-
Die
Erfindung bezieht sich auf einen Lamellenkollimator, insbesondere
für ein
Strahlentherapiegerät,
sowie auf ein Strahlentherapiegerät mit einem derartigen Lamellenkollimator.
-
Ein
Lamellenkollimator wird in der Strahlentherapie zur Behandlung von
Tumoren eingesetzt. Ein derartiger Lamellenkollimator ist beispielsweise in
der
DE 196 39 816
A1 , in der
WO
00/46813 A1 oder der
US 5,555,283 A beschrieben. In der Strahlentherapie
wird ein Tumor mit energiereichen Strahlen, meistens mit hochenergetischer
Röntgenstrahlung
eines Linearbeschleunigers, bestrahlt. Der Lamellenkollimator wird
dabei in den Strahlengang des Röntgenstrahls
eingebracht. Er weist mehrere gegeneinander motorisch verschiebbare
Lamellen zur Vorgabe einer Öffnung
auf, deren Kontur der Kontur des Tumors entspricht. Somit wird nur
der Tumor mit den Röntgenstrahlen
bestrahlt und nicht das angrenzende gesunde Körpergewebe bestrahlt. Dazu
sind zwei Pakete von Lamellen so gegenüber angeordnet, dass sie mit
ihren Stirnseiten aufeinander zu- oder voneinander
weg bewegt werden können.
Somit lässt
sich eine nahezu jede beliebige Kontur eines Tumors nachbilden.
-
Jede
dieser Lamellen ist einzeln mittels eines Elektromotors verschiebbar.
Da es bei der Positionierung einer Lamelle leichte Abweichungen
zwischen einer Sollvorgabe und der tatsächlich eingestellten Istposition
der Lamelle geben kann, weist jede Lamelle eine Positionsmessvorrichtung
auf, mit der die tatsächlich
eingestellte Position bestimmbar ist.
-
Für die Nachbildung
sehr feiner Konturen werden besonders schmale Lamellen eingesetzt.
Ein Lamellenkollimator mit derart schmalen Lamellen ist in der
DE 196 39 861 A1 beschrieben.
Zusätzlich
sind die Lamellen des Lamellenkollimators oftmals leicht halbkreisförmig in
Strahlrichtung angeordnet und leicht gegeneinander geneigt. Auf
diese Weise werden schmale Spalten zwischen den einzelnen Lamellen,
die die Abschirmungswirkung des Lamellenkollimators in diesem Bereich
stark herabsetzen und zu einer Bestrahlung von gesundem Körpergewebe
führen
würden,
sicher vermieden.
-
Bei
dem in der
DE 196
39 861 A1 beschriebenen Lamellenkollimator weisen die einzelnen
Lamellen an den oberen Kanten an ihrer strahlabgewandten Seite längliche
Verbindungsstränge
auf, die an ihrem anderen Ende an den Stäben einer nicht dargestellten
Positionsmessvorrichtung, beispielsweise über Kugelverbinder, angreifen.
Dabei laufen aus Platzgründen
die Verbindungsstränge
von der Verschieberichtung der Lamellen aus gesehen fächerförmig wie
bei einer mechanischen Schreibmaschine auseinander. Aus der
US 5,555,283 ist ein Lamellenkollimator
zu entnehmen, bei dem jede einzelne Lamelle über einen Verbindungsstrang
mit einer als Potentiometer ausgebildeten Positionsmessvorrichtung
verbunden ist.
-
Die
jeweilige mechanische Anbindung der einzelnen Positionsmessvorrichtungen
an die einzelnen Lamellen ist sehr aufwendig.
-
In
der
DE 100 45 260
C1 ist eine als Potentiometer ausgebildete Positionsmessvorrichtung
beschrieben, die als Montageeinheit direkt an der Lamelle eines
Lamellenkollimators befestigbar ist.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lamellenkollimator anzugeben,
der eine vereinfachte und wartungsfreundliche Positionsmessvorrichtung
aufweist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Strahlentherapiegerät
mit einem derartigen Lamellenkollimator anzugeben.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
-
Hierzu
weist der Lamellenkollimator für
jede Lamelle eine Positionsmessvorrichtung mit einem verschiebbaren
Messelement auf, das unmittelbar an der zugehörigen Lamelle befestigt ist.
Somit ist eine bauliche Anbindung einer Lamelle an ihre zugehörige Positionsmessvorrichtung über ein
vermittelndes Element, wie beispielsweise einen streifenartigen Verbindungsstrang,
nicht mehr notwendig. Da diese Verbindungselemente nach dem Stand
der Technik länglich
ausgeführt
sind und fächerartig
auseinanderlaufen, besteht immer auch eine Gefahr des Verhakens
einzelner Verbindungselemente. Auch diese Gefahr des Verhakens besteht
bei der direkten Anbindung der Positionsmessvorrichtung an eine
Lamelle nicht mehr. Damit ist außerdem die Betriebssicherheit
des Lamellenkollimators erhöht.
Zudem wird bei der Fertigung die aufwendige mechanische Ausrichtung
der einzelnen Verbindungsstränge
eingespart.
-
Weiterhin
ist die Befestigung des Messelements an der Lamelle als Gelenk ausgeführt. Insbesondere
bei schräg
zueinander geneigten Lamellen ist somit die Anbindung der Positionsmessvorrichtung
stark vereinfacht. Durch den Einsatz eines Gelenks werden mechanische
Spannungen vermieden oder zumindest stark reduziert. Das Gelenk
ist beispielsweise als Kugelgelenk oder als Scharniergelenk ausgeführt.
-
In
einer Weiterbildung sind das Messelement und die Lamelle über eine
Verbindung, umfassend einen Bolzen und eine Bolzenaufnahme, aneinander befestigt.
Eine derartige Bolzenverbindung lässt sich sehr einfach herstellen.
Außerdem
ist ein Bolzen derart herstellbar, dass er nicht breiter als die
Lamelle baut. Somit lässt
sich das Messelement besonders platzsparend direkt hinter der Lamelle
befestigen. Ist die Bolzenaufnahme in Bolzenlängsrichtung zusätzlich drehbeweglich
ausgeführt,
so ist das Messelement gegenüber
der Lamelle nach Art eines Scharniers bewegbar.
-
Vorteilhaft
weist der Bolzen eine Rastnut zum Verrasten und Fixieren in der
Bolzenaufnahme auf. Somit ist die Verbindung zwischen dem Bolzen und
der Bolzenaufnahme derart abgesichert, dass kein Herausrutschen
des Bolzens aus der Bolzenaufnahme möglich ist. Somit ist einem
Ausfall der Positionsmessvorrichtung sicher vorgebeugt.
-
In
einer Variante umfasst die Positionsmessvorrichtung eine Messplatte
als Messelement und eine Plattenaufnahme für die Aufnahme dieser Messplatte.
Ein im wesentlichen plattenförmiges
Messelement ist besonders einfach herstellbar. Ist die korrespondierende
Plattenaufnahme mit parallel zueinander ausgerichteten Seitenwänden versehen,
kann die Messplatte in dieser Plattenaufnahme praktisch ohne Reibungswiderstand
bei einem Verfahren der Lamelle in Verstellrichtung hin- und hergleiten.
Somit wird der Verfahrvorgang der Lamelle nicht behindert. Durch
das flächige
Anliegen der Messplatte an der Wandung der Plattenaufnahme ist zudem
ein guter Kontakt zwischen Messelement und Plattenaufnahme erzielt.
-
In
einer Weiterbildung weist die Messplatte in Längsrichtung und parallel zur
Verstellrichtung des Lamellenkollimators zumindest eine Führungsschiene
als Führungselement
zur ihrer Führung
an einer Kontur der korrespondierenden Plattenaufnahme auf. Auf
diese Weise ist eine besonders sichere Führung der Messplatte in der
Plattenaufnahme gewährleistet.
-
Zweckmäßig sind
zumindest zwei Führungsschienen
an der Messplatte in Querrichtung und senkrecht zur Strahlrichtung
sowie zur Verstellrichtung einander gegenüberliegend angeordnet. Da beide
diese Führungsschienen
von einer Kontur der korrespondierenden Plattenaufnahme geführt werden, ist
eine besonders ausfallsichere Führung
der Messplatte erzielt.
-
In
einer besonders vorteilhaften Variante ist die Positionsmessvorrichtung
als Potentiometer ausgebildet. Mittels eines Potentiometers lässt sich
in einfacher Weise ein Widerstand messen, der proportional zur Position
der Lamelle ist. Eine derartige Widerstandsmessung ist auch besonders
kostengünstig
umsetzbar.
-
In
einer Weiterbildung weist die Messplatte zumindest ein Kontaktelement
und die Plattenaufnahme einen zu diesem Kontaktelement korrespondierenden
Schleifkontakt auf. Insbesondere bei einer flächigen Ausbildung sowohl von
Kontaktelement als auch des korrespondierenden Schleifkontaktes
lässt sich
so eine besonders sichere und genaue Messung mittels der als Potentiometer
ausgebildeten Positionsmessvorrichtung erzielen.
-
Vorteilhaft
ist jedes Kontaktelement über
zumindest ein Fixierelement an der Messplatte befestigt. Beispielsweise
ist das zumindest eine Fixierelement als Zapfen ausgeführt, an
dem sich das mit einer Zapfenaufnahme versehene Kontaktelement einfach
aufstecken lässt.
Somit ist eine sehr einfache Montage oder ein Austauschen eines
derartigen Kontaktelements durchführbar, so dass sich die Wartungsfreundlichkeit
der Positionsmessvorrichtung des Lamellenkollimators stark erhöht.
-
In
einer besonders zweckmäßigen Variante sind
die Plattenaufnahme und die von ihr geführte und gehaltene Messplatte
im Wesentlichen in Strahlrichtung oberhalb der oberen Querseite
oder unterhalb der unteren Querseite der Lamelle angeordnet. Somit
sind zum einen die einzelnen Lamellen bei ihrem Verfahren in Verstellrichtung
nicht behindert. Zum anderen lassen sich mehrere Plattenaufnahmen in
Form eines Moduls zusammenfassen, so dass die Montage dieses Moduls
innerhalb des Lamellenkollimators stark vereinfacht ist, dieses
im Fehlerfall aber auch sehr schnell austauschbar ist. Weiterhin
reduziert die Fertigung nebeneinander angeordneter Plattenaufnahmen
in Modulform die Fertigungskosten enorm.
-
In
einer besonders zweckmäßigen Variante ist
die Messplatte aus Kunststoff gefertigt. Eine Messplatte aus Kunststoff
weist eine geringe bewegte Masse auf. Somit ist die Gefahr eines
Verhakens und Blockierens der Messplatte und damit der Lamelle bei
einem Verfahren stark herabgesetzt. Eine Fertigung der Messplatte
aus einem Kunststoff ist außerdem
besonders kostengünstig
bewerkstelligbar.
-
In
einer Weiterbildung sind die Positionsmessvorrichtungen benachbarter
Lamellen in Strahlrichtung alternierend oberhalb der oberen Querseiten und
unterhalb der unteren Querseiten angeordnet. Insbesondere bei besonders
schmal ausgebildeten Lamellen sind die zugehörigen Messplatten mit ihren Messaufnahmen
breiter ausgeführt
als die einzelnen Lamellen. Mittels der alternierenden Anordnung
lässt sich
erreichen, dass sich auf die Breite gesehen doppelt so viele Plattenaufnahmen
un terbringen lassen, die dann jeweils oberhalb der oberen und unterhalb der
unteren Querseiten der Lamellen angeordnet sind.
-
Die
Aufgabe wird weiterhin gelöst
durch ein Strahlentherapiegerät
mit einem Lamellenkollimator. Dabei sind die im Hinblick auf den
Lamellenkollimator angeführten
Vorteile für
die bevorzugten Ausgestaltungen auf ein Strahlentherapiegerät mit einem
derartigen Lamellenkollimator zu übertragen.
-
Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 schematisch
einen Lamellenkollimator in einer Draufsicht,
-
2 ebenfalls
schematisch eine Positionsmessvorrichtung von der hinteren Stirnseite
des Lamellenkollimators aus gesehen,
-
3 das
obere Ende der strahlabgewandten Seite einer Lamelle mit einem Bolzen,
-
4 ebenfalls
das strahlabgewandte Ende der Lamelle mit einer auf den Bolzen aufgeschobenen
Messplatte,
-
5 eine
Anzahl Messplatten in nebeneinander angeordneten Plattenaufnahmen
sowie
-
6 schematisch
ein Strahlentherapiegerät
mit einem Lamellenkollimator.
-
1 zeigt
schematisch in einer Draufsicht einen Lamellenkollimator 2,
der eine Anzahl zueinander im Wesentlichen parallel angeordneter,
plattenartiger Lamellen 4 umfasst. Diese Lamellen 4 sind
in Verstellrichtung 6 motorisch verstellbar. Zur Verstellung
werden jeweils zwei einander gegenüberliegende Lamellen 4 mit
ihren vorderen Stirnseiten 8 aufeinander zu- oder voneinander
weg bewegt. Auf diese Weise lässt
sich eine nahezu beliebige Kontur 10 für die Bestrahlung eines Tumors
mit einem durch den Lamellenkollimator 2 in Strahlrichtung 12 durchtretenden
Röntgenstrahl
einstellen. In der 1 tritt dieser Röntgenstrahl 12 von
der Bildebene aus gesehen von oben nach unten durch die Bestrahlungskontur 10 durch
den Lamellenkollimator 2 hindurch.
-
2 zeigt
ebenfalls schematisch von ihren hinteren Stirnseiten 14 aus
gesehen mehrere leicht angeschrägt
ausgerichtete Lamellen 4. Über die gesamte Breite gesehen
sind sämtliche
Lamellen 4 leicht halbkreisförmig zueinander ausgerichtet.
Dadurch werden Spalten vermieden, die außerhalb der Kontur 10 zu
einem Durchtritt von Röntgenstrahlung führen würden. In
der 2 ist zudem die von oben nach unten laufende Strahlrichtung 12 eingezeichnet.
Der Röntgenstrahl
verläuft
jedoch außerhalb
der Bildebene im Bereich der vorderen Stirnseiten 8 der Lamellen 4.
-
An
jeder hinteren Stirnseite 14 einer Lamelle 4 ist
mittels eines Gelenks 16 direkt eine Positionsmessvorrichtung 18 befestigt.
In der Zeichnung sind der Übersichtlichkeit
halber nur zwei Positionsmessvorrichtungen 18 dargestellt.
Diese Positionsmessvorrichtungen 18 sind an den von der
Strahlrichtung aus gesehen unteren Querseiten 20 der Lamellen 4 angeordnet.
-
In
den 3 bis 5 ist die Ausgestaltung einer
Positionsmessvorrichtung 18 genauer dargestellt.
-
3 zeigt
eine Lamelle 4 im Bereich ihrer hinteren Stirnseite 14 und
ihrer oberen Querseite 22. Entgegen der Strahlrichtung 12 oberhalb
der oberen Querseite 22 ist eine Bolzenhalterung 24 angebracht. In
der Bolzenhalterung 24 ist mittels einer Fixierbohrung
das eine Ende eines Bolzens 26 gehalten und fixiert. Die
in Verstellrichtung 6 dem Röntgenstrahl zugewandte Stirnfläche 28 der
Bolzenhalterung 24 dient bei einem Verfahren der Lamelle 4 in
Verstellrichtung 6 auf den Strahlbereich zu als Endanschlag, so
dass die Lamelle 4 nicht weiter bewegbar ist.
-
Der
zylinderförmig
ausgebildete Bolzen 26 verläuft von der hinteren Stirnseite 14 der
Lamelle 4 aus parallel zur Ver stellrichtung 6 von
der hinteren Stirnseite weg. Er verfügt über einen Montageanschlag 30 und über eine
Rastnut 32 für
das Fixieren einer in der 4 dargestellten
Messplatte.
-
4 zeigt
ebenfalls eine Lamelle 4 im Bereich ihrer hinteren Stirnseite 14 und
ihrer oberen Querseite 22. Auf den Bolzen 26 ist
eine Messplatte 34 mit ihrer als Hohlzylinder ausgebildeten
Bolzenaufnahme 36 aufgeschoben. Das Aufschieben der Messplatte 34 erfolgt
bis zum Montageanschlag 30 des Bolzens 26, so
dass die Rastnut 32 des Bolzens in einer Kontur der Bolzenaufnahme 36,
die in der 4 nicht dargestellt ist, verrastet.
Auf diese Weise ist die Messplatte 34 über den Bolzen 26 direkt
an der Lamelle 4 befestigt. In Verstellrichtung 6 der
Lamelle 4 ist keine Bewegung der Messplatte 34 relativ
zur Lamelle 4 möglich.
Jedoch ist die Messplatte 34 um die Mittellängsachse 38 des
Bolzens 26 nach Art eines Scharniers schwenkbar.
-
Die
Messplatte 34 weist entgegen der Strahlrichtung oberhalb
der Bolzenaufnahme 36 einen Plattenkörper 40 auf. Dieser
Plattenkörper 40 weist nahe
der Bolzenaufnahme 36 zwei in seiner Querrichtung parallel
zur oberen Querseite 22 der Lamelle 4 und senkrecht
zur Verstellrichtung 6 verlaufende gegenüber liegende
Führungsschienen 42 auf.
Außerdem
weist der Plattenkörper
an seinem der Bolzenaufnahme 36 gegenüberliegenden Ende weitere zwei
einander gegenüber
liegende Führungsschienen 42 auf.
Auf der Oberfläche
des Plattenkörpers 40 sind
beidseitig jeweils vier nasenartige Fixierelemente 44 angebracht,
auf die sich jeweils ein Kontaktelement aufrasten lässt, dessen
Kontur 46 in der 4 angedeutet
ist.
-
Jede
derartige Messplatte 34 wird in eine korrespondierende
und in der 5 dargestellte Plattenaufnahme 48 eingeschoben.
-
5 zeigt
eine Anzahl nebeneinander angeordneter Plattenaufnahmen 48 mit
jeweils einer darin eingeführten
und gehaltenen Messplatte 34. Die Seitenwände 50 der
Plattenaufnahmen 48 sind parallel zueinander ausgerichtet.
In den Seitenwänden 50 der
Plattenaufnahmen 48 in der 5 nicht dargestellte
Führungskonturen
eingebracht, so dass eine jede Messplatte 36 von ihren
beiden Paaren an Führungsschienen 42 in
der Plattenaufnahme 48 sicher gehalten und geführt ist.
-
Die
Positionsmessvorrichtung 18 funktioniert dabei nach dem
Prinzip eines Potentiometers. Ein jedes Kontaktelement 46 einer
Messplatte 34 kontaktiert einen an einer der beiden Seitenwände 50 einer Plattenaufnahme 48 angeordneten
und nicht in der Figur dargestellten Schleifkontakt. Die Kombination aus
Kontaktelement 46 und Schleifkontakt ist als Potentiometer
geschalten. Ein Verschieben der Messplatte 34 in ihrer
korrespondierenden Plattenaufnahme 48 führt dazu, dass sich der Widerstand
der Potentiometerschaltung ändert.
Diese Änderung
des Widerstandes ist proportional zur Ortsposition der Lamelle 4 in
Verstellrichtung 6. Eine derartige Potentiometerschaltung
ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar.
-
In
der 5 sind mehrere derartige Plattenaufnahmen 48 in
einem Messmodul 52 zusammengefasst.
-
Bei
der Betrachtung der 4 wird deutlich, dass die Messplatte 34 mit
ihren Führungsschienen 42 breiter
baut, als eine Lamelle 4. Außerdem benötigen die Seitenwände 50 der
Plattenaufnahme 48 in der Breite Platz. Daher verfügt nur jede
zweite Lamelle 4 über
eine ihrer oberen Querseite 22 ansetzende Positionsmessvorrichtung 18.
Die dazwischenliegenden Lamellen 4 weisen eine Positionsmessvorrichtung 18 auf,
die ähnlich
der Darstellung in 2 an ihrer unteren Querseite 20 angeordnet
ist.
-
Somit
ist ein Messmodul 52 mit parallel zueinander ausgerichteten
Plattenaufnahmen oberhalb der oberen Querseiten 22 der
Lamellen angeordnet. Ein weiteres derartiges Messmodul 52 ist
unterhalb der unteren Querseiten 20 der Lamellen angeordnet.
-
Auf
diese Weise ist eine direkte Anbindung der Positionsmessvorrichtungen 18 an
die Lamellen 4 auch bei sehr schmal ausgeführten Lamellen 4 möglich. Ein
Messmodul 52, umfassend eine Anzahl von Plattenaufnahmen 48,
kann im Fehlerfall einfach als Ganzes getauscht werden. Aufwendige
Justierarbeiten, wie bei einer Anbindung von Positionsmessvorrichtungen über Verbindungsstränge an die
Lamellen, sind nicht notwendig. Trotz einer Schrägstellung der Lamellen 4 ist
aufgrund der mittels eines Gelenks 16 an jeder Lamelle 4 befestigten
Positionsmessvorrichtung 18 eine parallele Ausrichtung
der Seitenwände 50 der
Plattenaufnahmen 48 möglich, da
die Gelenke 16 dem Auftreten mechanischer Spannungen entgegen
wirken. Dies reduziert wiederum die Fertigungskosten.
-
6 zeigt
in einer schematischen Seitenansicht ein Strahlentherapiegerät 54,
das mittels einer Haltevorrichtung 56 einen in einem Gehäuse angeordneten
Lamellenkollimator 2 umfasst. Mittels einer in der 6 nicht
dargestellten Fokussiermimik tritt der Röntgenstrahl 58 durch
den Lamellenkollimator 2 in Strahlrichtung 12 hindurch.
Dabei gibt der Lamellenkollimator 2 mittels seiner einzeln
verschiebbaren und in der Figur nicht dargestellten Lamellen 4 eine
Kontur 10 für
die Bestrahlung eines Tumors vor.