der Datenverarbeitungseinrichtung abgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kennzeichnende Signal in Abhängigkeit von Aufnahmevorgaben, insbesondere kontinuierlich oder zu bestimmten Zeitpunkten und/oder in Zeitintervallen und/oder in Abhängigkeit von wenigstens einem Triggersignal und/oder mehrfach, aufgenommen, wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche kennzeichnende Signale, insbesondere alle zugänglichen kennzeichnenden Signale, aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Signale mehrerer Beschleuniger aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aufgenommene Signale mehrerer Beschleuniger, insbesondere baugleicher und/oder ähnlicher Beschleuniger, miteinander verglichen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein digitalisiertes kennzeichnendes Signal und/oder Auswertungsergebnis und/oder Referenzsignal und/oder wenigstens eine seitens der Datenverarbeitungseinrichtung vorliegende weitere einrichtungsspezifische Information auf einem oder mehreren über eine Datenverbindung mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbundenen Bildschirmen dargestellt wird, insbesondere nach Aufruf eines Programmmittels.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein kennzeichnendes Signal und/oder Auswertungsergebnis auf einem mobilen und/oder räumlich von der Beschleunigereinrichtung entfernten Bildschirm dargestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadadurch gekennzeichnet, dass die Darstellung numerisch und/oder graphisch und/oder in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Beschleunigers erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als kennzeichnende Signale Signale eines Targets und/oder einer Beschleunigerkammer und/oder eines Klystrons und/oder einer Strahlungsquelle und/oder der erzeugten Strahlung verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als kennzeichnende Signale ein Strahlstrom und/oder Dosispuls und/oder die Spannung und/oder der Strom der Strahlungsquelle und/oder der Injektionsstrom und/oder ein erzeugter Strahlungspuls und/oder die reflektierte erzeugte Strahlung und/oder die Strahlerzeugung kennzeichnende Signale, insbesondere Strom und/oder Spannung und/oder Pulse, aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere einrichtungsspezifische Information, insbesondere bezüglich der Energieversorgung und/oder einer Temperaturüberwachung und/oder eines Wasserflusssensors, aufgenommen und/oder für eine Auswertung herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem im Rahmen einer Auswertung seitens der Datenverarbeitungseinrichtung erkannten Fehlerfall eine Fehlermeldung erzeugt und/oder der Beschleunigerbetrieb angepasst, insbesondere unterbrochen, wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenablage mittels einer Datenbank der Datenverarbeitungseinrichtung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kennzeichnende Signal und/oder wenigstens ein beschleunigerseitiges Triggersignal von einer Einrichtung zur Signalaufnahme aufgenommen wird, insbesondere von einer einen Teil der Datenverarbeitungseinrichtung bildenden Einrichtung, die das Signal digitalisiert und/oder Daten, insbesondere digitalisierte Signale und/oder Triggersignale und/oder weitere Aufnahmevorgaben, mit einem Programmmittel der Datenverarbeitungsanlage austauscht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als medizinischer Beschleuniger ein Linearbeschleuniger und/oder ein zyklischer Beschleuniger, insbesondere ein Synchrotron und/oder ein Zyklotron, verwendet werden.
Medizinische Beschleunigereinrichtung, ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.