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Die
Erfindung betrifft ein medizintechnisches Gerät, insbesondere ein Strahlentherapiegerät, mit einem
in einem Isozentrum positionierbaren Patiententisch und mit einem
optischen Koordinatenanzeigesystem, welches mindestens eine zur
Emission eines Prüfstrahles
vorgesehene Strahlenquelle aufweist, insbesondere einen Laserstrahler.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Prüfkörper sowie ein Verfahren zur Überprüfung der
Positioniergenauigkeit eines Patiententisches in Bezug auf ein Isozentrum
eines medizintechnischen Geräts.
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Die
korrekte Positionierung des Patienten relativ zu einem medizintechnischen
Gerät ist
für die Therapie
eines Patienten von großer
Bedeutung. Besonders in der Partikeltherapie, wo die Positioniergenauigkeiten
des Partikelstrahls um ein mehrfaches besser sind als bei der konventionellen
Photonenbestrahlung oder der Protonenbestrahlung mit Scattering,
ist die exakte Positionierung des zu bestrahlende Gewebes im Isozentrum
des Strahlentherapiegeräts
von elementarer Bedeutung. Hierbei werden an die Positioniergenauigkeit
des Patiententisches und deren Reproduzierbarkeit sehr hohe Anforderungen gestellt,
um jegliche Fehler so gering wie möglich zu halten.
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Grundvoraussetzung
für die
korrekte Positionierung des Patienten ist die exakte Bestimmung
eines Raumkoordinatensystems. Typischerweise wird ein Laserkoordinatenanzeigesystem
bei der Installation und einmal jährlich mit einem Theodoliten
eingemessen. Das Laserkoordinatenanzeigesystem umfasst üblicherweise
mindestens drei orthogonal zueinander ausgerichtete, linienförmige Strahlfächer, deren
Schnittpunkt den Ort des Isozentrums angibt. Zur Überprüfung der
Positioniergenauigkeit werden auf dem Patiententisch Prüfkörper, die
s.g. Phantome mit Markierungen an festgelegten Positionen montiert.
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Mit
Hilfe dieser Prüfkörper können Ungenauigkeiten
in der Position gegenüber
dem Laserkoordinatenanzeigesystem festgestellt und korrigiert werden.
Die Positionierung der Prüfkörper gegenüber dem
Laserkoordinatenanzeigesystem erfolgt in der Regel visuell durch
das zuständige
Bedienpersonal.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Überprüfung der Positioniergenauigkeit
eines Patiententisches eines medizintechnischen Gerätes in einem
Laserkoordinatenanzeigesystem zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein medizintechnisches Gerät,
insbesondere ein Strahlentherapiegerät, mit einem in einem Isozentrum
positionierbaren Patiententisch und mit einem optischen Koordinatenanzeigesystem,
welches mindestens eine zur Emission eines Prüfstrahles vorgesehene Strahlenquelle
aufweist, insbesondere einen Laserstrahler, wobei zur Überprüfung der
Positioniergenauigkeit des Patiententisches ein Prüfkörper zur
Strahlendetektierung mit zumindest einer aus einer Reihe Photozellen
aufgebauten Photozeile vorgesehen ist, deren Position mit der des
Patiententisches korreliert ist.
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Hierbei
wird der Laserstrahl auf die Photozeile gerichtet und derart angesteuert
und bewegt, dass er einen Strahlenfächer bildet, der nach Art einer
Laserlinie oder Prüfstrahl
die Photozeile schneidet. Die Photozellen, die mit dem Prüfstrahl
belichtet werden, liefern einer Steuereinrichtung des medizintechnischen
Geräts
ein Signal, das rechnerisch ausgewertet wird, um Daten über die
genauen Positionskoordinaten und eventuell die Orientierung des
Prüfkörpers zu
erhalten.
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Die
Detektierung des von der Strahlenquelle emittierten Strahls, insbesondere
Laserstrahls, mittels einer aus aneinander gereihten Photozellen
aufgebauten Photozeile hat den Vorteil, dass eine unmittelbare visuelle
Kontrolle durch das Bedienpersonal des medizintechnischen Gerätes entbehrlich
wird. Damit sind entsprechende Fehlerquellen eliminiert, wo bei auch
die Genauigkeit der Überprüfung des
Koordinatensystems bei Verwendung entsprechend hochauflösender Photozellen
erhöht
ist. Zudem sind die von der Photozeile aufgenommenen Signale automatisch
durch die zur Ansteuerung des medizintechnischen Gerätes vorgesehene
Steuereinrichtung weiterverarbeitbar, wodurch die Genauigkeit verbessert
und die Sicherheit erhöht
wird. Somit wird eine Automatisierung und Objektivierung des bisherigen Überprüfungsverfahrens
erreicht.
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Hierbei
ist der Prüfkörper in
einer ersten bevorzugten Variante ein gesondertes geometrisches Objekt,
das getrennt vom Patiententisch über
eine Verstelleinrichtung des Patiententisches, beispielsweise ein
Roboterarm, im Isozentrum positioniert wird. Seine korrekten Koordinaten
bezüglich
des Isozentrums werden gespeichert, um den Patiententisch jederzeit
später
mit der Verstelleinrichtung in eine definierte Position relativ
zum Isozentrum verfahren zu können.
Alternativ ist der gesonderte Prüfkörper auf dem
Patiententisch montiert, wodurch eine direkte Korrelation zwischen
seinen Koordinaten und denen des Patiententisches aufgestellt wird.
In einer weiteren Ausführungsvariante
ist der Prüfkörper Teil
des Patiententisches und umfasst mehrere Elemente, die an unterschiedlichen
Positionen des Patiententisches befestigt oder im Patiententisch
integriert sind.
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Bevorzugt
ist die Strahlausdehnung des Prüfstrahls
derart relativ zur Photozeile bemessen, dass der Prüfstrahl
lediglich auf einen kleinen Teil der Photozellen der Photozeile
trifft. Hierbei wird in nur einem Teil der Photozellen ein Signal,
insbesondere ein eine einstellbare Schwelle überschreitendes Signal erzeugt.
Somit ist es möglich,
eine Verschiebung des Signals entlang der Photozeile zu erfassen,
die Informationen über
Abweichungen der Position des Prüferkörpers vom
Isozentrum liefert. Insbesondere werden bei einer ersten Justage
des Prüfkörpers die Daten über die
Lage des Signals entlang jeder einzelnen Photozeile als eine Nulllage
gespeichert, und bei einer erneuten Überprüfung der Positioniergenauigkeit
des Prüfkörpers werden
die neu gewonnenen Daten mit der hinterlegten Nulllage des Signals
in jeder Photozeile verglichen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung sind mehrere einen Winkel, insbesondere
einen rechten Winkel, miteinander einschließende Photozeilen vorgesehen.
Somit kann die Position des Prüfkörpers zwei-
oder dreidimensional erfasst werden. Insbesondere ist der Prüfkörper derart
positioniert, dass die Positionierzeilen im Wesentlichen entlang der
Achsen des Koordinatenanzeigesystems verlaufen. Dabei ist die Auswertung
der exakten Position des Prüfkörpers im
Koordinatenanzeigesystem besonders einfach.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind mehrere parallel zueinander
angeordnete und in Strahlrichtung des Prüfstrahles voneinander beabstandete
Photozeilen vorgesehen. Dank dieser Ausgestaltung kann nicht nur
eine Verschiebung des Prüfkörpers vom
Isozentrum, sondern auch eine Verdrehung des Prüfkörpers bezüglich des Koordinatenanzeigesystems
detektiert werden, wenn beispielsweise zwei parallele, gegenüberliegende Photozeilen
mit dem Prüfstrahl
belichtet werden.
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Die
Erfassung einer Verdrehung des Prüfkörpers durch die parallele Anordnung
der Photozeilen ist durch die Größe der Photozeilen
beschränkt,
so dass meist nur Abweichungen um wenige Grad detektierbar sind.
Um weitere Winkelstellungen zu überprüfen, die
auf eine größere Verdrehung
gegenüber
der Achsen des Koordinateanzeigensystems hindeuten, sind mehrere
Photozeilen in einer Ebene erforderlich. Somit sind gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung mehrere Photozeilen vorgesehen, die auf
einer gedachten Kreislinie angeordnet sind. Durch eine kreis- oder
bogenförmige
Anordnung mehrer Photozeilen kann eine Abweichung um einen besonders
großen
Winkelbetrag erfasst werden.
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Vorteilhafterweise
weist der Prüfkörper ein Verbindungselement
zur präzisen
Verbindung mit dem Patiententisch auf. Durch die präzise, wiederholbare
Verbindung des Prüfkörpers mit
dem Patiententisch ist auch die Position des Tisches im Koordinatenanzeigesystem
definiert.
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Zweckdienlicherweise
ist der Prüfkörper an einer
Kupplungsstelle der insbesondere als Roboter ausgeführte Verstelleinrichtung
des Patiententisches koppelbar. Insbesondere ist der Prüfkörper über eine Werkzeugwechseleinheit
direkt mit der Verstelleinrichtung koppelbar. Nach der Positionierung
des Prüfkörpers im
Isozentrum und der Speicherung der Koordinaten des Isozentrums wird
der Prüfkörper mit Hilfe
der Werkzeugwechseleinheit gegen den Patiententisch ausgetauscht
und der Tisch kann in eine bezüglich
des Isozentrums definierte Position verfahren werden.
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Die
Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch einen Prüfkörper zur Überprüfung der
Positioniergenauigkeit eines Patiententisches in Bezug auf ein Isozentrum
eines medizintechnischen Geräts
in einem Koordinatenanzeigesystem, mit mindestes einer aus einer
Reihe Photozellen aufgebauten Photozeile. Der Prüfkörper ist vorteilhafterweise nach
Art eines auf dem Kopf stehenden Tisches mit einer plattenförmigen Basis
und zumindest einem rechtwinklig hierzu angeordneten Pfeiler ausgebildet, wobei
auf der Basis zumindest zwei unter einem Winkel zueinander angeordnete
Photozeilen und eine weitere Photozeile am Pfeiler vorgesehen sind.
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Die
Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch Verfahren zur Überprüfung der
Positioniergenauigkeit eines Patiententisches in Bezug auf ein Isozentrum
eines medizintechnischen Geräts
in einem Koordinatenanzeigesystem, wobei ein Prüfkörper mit einer aus einer Reihe
Photozellen aufgebauten Photozeile in eine Prüfposition gebracht wird, die
Photozeile mit einem von einer Strahlenquelle des Koordinatenanzeigesystems
emittierten Prüfstrahl
bestrahlt wird und in Abhängigkeit
von dem von der Photozeile aufgenommenen Signal die Position des
Prüfkörpers relativ
zum Isozentrum ermittelt wird.
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Die
im Hinblick auf das medizintechnische Gerät aufgeführten Vorteile und bevorzugen
Ausführungsformen
lassen sich sinngemäß auf den
Prüfkörper und
das Verfahren übertragen.
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Vorzugsweise
wird die Lage des Signals der Photozeile mit einer Nulllage verglichen,
die bei einer Justage des Prüfkörpers im
Koordinatenanzeigesystem definiert ist. Somit werden Verschiebungen
und eventuell Verdrehungen des Prüfkörpers detektiert.
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Um
eine dreidimensionale Überprüfung der Positioniergenauigkeit
des Prüfkörpers bzw.
des Patiententisches zu ermöglich,
wird der Prüfkörper bevorzugt
aus mehreren Richtungen, insbesondere aus drei Richtungen parallel
zu den Achsen des Koordinatenanzeigesystems bestrahlt.
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Nach
einer bevorzugten Variante wird der Prüfkörper zur Ermittlung der Position
relativ zum Isozentrum bewegt und das von der Photozeile aufgenommene
Signal wird ausgewertet. Durch die translatorischen oder rotatorischen
Bewegungen werden die Abweichungen von der korrekten Position ausgeglichen,
bis die Nulllage des Signals auf der Photozeilen erreicht wird.
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Die
Bewegungen des Prüfkörpers können außerdem dazu
dienen, Informationen über
die Orientierung des Prüfkörpers zu
gewinnen. Insbesondere in der Ausführungsform, bei der lediglich
eine Photozeile pro Koordinatenrichtung vorgesehen ist, kann eine
Abweichung des Signals von der Nulllage sowohl auf eine translatorische
Verschiebung als auch auf eine Verdrehung des Prüfkörpers hindeuten. Um festzustellen,
welcher der beiden Fälle
vorliegt, wird der Prüfkörper in
einer Ebene um das angenommene Isozentrum beispielweise um 90° gedreht
und seine Position wird erneut überprüft. Wenn
nun eine Verschiebung des Signals der einzelnen Photozeilen gegenüber seiner
vorherigen Lage erfassbar ist, ist der Drehpunkt des Prüfkörpers in
dieser Ebene ungleich mit dem Isozentrum.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigen
jeweils in schematischer Darstellung:
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1 ein
medizintechnisches Gerät
mit einem optischen Koordinatenanzeigesystem und einem Prüfkörper,
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2 eine
Photozeile des Prüfkörpers gemäß 1 sowie
beispielhafte Verläufe
damit aufgenommener Signale,
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3 eine
erste Orientierung mehrerer Photozeilen des Prüfkörpers gemäß 1 bezüglich zweier
Prüfstrahlen
des Koordinatenanzeigesystems,
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4 eine
zweite Orientierung mehrerer Photozeilen des Prüfkörpers gemäß 1 bezüglich zweier
Prüfstrahlen
des Koordinatenanzeigesystems,
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5 eine
Draufsicht auf einen Prüfkörper und
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6 eine
perspektivische Darstellung des Prüfkörpers gemäß 5, und
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7a–7c Drauf
sichten auf einen weiteren Prüfkörper in
drei unterschiedlichen Ausrichtungen zum Koordinatenanzeigesystem.
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Einander
entsprechende Teile und Parameter sind in allen Figuren mit den
gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Ein
in 1 symbolisiert dargestelltes medizintechnisches
Gerät 2 umfasst
einen Partikelstrahler 4, beispielsweise ein Protonenstrahler
oder Schwerionenstrahler, der im Betrieb einen Partikelstrahl 6 emittiert,
welcher bei der Durchführung
einer Strahlentherapie in einem Isozentrum 8 auf zu bestrahlendes
Gewebe eines nicht dargestellten Patienten trifft.
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Das
medizintechnische Gerät 2 weist
ein optisches Koordinatenanzeigesystem 10 auf, das einen Laserstrahler
als Strahlenquelle 12 umfasst. Zur Strahlendetektierung
eines von dem Laserstrahler 12 emittierten Laserstrahls 13 sind
hier nicht dargestellten Photozeilen 14 vorgesehen (vgl. 2 bis 6),
die auf einem Prüfkörper 16 angebracht
sind. In 1 ist schematisch lediglich
eine einzige Strahlenquelle 12 dargestellt, welche die
Position des Prüfkörpers 16 in
eine Richtung des Koordinatenanzeigesystems 10 bestimmt.
Tatsächlich
sind mindestens drei die Achsen eines Koordinatensystems beschreibende
Laserstrahler 12 vorhanden.
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Der
Prüfkörper 16 dient
zur Überprüfung der Positioniergenauigkeit
eines Patiententisch 18 des medizintechnischen Geräts 2 im
Koordinatenanzeigesystem 10. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Prüfkörper 16 ein
gesondertes Objekt, das lösbar
mit dem Patiententisch 18 verbunden ist und mittelbar über eine
Verstelleinrichtung 20 des Tisches 18 verfahrbar
ist. Die Positionierung des Prüfkörpers 16 auf dem
Patiententisch 18 ist hoch präzise und reproduzierbar, so
dass eine eindeutige Korrelation zwischen der Position des Prüfkörpers 16 und
der das Patiententisches 18 im Koordinatenanzeigesystem 10 gewährleistet
ist.
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Sämtliche
Laserstrahler 12 und der Prüfkörper 16 sind datentechnisch
mit einer hier nicht dargestellten Steuereinrichtung des medizintechnischen Gerätes 2 verbunden.
Die durch die Strahlendetektierung erhaltenen Daten werden in der
Steuereinrichtung ausgewertet, so dass ermittelt wird, ob es Abweichungen
der Position des Prüfkörpers 16 bezüglich des
Isozentrums 8 gibt. Wenn Abweichungen vorliegen werden
sie in diesem Ausführungsbeispiel korrigiert,
indem die Steuereinrichtung über
die Verstelleinrichtung 20 die Position des Tisches 18 und damit
des Prüfkörpers 16 entsprechend ändert.
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Der
Prüfkörper 16 kann
auch aus mehreren Elementen bestehen, die entfernt voneinander auf dem
Patiententisch 18 montiert sind oder ein integraler Bestandteil
des Tisches 18 sind. Al ternativ kann der Prüfkörper 16 über eine
Werkzeugwechseleinheit, ein sogenanntes Tool Changer, direkt mit
der Verstelleinrichtung 20 verbunden sein. Nach der Überprüfung der
Positioniergenauigkeit relativ zum Isozentrum 8 wird in
diesem Fall mit Hilfe des Tool Changers der Prüfkörper 16 durch den
Tisch 18 ersetzt und der Tisch 18 kann wiederholt
in gewünschten
definierten Positionen gegenüber
dem Isozentrum 8 verfahren werden.
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In 2 ist
eine Photozeile 14 des Prüfkörpers 16 gezeigt.
Die Photozeile 14 ist aus mehreren geometrisch in Reihe
angeordneten Photozellen 22 zusammengesetzt. Als Photozellen 22 werden
beispielsweise CCD-Zellen (charge coupled device) verwendet. Ebenso
sind jegliche sonstige photosensitive Sensoren geeignet.
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In 2 ist
zusätzlich
zu einer Photozeile 14 ein von dieser geliefertes elektrisches
Signal S bei zwei unterschiedlichen Belichtungen mit einem Laserstrahl 13 der
Strahlungsquelle 12 dargestellt. Der Laserstrahl 13 bildet
einen Strahlfächer,
der nach Art einer Laserlinie als Prüfstrahl 24 die Photozeile 14 schneidet.
Die Strahlausdehnung A (3) ist derart bemessen, dass
der Prüfstrahl 24 lediglich
auf einen kleinen Teil der Photozellen 22 der Photozeile 14 trifft.
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Die
Verschiebung des Prüfstrahls 24 von
einer ersten Einstrahlposition – in 2 unten
dargestellt – in
eine zweite Einstrahlposition ist durch einen Pfeil veranschaulicht.
Während
in den Photozellen 22, die direkt durch den Prüfstrahl 24 belichtet
werden, eine hohe Signalstärke
erzeugt wird, fällt
das Signal S mit zunehmender Entfernung von dem Zentrum des Prüfstrahls 24 ab.
Durch die Auswertung, welche der Photozellen 22 vom Prüfstrahl 24 bestrahlt
wird, wird die Position des Prüfstrahls 24 relativ
zum Prüfkörper 16 ermittelt.
Bevorzugt werden nur solche Photozellen als vom Prüfstrahl 24 bestrahlt ausgewertet,
deren abgegebener Signalwert einen insbesondere einstellbaren Schwellwert übersteigt.
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In
einer Photozelle 22 als lichtempfindlicher Photodiode entsteht
bei Belichtung eine Ladung, die zur Intensität des auftreffenden Lichts
proportional ist. In einer ersten Weise der Signalverarbeitung wird lediglich
erfasst, ob die Intensität
des von der Photozelle 22 detektierten Lichts die vorzugsweise
einstellbare Schwelle überschreitet.
Der Ort der Einstrahlung des Prüfstrahls 24 ist
dann durch die Koordinaten der Photozelle 22 beziehungsweise – bei mehreren
belichteten Photozellen 14 – durch die gemittelten Koordinaten
der betreffenden Photozellen 14 definiert.
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Nach
einer alternativen Methode der Signalverarbeitung wird nicht nur
die Überschreitung
einer Schwelle, sondern – in
feinerer Auflösung,
insbesondere mit einer digitalen Skala – auch die Stärke des Signals
S bei jeder belichteten Photozelle 22 erfasst. Auf diese
Weise ist das Zentrum der Einstrahlung des Prüfstrahls 24 mit einer
Genauigkeit bestimmbar, die die Ortsauflösung der einzelnen Photozellen 22, das
heißt
die Dimensionierung der typischerweise quadratischen Photozellen 22 in
Erstreckungsrichtung der Photozeile 14 übertrifft.
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Wie
genau Informationen über
die Position und Orientierung des Prüfkörpers 16 in einer
zweidimensionalen Ebene erhalten werden, wird aus 3 und 4 ersichtlich.
In 3 sind zwei Photozeilen 14a parallel
zueinander angeordnet, wobei der Abstand zwischen den gleichartigen
Photozeilen 14a mit D angegeben ist. Zusätzlich sind
zwei weitere Photozeilen 14b ebenfalls parallel zueinander
angeordnet. Diese Photozeilen 14b sind orthogonal zu den
Photozeilen 14a angeordnet, so dass die insgesamt vier
Photozeilen 14a, 14b an den Seiten eines gedachten
Rechtecks, insbesondere eines Quadrats angeordnet sind. In der Mitte
dieses Quadrats befindet sich das Isozentrum 8, in welchem
das mit dem Partikelstrahl 6 zu behandelnde Gewebe des
Patienten zu positionieren ist.
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Jedes
Paar an Photozeilen 14a, 14b wird von einem Prüfstrahl 24a, 24b belichtet,
welches einen lang gestreckten rechteckigen Querschnitt aufweist
und nach Art einer Laserlinie auf die Ebene der Photozeilen 14a, 14b auftrifft.
Die in 3 sichtbaren Prüfstrahlen 24a, 24b schneiden
die zugeordneten Photozeilen 14a, 14b jeweils
exakt rechtwinklig. Das Isozentrum 8 liegt im Schnittpunkt
der beiden Prüfstrahlen 24a, 24b.
Jeder Prüfstrahl 24a, 24b schneidet
die zugeordnete Photozeile 14a, 14b nur auf einem
kleineren Teil ihrer Länge
L im dargestellten Ausführungsbeispiel
weniger als einem Viertel der Länge
L.
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Die 4 zeigt
ebenfalls die Photozeilen 14a, 14b in der Anordnung
nach 3. Lediglich die Orientierung des Prüfkörpers 16 und
somit der Photozeilen 14a, 14b unterscheidet sich
vom anhand der 3 erläuterten Fall: Gemäß 4 sind
beide Paare an Photozeilen 14a, 14b nicht orthogonal
zum jeweiligen Prüfstrahl 24a, 24b gerichtet.
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Dies
veranschaulicht, dass das Koordinatenanzeigesystem 10 nicht
nur zur Detektierung von Verschiebungen, sondern auch zur quantitativen
Erfassung von Verdrehungen des Prüfkörpers 16 bzw. der
Photozeilen 14a, 14b relativ zu den entsprechenden
Prüfstrahlen 24a, 24b geeignet
ist. Je größer der Abstand
D zwischen zueinander parallelen Photozeilen 14a ist, desto
größer ist
die Winkelauflösung
des optischen Messsystems 10.
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Vor
Beginn der Bestrahlung des Patienten ist eine Justage des Laserkoordinatensystems 10 vorzunehmen,
um die in 3 dargestellte räumliche Korrelation
zwischen den Prüfstrahlen 24a, 24b und der
Photozeilen 14a, 14b zu erreichen. Dabei wird die
Lage des Signals S über
die einzelnen Photozellen 14a, 14b mit einer Nulllage
verglichen, die bei einer Erstjustage gespeichert wurde. Abweichungen von
der richtigen Position und Ausrichtung der Photozellen 14a, 14b,
welche beispielsweise aus 4 ersichtlich
sind, werden automatisch beim Vergleichen der Lage des gewonnenen
Signals 5 mit der Nulllage erkannt und angezeigt. Diese
Abweichungen werden auch von der Steuereinrichtung des medizintechnischen
Geräts 2 korrigiert,
indem der Prüfkörper 16 in
Abhängigkeit
vom abgelesenen Signal S jeder Photozeile 14a, 14b entsprechend translatorisch
oder rotatorisch über
die Verstelleinrichtung 20 bewegt wird.
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Anstelle
der einzelnen Photozeilen 14a, 14b kann zur Strahlendetektierung
ein Array an Photozellen 22 vorgesehen sein. Es ist auch
möglich,
die Photozeilen 14 kreis- oder bogenförmig anzuordnen, wodurch eine
erhöhte
Winkelsensitivität
erreichbar ist.
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Die
Anordnung der Photozeilen 14a, 14b auf dem Prüfkörper 16 in
Bezug auf die X-, Y-, und Z-Achse des Koordinatenanzeigesystems 10 ist
in 5 und 6 dargestellt. Der Prüfkörper 16 ist
in dieser bevorzugten Ausgestaltung nach Art eines auf dem Kopf
stehenden Tisches ausgebildet. Er weist eine Basis 26 auf,
die im Wesentlichen in der horizontalen X-Z-Ebene des Koordinatenanzeigesystems 10 liegt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
weist der Prüfkörper 16 auf
einer Unterseite der Basis 26 ein hier nicht näher dargestelltes
Verbindungselement, über
welches eine hoch präzise
Verbindung mit dem Tisch 18 herstellbar ist.
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Zur
Erfassung von Abweichungen der Position des Prüfkörpers 16 entlang der
vertikalen Y-Achse sind in diesem Ausführungsbeispiel senkrecht zur Basis 26 vier
Pfeiler 28 vorgesehen. Auf jedem der Pfeiler 28 ist
eine Photozeile 14c parallel zur Y-Achse angeordnet. Die
Photozeilen 14c werden von einem hier nicht dargestellten
Prüfstrahl
geschnitten, der sich in einer Ebene ausbreitet, die im Wesentlichen parallel
zur Basis 26 ist. Zur Überprüfung der
Positioniergenauigkeit des Prüfkörpers 16 würden auch zwei
Pfeiler 28 ausreichen, auf denen zwei Photozeilen 14c derart
angeordnet sind, dass beide Photozeilen 14c von einer Seite
mit dem Prüfstrahl
geschnitten werden können.
In diesem Ausführungsbeispiel sind
jedoch vier Pfeiler 28 vorgesehen, damit die Positioniergenauigkeit
von allen vier Seiten in der X-Z-Ebene überprüft werden kann.
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Durch
die Anordnung von mindestens zwei Photozeilen 14c parallel
zur Y-Achse, die vorzugsweise symmetrisch verlaufen und den gleichen
Abstand (+X, –X)
vom Isozentrum 8 aufweisen, können neben einer Rotation des
Prüfkörpers 16 bzw.
Patiententisches 18 im Isozentrum 8 auch Roll
und Tilt, d.h. die Rotationen um die Z-Achse und um die X-Achse überprüft werden.
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Alternativ
zu den parallelen Photozeilenpaaren kann nur jeweils eine Photozeile 14a, 14b, 14c parallel
zu den Achsen des Koordinatenanzeigesystems 10 vorgesehen
sein. Mittels dieser Ausführungsvariante
können
insbesondere Verschiebungen des Prüfkörpers 16 erfasst werden,
wie sie beispielsweise in 7a gezeigt
ist.
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Bei
nur einer Photozeile 14a, 14b, 14c in
jeder Richtung kann eine Verdrehung des Prüfkörpers 16 nicht automatisch
erkannt werden, denn eine geänderte
Lage des Signals S auf den Photozeilen 14a, 14b kann
sowohl auf eine Verschiebung als auch auf eine Verdrehung des Prüfkörpers 16 hindeuten.
Außerdem
kann der Prüfkörper 16 verdreht
sein, auch wenn die Lage des Signals S auf beiden Photozeilen 14a, 14b mit
der Nulllage übereinstimmt,
wie es in 7b gezeigt ist. Um festzustellen,
ob eine Verdrehung vorliegt, wird der Prüfköper 16 um 90° z.B. im Uhrzeigersinn
in der X-Z-Ebene um den Drehpunkt 8' rotiert. Der Punkt 8' ist der Schnittpunkt
zweier Geraden, die senkrecht zu den Photozeilen 14a, 14b sind und
die Photozeilen 14a, 14b in der Nulllage schneiden,
somit wird im Drehpunkt 8' das
Isozentrum 8 vermutet.
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Die
Ausrichtung des Prüfkörpers 16 nach
der Rotation um 90° im
Uhrzeigersinn ist in 7c dargestellt. Eine erneute Überprüfung der
Lage des Signals S auf den Photozeilen 14a, 14b ergibt
eine Verschiebung des Signals S entlang der X-Achse. Dies bedeutet,
dass der Drehpunkt 8' des
Prüfkörpers 16 in
der X-Z-Ebene ungleich mit dem Isozentrum 8 ist. Eine weitere
Rotation um 90° im
Uhrzeigersinn würde ebenfalls
eine Verschiebung des Signals S Entlang der Z-Achse ergeben. Mit
den hierbei gewonnen Daten kann die tatsächliche Lage des Isozentrums 8 bestimmt
werden und die Verdrehung des Prüfkörpers 16 in
der X-Z-Ebene wird direkt von der Steuereinrichtung korrigiert.