DE102010001746A1

DE102010001746A1 - Vorrichtung mit einer Kombination aus einer Magnetresonanzvorrichtung und einer Strahlentherapievorrichtung

Info

Publication number: DE102010001746A1
Application number: DE102010001746A
Authority: DE
Inventors: Patrick Dr. Gross; Dr. Heismann Björn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2030-02-11
Also published as: DE102010001746B4; US20110196227A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Kombination aus einer Magnetresonanzvorrichtung (2), die zumindest einen Hauptmagneten (4) zu einem Erzeugen eines Magnetfelds in einem Untersuchungsraum (12) für eine Magnetresonanzmessung aufweist, und einer Strahlentherapievorrichtung (3), die zu einer Erzeugung eines Partikelstrahls (18) vorgesehen ist, wobei eine Richtung einer Geschwindigkeit (v→ ) des Partikelstrahls (18) im Wesentlichen parallel zu einer Richtung (10) einer magnetischen Flussdichte (B→ 0) des Magnetfelds ausgerichtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Kombination aus einer Magnetresonanzvorrichtung, die zumindest einen Hauptmagneten zu einem Erzeugen eines Magnetfelds in einem Untersuchungsraum für eine Magnetresonanzmessung aufweist, und einer Strahlentherapievorrichtung, die zu einer Erzeugung eines Partikelstrahls vorgesehen ist.
Im Rahmen einer Strahlentherapie soll im Allgemeinen ein Ziel innerhalb eines menschlichen Korpers bestrahlt werden, um beispielsweise eine Krankheit, insbesondere einen Tumor, zu behandeln. Dabei wird gezielt in einer Bestrahlungsregion (Isozentrum) des menschlichen Körpers von einer Strahlentherapievorrichtung eine hohe Strahlungsdosis eingebracht. Während einer Bestrahlung tritt haufig das Problem auf, dass die Bestrahlungsregion sich bewegt und/oder verschiebt. So verschiebt sich beispielsweise ein Tumor in einem Bauchbereich während eines Atemvorgangs eines Patienten. Andererseits kann ein Tumor innerhalb eines Zeitraums zwischen einer Bestrahlungsplanung und der tatsachlichen Bestrahlung sich vergrößert oder auch verkleinert haben.
Daher wurde vorgeschlagen, eine Lage eines Bestrahlungsziels in einem Patienten während der Bestrahlung durch eine medizinische Bildgebung zu kontrollieren. Dies ermöglicht, einen Strahl und/oder eine Strahlführung für die Bestrahlung zu steuern oder gegebenenfalls die Bestrahlung abzubrechen. Zudem ist eine Nachführung eines Strahlungsfokuses hinsichtlich einer tatsachlichen Lage der Bestrahlungsregion von hohem Interesse.
Insbesondere ist eine Kombination der Strahlentherapievorrichtung mit einer Magnetresonanzvorrichtung besonders vorteilhaft. Diese weist im Vergleich zu beispielsweise einer Computertomographievorrichtung eine hohe Weichteilauflösung auf, so dass in diesem Bereich ein vorteilhafter Kontrast dargestellt werden kann.
Für eine effiziente Bestrahlung wird eine Bestrahlungsquelle der Strahlentherapievorrichtung möglichst nah an einem Patienten positioniert. Hierzu ist zumeist die Bestrahlungsquelle zumindest teilweise innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung und insbesondere innerhalb eines Magnetfelds der Magnetresonanzvorrichtung angeordnet. Jedoch weist diese Anordnung den Nachteil auf, dass eine Elektronenbahn von Elektronen eines Elektronenstrahls der Strahlentherapievorrichtung durch das Magnetfeld der Magnetresonanzvorrichtung gestort wird.
In WO 03/008986 A2 wird eine Teilung von Gradientenspulen der Magnetresonanzvorrichtung und ein angepasstes Design eines Hauptmagneten vorgeschlagen, so dass außerhalb der Magnetresonanzvorrichtung ein nahezu magnetfeldfreier Raum erzeugt wird. Jedoch weist diese Anordnung den Nachteil auf, dass die Vorrichtung eine große Ausdehnung aufweist und zudem nur ein Einstrahlwinkel für eine Strahlenbehandlung zur Verfügung steht. Zudem sind durch die geteilten Gradientenspulen deutliche Nachteile bei einer Bildqualität der medizinischen Bildgebung gegeben. Ferner muss eine Strahlung der Strahlentherapievorrichtung einen stahlernen Körper des Magneten durchdringen, was zu einer Verschlechterung und/oder Degradierung des Strahlenprofils und der Strahlenintensität führt.
Aus der US 6,198,957 B1 ist ebenfalls eine Kombination einer Magnetresonanzvorrichtung mit einer Strahlentherapievorrichtung bekannt, bei der jedoch ein Rontgen- und/oder Gammastrahl zur Bestrahlung außerhalb der Magnetresonanzvorrichtung und damit außerhalb eines Wirkungsbereichs eines Magnetfelds erzeugt wird. Hierdurch wird der Rontgenstrahl in sehr großem Abstand zudem eigentlichen Behandlungsbereich erzeugt, so dass die Vorrichtung ebenfalls eine große Ausdehnung, insbesondere bei einer Variation eines Einstrahlwinkels aufweist. Zudem muss aufgrund des großen Abstands eine hohe Strahlendosis erzeugt werden, um eine erforderliche Eindringtiefe der Strahlung für die Strahlenbehandlung zu erreichen.
Zudem ist aus der DE 10 2008 007 245 A1 eine Führung eines Elektronenstrahls entlang einer Hauptachse der Magnetresonanzvorrichtung bekannt. Der Elektronenstrahl wird zu einer Kollision mit einem Traget um 90° umgelenkt. Ein Elektronenstrahl und das Target sind innerhalb einer Patientenaufnahme der Magnetresonanzvorrichtung angeordnet. Jedoch wird hierdurch ein für den Patienten zur Verfügung stehender Raum innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung zusätzlich durch die Strahlentherapievorrichtung beschränkt.
Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einer Kombination aus einer Magnetresonanzvorrichtung und einer Strahlentherapievorrichtung bereitzustellen, die einen kompakten Aufbau und eine qualitätiv hochwertige Bildüberwachung durch eine Magnetresonanzmessung während einer Strahlentherapie zur Verfügung stellt. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelost. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Kombination aus einer Magnetresonanzvorrichtung, die zumindest einen Hauptmagneten zu einem Erzeugen eines Magnetfelds in einem Untersuchungsraum für eine Magnetresonanzmessung aufweist, und einer Strahlentherapievorrichtung, die zu einer Erzeugung eines Partikelstrahls vorgesehen ist.
Es wird vorgeschlagen, dass eine Richtung einer Geschwindigkeit des Partikelstrahls im Wesentlichen parallel zu einer Richtung einer magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet ist. In diesem Zusammenhang soll unter einem Hauptmagneten der Magnetresonanzvorrichtung insbesondere ein Magnet verstanden werden, der zu einem Anlegen und/oder Erzeugen eines konstanten und insbesondere homogenen Magnetfelds vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Hauptmagnet von einem supraleitenden Magneten gebildet. Des Weiteren soll unter einem Untersuchungsraum insbesondere ein Raum und/oder Bereich der Magnetresonanzvorrichtung verstanden werden, der zu einer Aufnahme eines Patienten vorgesehen ist und in dem eine bildgebende Untersuchung und/oder Messung an dem Patienten mittels der Magnetresonanzvorrichtung und eine Bestrahlung mittels der Strahlentherapievorrichtung vorgenommen wird. Unter einer Strahlentherapievorrichtung soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die zu einem Bestrahlen eines Bereichs, beispielsweise eines Tumorbereichs eines Patienten, mit einer ionisierenden, hochenergetischen Strahlung vorgesehen ist, wobei die ionisierende, hochenergetische Strahlung von außen auf den Patienten einwirkt. Die ionisierende, hochenergetische Strahlung ist vorwiegend von einer Gammastrahlung und/oder einer Rontgenstrahlung und/oder einer Elektronenstrahlung gebildet, wobei eine Energie und/oder Dosisleistung der Strahlung auf eine Gewebeart und/oder auf eine Position der Behandlungsbereichs innerhalb des Patienten und insbesondere unterhalb einer Haut des Patienten abgestimmt wird. Zudem ist auch eine Bestrahlung mit Neutronen und/oder Protonen und/oder schweren Ionen mittels der Strahlentherapievorrichtung denkbar. Ferner soll unter einem Partikelstrahl in diesem Zusammenhang insbesondere eine gerichtete Bewegung von einer Vielzahl an Partikeln und/oder Teilchen entlang einer einheitlichen Vorzugsrichtung verstanden werden, wie beispielsweise ein Strom von Partikeln und/oder Teilchen mit im Wesentlichen einheitlicher Flugrichtung. Der Partikelstrahl ist insbesondere von einem Elektronenstrahl gebildet, der auf einen Behandlungsbereich eines Patienten fokussiert wird und/oder der zu einer Erzeugung eines Röntgen- und/oder eines Gammastrahls auf ein Target gelenkt wird.
Je großer die magnetische Flussdichte des Magnetfelds und/oder je großer eine von dem Partikelstrahl zuruckzulegende Wegstrecke innerhalb des Magnetfelds ausgebildet ist, umso strikter sind hierbei Kriterien für eine Parallelität der Geschwindigkeit des Partikelstrahls und der Richtung des magnetischen Flussdichte des Magnetfelds zu beachten, um eine unerwünschte Strahlablenkung außerhalb eines Toleranzbereichs zu verhindern. Eine Änderung der Richtung und/oder Orientierung der Geschwindigkeit v → des Partikelstrahls erfolgt durch eine Kraft F →, die im Wesentlichen durch ein Vektorprodukt der Geschwindigkeit v → des Partikelstrahls und der magnetischen Flussdichte B →₀ des Magnetfelds abhängig ist: F → ∞ (v → × B →₀). Somit wirkt auf Partikel des Partikelstrahls, welche sich mit der Geschwindigkeit v → bewegen, die parallel zudem Magnetfeld B →₀ ausgerichtet ist, keine Kraft, so dass hierbei eine unerwünschte Beeinträchtigung der Orientierung und/oder Richtung des Partikelstrahls durch das Magnetfeld verhindert werden kann. Des Weiteren ist auch eine unerwünschte Storung einer Bildgebungsmessung, die aufgrund einer Storung einer Homogenität des Magnetfelds durch den Partikelstrahls hervorgerufen werden könnte, reduziert und/oder verhindert, so dass eine qualitätiv hochwertige Bildüberwachung durch eine Magnetresonanzmessung während einer Strahlentherapie erreicht werden kann. Darüber hinaus kann ein die Magnetresonanzvorrichtung mit einem Hochfeldmagnetfelds zum Einsatz kommen, da eine Beeinträchtigung von Magnetresonanzvorrichtung und Strahlentherapievorrichtung unterbunden ist. Zudem kann vorteilhaft ein kompakter Aufbau der Vorrichtung erreicht werden, indem ein Strahlenverlauf des Partikelstrahls besonders platzsparend zumindest teilweise innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung angeordnet werden kann.
Vorzugsweise verläuft der Partikelstrahl zumindest teilweise innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung und besonders vorteilhaft innerhalb eines von dem Magnetfeld durchsetzten Bereichs der Magnetresonanzvorrichtung, so dass eine besonders kompakte Anordnung erreicht werden kann.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass der Partikelstrahl im Wesentlichen unabgelenkt verläuft und insbesondere unabgelenkt innerhalb des Magnetfelds unabgelenkt verläuft. Es kann hierdurch auf zusätzliche Bauteile für eine Richtungsänderung es Partikelstrahls vorteilhaft versichtet werden und damit eine besonders kompakte Vorrichtung erzielt werden. Zudem kann eine unerwünschte Beeinträchtigung einer Homogenität des Magnetfelds hervorgerufen durch eine Richtungsänderung des Partikelstrahls vorteilhaft verhindert werden und damit eine vorteilhafte hohe Qualität der Bildgebung mittels der Magnetresonanzvorrichtung erreicht werden. Eine Einschränkung eine Magnetfeldgröße, wie dies eine Folge einer Richtungsänderung und/oder einer Umlenkung des Partikelstrahls ist, kann hierbei verhindert werden, so dass ein Hochfeldmagnetfeld für eine Magnetresonanzmessung verwendet werden kann.
Eine unerwünschte Umlenkung des Partikelstrahls, insbesondere innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung, und damit eine Beeinträchtigung einer Homogenität des Magnetfelds kann verhindert werden, wenn der Partikelstrahl vor einem Eintritt in einem von dem Magnetfeld durchsetzten Bereich der Magnetresonanzvorrichtung auf einen Behandlungsbereich gerichtet ist. Unter einem Behandlungsbereich soll hierbei insbesondere ein Zielbereich und/oder ein Isozentrum verstanden werden, in dem eine Behandlung mittels der Strahlentherapievorrichtung erfolgen soll und der sich vorzugsweise innerhalb eines Patienten befindet.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Richtung der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds im Wesentlichen senkrecht zu einer Ausrichtung einer Kopf-Fuß-Achse eines im Untersuchungsraum befindlichen Patienten ist. Es kann der Patient und insbesondere der Behandlungsbereich innerhalb des Untersuchungsraums in konstruktiv einfacher Art und Weise einer Bestrahlung mittels der Strahlentherapievorrichtung zugänglich gemacht werden. In diesem Zusammenhang soll unter einer Kopf-Fuß-Achse eines Patienten insbesondere eine Längsachse und/oder eine Längserstreckung eines in dem Untersuchungsraum und/oder in einem Aufnahmebereich der Magnetresonanzvorrichtung befindlichen Patienten verstanden werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Strahlentherapievorrichtung zumindest eine Linearbeschleunigereinheit aufweist, die zumindest teilweise innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung angeordnet ist und besonders vorteilhaft zumindest teilweise innerhalb des von dem Magnetfeld durchsetzten Bereichs angeordnet ist. Es kann hierdurch eine insbesondere platzsparende Beschleunigung der Partikel auf eine für die Bestrahlung gewünschte Endenergie erreicht werden.
In diesem Zusammenhang soll unter einer Linearbeschleunigereinheit (Linac) insbesondere eine Einheit zu einem Beschleunigen von elektrisch geladenen Teilchen und/oder Partikeln, insbesondere Elektronen, verstanden werden, wobei die Teilchen und/oder Partikel auf einer geraden Bahn beschleunigt werden. Eine Beschleunigung des Partikelstrahls erfolgt hierbei durch elektrische Wechselfelder in einem zylinderförmigen Hohlleiter. Der Hohlleiter ist hierbei vorzugsweise in einer Vakuumrohre angeordnet, so dass unerwünschte Kollisionen der Strahlpartikel mit Luftmolekülen und/oder Luftpartikeln verhindert sind. Für eine Strahlentherapie können Elektronen beispielsweise auf Energien bis auf eine Großenordnung von mehreren MeV beschleunigt werden. Zudem ist es auch möglich, dass die Strahlentherapievorrichtung eine zur Linearbeschleunigereinheit alternative Beschleunigereinheit aufweist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Strahlentherapievorrichtung zumindest ein Target zur Erzeugung eines Gamma- und/oder Röntgenstrahls aufweist und das Target zumindest teilweise innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung angeordnet ist. Es kann eine insbesondere platzsparende Anordnung und/oder Positionierung des Targets in einer Nähe zu der Behandlungsregion und damit besonders nah am Patientenerreicht werden. Zudem kann hierdurch ein Strahlfokus, insbesondere ein punktförmiger Strahlfokus, gezielt auf den Behandlungsbereich fokussiert werden und eine unerwünschte Strahlaufweitung aufgrund der kurzen Distanz von dem Target zum Behandlungsbereich unterdruckt werden. Ferner kann eine hohe Strahlendosis auf den Behandlungsbereich einwirken aufgrund der kurzen Distanz zwischen dem Target und dem Behandlungsbereich. Besonders vorteilhaft kann dies erreicht werden, wenn das Target innerhalb eines von dem Magnetfeld durchsetzten Bereichs angeordnet ist. Vorzugsweise ist hierbei das Target aus einem magnetresonanzkompatibeln, insbesondere aus einem nichtmagnetisierbaren, Material gebildet. Unter einem Gammastrahl soll hierbei insbesondere ein Photonenstrahl mit insbesondere ultraharter Röntgenstrahlung verstanden werden, wobei die Photonen eine höhere Energie als eine Energie der Photonen des Röntgenstrahls aufweisen. Es kann hierbei eine vorteilhafte Eindringtiefe bei einer Strahlenbehandlung eines Patienten mittels der Strahlentherapievorrichtung erreicht werden, so dass insbesondere auch tiefer liegende Tumoremittels der Strahlentherapievorrichtung behandelt und/oder bestrahlt werden können. Eine Energie der Photonen. kann dabei auf eine gewünschte Eindringtiefe und/oder eine Position des Behandlungsbereichs innerhalb des Patienten abgestimmt werden. Je großer die Energie der Photonen, desto großer ist auch die Eindringtiefe der Photonen in den Körper des Patienten.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Target zumindest teilweise von einem Transmissionstarget gebildet ist, wodurch in konstruktiv einfacher Weise hochenergetische Photonen erzeugt werden können, wobei die hochenergetischen Photonen das Target entlang einer Vorzugsrichtung verlassen, die im Wesentlichen parallel zu der Richtung der Geschwindigkeit des Partikelstrahls ausgerichtet ist. An dem Transmissionstarget werden die auf das Transmissionstarget auftreffenden Elektronen des Elektronenstrahls der Linearbeschleunigereinheit ab gebremst und senden dabei eine Bremsstrahlung aus, die von den hochenergetischen Photonen gebildet ist. Grundsätzlich kann in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung das Target auch von einem Reflexionstarget gebildet sein.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Strahlentherapievorrichtung zumindest einen Kollimator aufweist, der zumindest teilweise innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung (2) angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Kollimator zu einer im Wesentlichen parallelen Ausrichtung einer Gamma- und/oder Röntgenstrahlung eines Gamma- und/oder Röntgenstrahls vorgesehen, so dass eine vorteilhafte Strahlbundelung erreicht werden kann und damit eine unerwünschte Strahlaufweitung, die eine Schädigung eines um den Behandlungsbereich umliegenden Gewebes des Patienten hervorrufen konnte, verhindert werden. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann vorteilhaft eine besonders kompakte Ausgestaltung der Vorrichtung erreicht werden. Zudem kann eine hohe Strahlendosis gezielt auf dem Behandlungsbereich fokussiert werden. Besonders vorteilhaft ist der Kollimator aus magnetresonanzkompatibel ausgebildet und aus einem nichtmagnetisierbaren Material gebildet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Hauptmagnet zumindest einen für den Partikelstrahl durchlässigen Teilbereich aufweist. In diesem Zusammenhang soll unter einem durchlässigen Teilbereich insbesondere ein für den Partikelstrahl transparenter Teilbereich verstanden werden, den der Partikelstrahl im Wesentlichen ohne mit dem Hauptmagneten und/oder einem von dem Hauptmagneten erzeugten Magnetfeld zu wechselwirken durchstrahlt und/oder durchsetzt. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann vorteilhaft der Partikelstrahl unabgelenkt in die Magnetresonanzvorrichtung eingebracht werden und eine unerwünschte Streuung und/oder Ablenkung des Partikelstrahls an dem Hauptmagneten und/oder aufgrund eines angelegten Magnetfelds verhindert werden. Neben einem für den Partikelstrahl transparenten Teilbereich kann der Hauptmagnet alternativ oder zusätzlich auch eine für einen Gamma- und/oder Röntgenstrahl transparenten Teilbereich aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Hauptmagnet zumindest zwei koaxiale Magnetringe oder zumindest zwei, insbesondere koaxiale, Magnetkreisscheiben aufweist. Eine Richtung des Magnetfelds kann hierbei vorteilhafterweise entlang einer Richtung eines ersten Magnetrings und/oder einer ersten Magnetkreisscheibe in Richtung eines zweiten Magnetrings und/oder einer zweiten Magnetkreisscheibe ausgerichtet sein, so dass eine vorteilhafte Positionierung des Partikelstrahls und/oder des Gammastrahls innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung hinsichtlich des Patienten, insbesondere des Bestrahlungsbereichs des Patienten, erreicht werden kann. Besonders vorteilhaft kann dies erreicht werden, wenn zwischen den zumindest zwei Magnetringen und/oder den zumindest zwei Magnetkreisscheiben ein Aufnahmebereich zu einer Aufnahme eines Patienten angeordnet ist. Der Aufnahmebereich umfasst hierbei den Untersuchungsraum. Vorzugsweise ist der Patient innerhalb des Aufnahmebereichs derart angeordnet, dass eine Kopf-Fuß-Achse und/oder eine Längserstreckung des Patienten im Wesentlich quer zu der Orientierung und/oder Richtung des von dem Hauptmagneten erzeugten Magnetfelds ausgerichtet ist.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der transparente Teilbereich in einer Mitte der Magnetringe und/oder der Magnetkreisscheiben angeordnet ist. Es kann konstruktiv einfach der Partikelstahl in die Magnetresonanzvorrichtung unter Einhaltung einer Symmetrie für das homogene Magnetfeld eingeführt werden.
In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Patientenliege aufweist, die innerhalb des Aufnahmebereichs entlang zumindest zwei Richtungen bewegbar angeordnet ist. Es kann eine effektive Positionierung des Patienten hinsichtlich einer Ausrichtung und/oder Orientierung des Partikelstrahls und/oder des Gamma- und/oder Röntgenstrahls der Strahlentherapievorrichtung erreicht werden. Vorzugsweise sind die zumindest zwei Richtungen orthogonal zueinander ausgerichtet. Zudem ist es denkbar, dass die Patientenliege entlang drei Raumrichtungen bewegbar angeordnet, die vorzugsweise orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass der Hauptmagnet zusammen mit der zumindest teilweisen Strahlentherapievorrichtung entlang zumindest einer Richtung bewegbar angeordnet ist. Es kann eine vorteilhafte Positionierung des Partikelstrahls und/oder des Gamma- und/oder Röntgenstrahls bezüglich des Behandlungsbereichs unter Aufrechterhaltung der Parallelität der Orientierung und/oder Richtung der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds zu der Orientierung und/oder Richtung der Geschwindigkeit des Partikelstrahls erreicht werden. Vorzugsweise werden zusätzlich zusammen mit dem Hauptmagneten ein Gradientensystem, insbesondere eine Gradientenspule, und/oder ein Hochfrequenzsystem, insbesondere eine Hochfrequenzspule, entlang der zumindest einen Richtung bewegt. Besonders vorteilhaft ist zudem der Hauptmagnet zusammen mit der zumindest teilweisen Strahlentherapievorrichtung entlang zumindest zwei Raumrichtungen bewegbar angeordnet, wobei die Raumrichtungen vorzugsweise orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Hauptmagnet zusammen mit der zumindest teilweisen Strahlentherapievorrichtung um zumindest eine Achse drehbar angeordnet ist. Vorzugsweise verläuft die Achse durch den Aufnahmebereich für den Patienten, so dass eine effiziente Bestrahlung des Patienten, insbesondere des Behandlungsbereichs des Patienten, von unterschiedlichen Winkelpositionen erreicht werden kann. Zudem kann hierbei der Patient in einer für ihn vorteilhaften Position während der Bestrahlungsbehandlung bleiben.
Besonders vorteilhaft ist die Magnetresonanzvorrichtung von einer Hochfeldmagnetresonanzvorrichtung gebildet, so dass eine hohe Qualität in den Signalen der aufgenommenen Magnetresonanzmessungen erreicht werden kann. Vorzugsweise weist das Magnetfeld hierbei eine Magnetfeldstärke von mindestens 3 Tesla und vorteilhafterweise von mindestens 5 Tesla auf.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmaßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Darstellung und
2 eine zu 1 alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung.
In 1 und 2 ist jeweils eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einer Kombination aus einer Magnetresonanzvorrichtung 2 und einer Strahlentherapievorrichtung 3 schematisch dargestellt. Die Magnetresonanzvorrichtung 2 umfasst einen Hauptmagneten 4, der im Betrieb der Magnetresonanzvorrichtung 2 zu einem Erzeugen eines insbesondere homogenen, konstanten Magnetfelds mit einer magnetischen Flussdichte B →₀, vorgesehen. Die Magnetresonanzvorrichtung 2 ist von einer Hochfeldmagnetresonanzvorrichtung gebildet, die ein Magnetfeld mit einer hohen magnetischen Flussdichte B →₀ von mindestens 3 Tesla und großer im Betrieb der Magnetresonanzvorrichtung 2 erzeugt. Grundsätzlich kann die Magnetresonanzvorrichtung auch mit einer magnetischen Flussdichte des Magnetfelds von kleiner 3 Tesla betrieben werden, wie beispielsweise mit 1,5 Tesla.
Die beiden Ausführungsbeispiels in den 1 und 2 unterscheiden sich in einer Ausgestaltung des Hauptmagneten 4 der Magnetresonanzvorrichtung 2. In 1 ist der Hauptmagnet 4 von zwei Magnetringen 5 gebildet, die insbesondere von supraleitenden Magnetringen 5 gebildet sind und die koaxial zueinander angeordnet sind. Die beiden koaxialen Magnetringe 5 sind zudem beabstandet zueinander angeordnet, wobei zwischen den beiden koaxialen Magnetringen 5 ein Aufnahmebereich 6 zu einer Aufnahme eines Patienten 7 und/oder einer Untersuchungsprobe angeordnet ist. In den Aufnahmebereich 6 wird der Patient 7 mittels einer Transportvorrichtung 8 der Magnetresonanzvorrichtung 2 parallel zu seiner Längserstreckung und/oder seiner Kopf-Fuß-Achse 9 eingeführt. Die Transportvorrichtung 8 ist hierzu zumindest teilweise magnetresonanzkompatibel ausgebildet und aus einem nichtmagnetisierbaren Material gebildet.
In 2 ist der Hauptmagnet 4 von zwei Magnetkreisscheiben 11 gebildet. Die beiden Magnetkreisscheiben 11 sind. analog zu der Beschreibung einer Anordnung der Magnetringe 5 aus 1 koaxial zueinander angeordnet, wobei ebenfalls zwischen den beiden Magnetkreisscheiben 11 der Aufnahmebereich 6 zur Aufnahme des Patienten 7 angeordnet ist. Mittels der beiden Magnetkreisscheiben 11 wird ein konstantes und insbesondere homogenes Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte B →₀ im Betrieb der Magnetresonanzvorrichtung 2 erzeugt.
Das Magnetfeld, insbesondere die magnetische Flussdichte B →₀, wirkt in dem Aufnahmebereich 6 zur Aufnahme des Patienten 7 für eine Magnetresonanzmessung, wobei der Aufnahmebereich einen Untersuchungsraum 12, in dem die Magnetresonanzmessungerfolgt, umfasst. Eine Orientierung und/oder eine Richtung 10 der magnetischen Flussdichte B →₀ des Magnetfelds ist in 1 im Wesentlichen senkrecht zu einer Ringfläche 13 der beiden Magnetringe 5 ausgebildet. Die Orientierung und/oder die Richtung 10 der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds verläuft hierbei von einem ersten der beiden Magnetringe 5 in eine Richtung eines zweiten der beiden Magnetringe 5. In 2 ist eine Orientierung und/oder eine Richtung 10 der magnetischen Flussdichte B →₀ des Magnetfelds dabei im Wesentlichen senkrecht zu einer Kreisscheibenfläche 14 der beiden Magnetkreisscheiben 11 ausgebildet. Die Orientierung und/oder die Richtung 10 der magnetischen Flussdichte B →₀ des Magnetfelds verläuft hierbei von einer ersten der beiden Magnetkreisscheiben 11 in eine Richtung einer zweiten der beiden Magnetkreisscheiben 11. Zudem ist die Orientierung und/oder Richtung 10 der magnetischen Flussdichte B →₀ des Magnetfelds im Wesentlichen senkrecht zu einer Ausrichtung der Kopf-Fuß-Achse 9 eines in dem Aufnahmebereich 6 befindlichen Patienten 7 ausgerichtet.
Eine Große und/oder eine Anzahl der von dem Hauptmagneten 4 umfassten Magnetringe 5 (1) und/oder der von dem Hauptmagneten 4 umfassten Magnetkreisscheiben 11 kann dabei abhängig von einem Anwendungsbereich und/oder einer Untersuchungsart der Magnetresonanzvorrichtung 2 ausgebildet sein. Die Große der Magnetringe 5 und/oder der Magnetkreisscheiben 11 kann derart dimensioniert sein, dass die Magnetresonanzvorrichtung 2 für ein Ganzkörpersystem für eine Ganzkorperuntersuchung eines Patienten 7 ausgelegt ist. Alternativ hierzu kann die Große der Magnetringe 5 und/oder der Magnetkreisscheiben 11 eine Dimensionierung aufweisen, die nur eine auf einen eingeschränkten Körperbereich des Patienten 7 begrenzte Magnetresonanzuntersuchung und/oder eine Magnetresonanzmessung ermöglicht, wie beispielsweise in einem Anwendungsgebiet der Neurochirurgie eine auf einen Kopfbereich eingeschränkte Magnetresonanzuntersuchung und/oder eine Magnetresonanzmessung. Zudem kann der Hauptmagnet 4 auch mehr als zwei Magnetringe 5 und/oder der Magnetkreisscheiben 11 umfassen, wie dies insbesondere bei Magnetresonanzvorrichtungen 2 für ein Ganzkörpersystem von Vorteil sein kann.
Des Weiteren umfasst die Magnetresonanzvorrichtung 2 eine Gradienteneinheit 15 zur Erzeugung von Magnetfeldgradienten. Die Gradienteneinheit 15 umfasst nicht naher dargestellte Gradientenspulen, die magnetische Gradientenfelder zur selektiven Schichtanregung und/oder zur Ortskodierung von Magnetresonanzsignalen entlang von drei Raumrichtungen einstrahlen. Zur Anregung einer Polarisation, die sich in dem von dem Hauptmagneten 4 erzeugten Magnetfeld der Magnetresonanzvorrichtung 2 einstellt, ist eine Hochfrequenzspuleneinheit 16 vorgesehen. Diese strahlt ein Hochfrequenzfeld, beispielsweise in Form eines HF-Pulses, in den Patienten 7 ein, um eine Magnetisierung aus einer Gleichgewichtslage auszulenken. Mittels der Hochfrequenzspuleneinheit 16 können in einem Messbetrieb Magnetresonanzsignale aus dem Untersuchungsraum 12 aufgenommen werden. Des Weiteren umfasst die Magnetresonanzvorrichtung 2 einen Gradientenverstärker 42 zu einer Steuerung der Gradientenspulen und einen Hochfrequenzverstärker 43 zu einer Steuerung der Hochfrequenzspulen. Zu einer Steuerung des Gradientenverstärkers 42 und des Hochfrequenzverstärkers 43 umfasst die Magnetresonanzvorrichtung 2 eine Steuereinheit 17. Die Steuereinheit 17 steuert zentral die Magnetresonanzvorrichtung 2, wie beispielsweise das selbsttätige Durchführen einer ausgewahlten bildgebenden Gradientenechosequenz. Zu einer Eingabe von Magnetresonanzparametern umfasst die Magnetresonanzvorrichtung 2 eine Eingabeeinheit 44. Des Weiteren umfasst die Magnetresonanzvorrichtung 2 eine Anzeigeeinheit, mittels der beispielsweise Magnetresonanzbilder dargestellt werden können.
Die Strahlentherapievorrichtung 3 ist im Betrieb zu einer Erzeugung eines Partikelstrahls 18 vorgesehen. Hierzu weist die Strahlentherapievorrichtung 3 eine Beschleunigereinheit auf, der von einer Linearbeschleunigereinheit 19 gebildet ist. Die Linearbeschleunigereinheit 19 ist als Elektronenbeschleunigereinheit ausgebildet. Grundsätzlich ist eine zu der Linearbeschleunigereinheit 19 und/oder der Elektronenbeschleunigereinheit alternative Ausgestaltung der Beschleunigereinheit denkbar, wie beispielsweise eine Protonenbeschleunigereinheit.
Die Linearbeschleunigereinheit 19 umfasst eine Elektronenquelle 20, wie beispielsweise eine Wolframkathode, die freie Elektronen erzeugt. Diese Elektronen werden anschließend beschleunigt und ein von einem Elektronenstrahl gebildeter Partikelstrahl 18 erzeugt. Hierzu weist die Linearbeschleunigereinheit 19 einen Hohlraumresonator 21 auf. In dem Hohlraumresonator 21 werden elektrische Felder von stehenden elektromagnetischen Wellen erzeugt. Zudem umfasst der Hohlraumresonator 21 mehrere, nacheinander angeordnete Zellen, wobei eine Länge der einzelnen Zellen derart gewählt ist, dass sich das elektrischen Feld der stehenden Welle einer Zelle umkehrt, sobald ein Elektron in die darauffolgende Zelle eintritt. Es wird somit eine kontinuierliche Beschleunigung der Elektronen auf eine Energie von einigen MeV gewährleistet. Des Weiteren umfasst die Linearbeschleunigereinheit 19 eine Vakuumrohre 23, innerhalb der der Hohlraumresonator 21 angeordnet ist, so dass in den einzelnen Zellen des Hohlraumresonators 21 ein Vakuum anliegt. Für eine Steuerung und/oder Regelung der Linearbeschleunigereinheit 19 weist die Strahlentherapievorrichtung 3 eine Steuereinheit 24 auf.
Weiterhin umfasst die Strahlentherapievorrichtung 3 eine Targeteinheit 25, die ein Target 26 und einen Kollimator 27 umfasst. Die Targeteinheit 25 ist entlang der Orientierung und/oder Richtung einer Geschwindigkeit v → der beschleunigten Elektronen des Elektronenstrahls nach dem Hohlraumresonator 21 der Linearbeschleunigereinheit 19 angeordnet. Zudem ist das Target 26 innerhalb der Vakuumrohre 23 der Linearbeschleunigereinheit 19 angeordnet, so dass eine unerwünschte Ablenkung und/oder Streuung von Elektronen des Elektronenstrahls aufgrund einer Kollision der Elektronen mit Luftmolekülen vor einem Erreichen des Targets 26 verhindert ist. Die beschleunigten Elektronen des Elektronenstrahls treffen nach einem Durchlaufen des Hohlraumresonators 21 auf das Target 26 der Targeteinheit 25 Das Target 26 ist von einem Transmissionstarget, beispielsweise von einem Wolframblech, gebildet. An dem Target 26 werden die beschleunigten Elektronen abgebremst, wobei hierbei eine Gammastrahlung 28 und/oder Röntgenstrahlung erzeugt wird. Alternativ hierzu ist es möglich, dass das Target 26 auch außerhalb der Vakuumrohre 23 angeordnet ist.
Entlang der Orientierung und/oder Richtung der Geschwindigkeit v → des Elektronenstrahls ist nach dem Target 26 der Kollimator 27 angeordnet. Mittels des Kollimators 27 wird aus der Gamma- und/oder Röntgenstrahlung ein paralleler Gamma- und/oder Röntgenstrahl 28. Des Weiteren wird mittels des Kollimators 27 die Gamma- und/oder die Röntgenstrahlung auf einen Behandlungsbereich 36 und/oder ein Isozentrum fokussiert, so dass ein paralleler Strahlenverlauf der Gamma- und/oder Röntgenstrahlung mit einem kleinen Fokus für eine Strahlentherapie im Betrieb der Strahlentherapievorrichtung 3 zur Verfügung gestellt werden kann. Eine Steuerung und/oder eine Einstellung des Kollimators 27 erfolgt durch die Steuereinheit 24 der Strahlentherapievorrichtung 3. Alternativ hierzu ist jedoch auch eine zumindest teilweise manuelle Einstellung und/oder Steuerung des Kollimators 27 denkbar.
Eine Strahlentherapiebehandlung mittels der Strahlentherapievorrichtung 3 erfolgt gleichzeitig zu einer Magnetresonanzmessung mittels der Magnetresonanzvorrichtung 2, so dass die Strahlentherapiebehandlung effektiv an beispielsweise eine Bewegung des Patienten 7 angepasst werden kann. Die Strahlentherapievorrichtung 3 ist hierzu zumindest teilweise innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung 2 angeordnet und/oder integriert. Das Target 26 und der Kollimator 27 sind hierbei innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung 2 und insbesondere innerhalb des Aufnahmebereichs 6 mit dem homogenen Magnetfeld angeordnet. Hierzu ist die Targeteinheit 25 und zumindest teilweise die Linearbeschleunigereinheit 19 magnetresonanzkompatibel ausgebildet und aus einem nichtmagnetisierbaren Material gebildet.
Bewegen sich Elektronen und/oder geladenen Partikel in einem Magnetfeld, wirkt auf die Elektronen und/der die geladenen Partikel eine Kraft F →, die proportional zu einem Vektorprodukt aus der Geschwindigkeit v → des Elektronenstrahls und der magnetischen Flussdichte B →₀ des wirkenden Magnetfelds ist: F → = q(v → × B →₀). Zudem ist die Kraft F → noch abhängig von einer Ladung q der Elektronen und/oder der geladenen Partikel. In 1 ist die Orientierung und/oder Richtung der Geschwindigkeit v → des Elektronenstrahls im Wesentlichen parallel zur Orientierung und/oder Richtung 10 der magnetischen Flussdichte B →₀ des Magnetfelds ausgerichtet, so dass eine unerwunschte Beeinträchtigung des homogenen Magnetfelds und/oder eine unerwünschte Abweichung einer Partikelbahn des Elektronenstrahls verhindert wird. Hierdurch wirken auf die Elektronen des Elektronenstrahls keine durch das Magnetfeld der Magnetresonanzvorrichtung 2 hervorgerufenen Krafte innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung 2. Zudem ist die Orientierung und/oder Richtung der Geschwindigkeit v → des Elektronenstrahls im Wesentlichen senkrecht zu einer Ausrichtung der Kopf-Fuß-Achse 9 des in dem Aufnahmebereich 6 befindlichen Patienten 7. Zudem ist es möglich, dass die Bedingung der Parallelität der der magnetische Flussdichte B →₀ des Magnetfelds und der Geschwindigkeit v → des Elektronenstrahls einen Toleranzbereich umfasst. Der Toleranzbereich weist folgende Bedingung auf, dass je großer ein Wert der magnetische Flussdichte B →₀ des Magnetfelds ist, desto strikter muss hierbei die Richtung der Geschwindigkeit v → des Elektronenstrahls parallel zu der Richtung 10 der magnetische Flussdichte B →₀ ausgerichtet sein, um eine unerwünschte Ablenkung des Elektronenstrahls zu verhindern.
Für eine zumindest teilweise Anordnung der Linearbeschleunigereinheit 19 innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung 2 weist der Hauptmagnet 4 hierzu einen für den Elektronenstrahl transparenten und/oder durchlässigen Teilbereich 29, 33 auf (1 und 2). Dieser für den Elektronenstrahl transparente und/oder durchlässige Teilbereich 29 ist in 1 in einer Mitte 30 der einzelnen Magnetringe 5 des Hauptmagnets 5 angeordnet. Zudem ist der transparente Teilbereich 29 von einem Ringbereich 31 der Magnetringe umschlossen. In diesem durchlässigen Teilbereich 29 kann der Elektronenstrahl im Wesentlichen ungehindert in die Magnetresonanzvorrichtung 2 und insbesondere in den Aufnahmebereich 6 eindringen, ohne mit den Magnetringen 5 zu Wechselwirken. Der transparente Teilbereich 29 ist von einem Hohlraum gebildet.
2 ist der für den Elektronenstrahl durchlässige und/oder transparente Teilbereich 33 innerhalb der einzelnen Magnetkreisscheiben 11 angeordnet. Aus Symmetriegrunden ist dieser für den Elektronenstrahl durchlässige und/oder transparente Teilbereich 33 in einer Mitte 34 der Magnetkreisscheiben 11 angeordnet und von einem Hohlraum gebildet.
Die Linearbeschleunigereinheit 19 und/oder eine Strahlführung der Strahlentherapievorrichtung 3 ist derart innerhalb des transparenten Teilbereichs 29, 33 angeordnet ist, dass eine Orientierung und/oder Richtung der Geschwindigkeit v → des Elektronenstrahls im Wesentlichen parallel zu der magnetischen Flussdichte B →₀ des Magnetfelds ausgerichtet ist. Der transparente Teilbereich 29, 33 kann zudem auch von einer für die Partikelstrahlung im Wesentlichen durchlässigen Folie gebildet sein. Alternativ hierzu sind weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltungen des transparenten Teilbereichs 29, 33 jederzeit möglich. Durch diesen transparenten Teilbereich 29, 33 erstreckt sich das Vakuumgefäß der Linearbeschleunigereinheit 19, so dass neben dem Hohlraumresonators 21 auch das Traget 26 innerhalb des Vakuums angeordnet werden kann.
Alternativ hierzu kann die Linearbeschleunigereinheit 19 auch außerhalb des Hauptmagneten 4 und des von dem Hauptmagneten 4 erzeugten Magnetfelds angeordnet sein. Zudem ist es weiterhin denkbar, dass das Target 26 und/oder der Kollimator 27 innerhalb des transparenten Teilbereichs 29, 33 der Magnetringe 5 und/oder der Magnetkreisscheiben 11 angeordnet sind. Des Weiteren kann sowohl das Target 26 als auch der Kollimator 27 auch außerhalb der Magnetfelds und des Hauptmagneten 4 angeordnet sein. Hierbei wurde es ausreichen, dass der transparente Teilbereich 29, 33 lediglich für die Gamma- und/oder Röntgenstrahlung transparent ausgelegt ist.
Der Elektronenstrahl durchlauft im Wesentlichen unabgelenkt die Magnetresonanzvorrichtung 2 bis zum Target 26. Eine Beeinträchtigung des homogenen Magnetfelds, die aufgrund eines abgelenkten und/oder umgelenkten Elektronenstrahls hervorgerufen werden konnten, ist somit vorteilhaft unterbunden, so dass ein Magnetfeld mit einer hohen magnetischen Flussdichte B →₀ von mindestens 3 Tesla im Betrieb angelegt verwendet werden kann. Der Elektronenstrahl wird bereits vor seinen Eintritt in die Magnetresonanzvorrichtung 2 auf einen Behandlungsbereich 36, insbesondere einem Isozentrum, gerichtet.
Ferner ist die Vorrichtung 1 dazu vorgesehen, eine Nachführung eines Bestrahlungsfokus des Gamma- und/oder Röntgenstrahls 28 vorzunehmen. Eine Nachführung kann erforderlich sein, wenn beispielsweise das Isozentrum und/oder der Behandlungsbereich 36 der Strahlenbehandlung sich während der Strahlenbehandlung bewegt, beispielsweise aufgrund einer Atmung und/oder einer Bewegung des Patienten 7. Des Weiteren kann das Isozentrum und/oder der Behandlungsbereich 36 eine großere Ausdehnung aufweisen als eine Ausdehnung des Bestrahlungsfokuses des Gamma- und/oder Röntgenstrahls 28, so dass für eine vollständige Bestrahlung, beispielsweise eines Tumorgewebes, eine Nachführung des Gamma- und/oder Röntgenstrahls 28 erforderlich ist. Die Nachführung erfolgt anhand von Magnetresonanzaufnahmen, die den Behandlungsbereich 36 lokalisieren. Für die Nachführung des Bestrahlungsfokuses des Gamma- und/oder Röntgenstrahls 28 hinsichtlich einer Bewegung und/oder Ausdehnung des Isozentrums sieht die Vorrichtung 1 zwei Möglichkeiten vor. Zum einen weist die Transportvorrichtung 8 eine Patientenliege 37 auf, die innerhalb des Aufnahmebereichs 6 entlang zwei Raumrichtungen bewegbar angeordnet ist. Die zwei Raumrichtungen sind von einer x-Richtung 38 und einer z-Richtung 40 gebildet und jeweils orthogonal zueinander ausgerichtet. Die z-Richtung ist zudem entlang einer Richtung eines Einschubvorgangs zu einem Einschieben der Patientenliege 37 in den Aufnahmebereich 7 ausgerichtet. Zusätzlich kann die Patientenliege 37 auch entlang einer dritten Raumrichtung, die von einer y-Richtung gebildet ist, bewegbar angeordnet sein, wobei die dritte Raumrichtung hierzu orthogonal zu der ersten und der zweiten Raumrichtung ausgerichtet ist.
Eine weitere Möglichkeit der Nachführung des Gamma- und/oder Röntgenstrahls 28 hinsichtlich des Isozentrums und/oder des Behandlungsbereichs 36 besteht darin, das zumindest die Linearbeschleunigereinheit 19 und die Targeteinheit 25 der Strahlentherapievorrichtung 3 zusammen mit zumindest dem Hauptmagneten 4 der Magnetresonanzvorrichtung 2 bewegbar angeordnet ist. Die Bewegung der Linearbeschleunigereinheit 19 und der Targeteinheit 25 der Strahlentherapievorrichtung 3 muss hierbei immer zusammen mit zumindest dem Hauptmagneten 4 der Magnetresonanzvorrichtung 2 erfolgen, so dass stets eine im Wesentlichen parallele Orientierung und/oder Richtung der Geschwindigkeit v → des Elektronenstrahls zu der Orientierung und/oder Richtung 10 der magnetischen Flussdichte B →₀ des Magnetfelds des Hauptmagneten 4 während der Bewegung beibehalten wird. Hierzu weist die Vorrichtung 1 in 1 und 2 eine Positioniereinheit 46 auf, die die Linearbeschleunigereinheit 19 und die Targeteinheit 25 der Strahlentherapievorrichtung 3 zusammen mit zumindest den Hauptmagneten 4 der Magnetresonanzvorrichtung 2 entlang der drei Raumrichtungen bezüglich des Patienten 7 und/oder der Transportvorrichtung 8 bewegt. Alternativ hierzu kann zudem die Bewegung entlang nur einer oder zwei Raumrichtungen möglich sein.
In einer alternativen Ausgestaltung der Vorrichtung 1 kann es zudem vorgesehen sein, dass neben dem Hauptmagneten 4 zusätzlich weitere Baueinheiten und/oder Bauelemente der Magnetresonanzvorrichtung 2 zusammen mit der Linearbeschleunigereinheit 19 und der Targeteinheit 25 der Strahlentherapievorrichtung 3 entlang der Raumrichtungen zu einer Nachführung des Gamma- und/oder Röntgenstrahls 28 von der Positioniereinheit 46 bewegt werden. Darüber hinaus können auch weitere Baueinheiten und/oder weitere Bauelemente der Strahlentherapievorrichtung 3 für die Nachführung des Gamma- und/oder Röntgenstahls 28 entlang der drei Raumrichtungen von der Positioniereinheit 46 bewegt werden.
Zudem weist der transparente Teilbereich 29, 33 eine Ausdehnung aufweist, die großer ist als eine Ausdehnung eines Querschnitts der Linearbeschleunigereinheit 19. Hierbei kann bei kleinen Positionsänderungen des Bestrahlungsfokuses eine Positionsänderung der Targeteinheit 25 zusammen mit der Linearbeschleunigereinheit 19 bezüglich des Hauptmagneten 4 der Magnetresonanzvorrichtung 2 erfolgen. Eine aus der Positionsänderung resultierende Geschwindigkeitskomponente des Elektronenstrahls und/oder der Linearbeschleunigereinheit 19 senkrecht zu der magnetischen Flussdichte kann dabei aufgrund der geringen Positionsänderungsgeschwindigkeit vernachlässigt werden.
Des Weiteren ist es zudem denkbar, dass der Hauptmagnet 4 zumindest zwei oder mehrere für den Partikelstrahl 18 und/oder der Gamma- und/oder Röntgenstrahlung transparente und/oder durchlässige Teilbereiche 29, 33 aufweist. Insbesondere kann hierbei die Linearbeschleunigereinheit 19 und/oder der Partikelstrahl 18 unterschiedliche Bestrahlungspositionen bezüglich des Patienten 7 und bezüglich des Hauptmagneten 4 der Magnetresonanzvorrichtung 2 einnehmen. Jedoch ist in den unterschiedlichen Bestrahlungspositionen eine Ausrichtung des Partikelstrahls 18 und/oder der Linearbeschleunigereinheit 19 hinsichtlich einer im Wesentlichen parallelen Ausrichtung der Geschwindigkeit v → des Partikelstrahls 18 bezüglich der Richtung 10 und/oder Orientierung der magnetischen Flussdichte B →₀ des Magnetfelds des Hauptmagneten 4 beschränkt.
Des Weiteren sieht die Vorrichtung 1 eine Bestrahlung des Behandlungsbereichs 36 aus unterschiedlichen Bestrahlungswinkeln vor. Der Bestrahlungswinkel ist dabei von einem dreidimensionalen Raumwinkel bezüglich einer Liegefläche 41 der Patientenliege 37 gebildet. Hierzu werden die Linearbeschleunigereinheit 19 und die Targeteinheit 25 der Strahlentherapievorrichtung 3 zusammen mit zumindest dem Hauptmagneten 4 der Magnetresonanzvorrichtung 2 um eine Achse mittels der Positioniereinheit gedreht. Die Achse verläuft hierbei durch eine Mitte des Aufnahmebereichs 6 im Wesentlichen parallel zu einer Einschubrichtung der Patientenliege 37, so dass die Linearbeschleunigereinheit 19 und die Targeteinheit 25 zusammen mit zumindest dem Hauptmagneten 4 der Magnetresonanzvorrichtung 2 um den Patienten 7 gedreht und in eine neue Bestrahlungsposition gebracht werden können. Die Drehung der Linearbeschleunigereinheit 19 und der Targeteinheit 25 der Strahlentherapievorrichtung 3 muss hierbei immer zusammen mit zumindest dem Hauptmagneten 4 der Magnetresonanzvorrichtung 2 erfolgen, so dass stets eine im Wesentlichen parallele Orientierung und/oder Richtung der Geschwindigkeit v → des Elektronenstrahls zu der Orientierung und/oder Richtung 10 der magnetischen Flussdichte B →₀ des Magnetfelds des Hauptmagneten 4 während der Drehung beibehalten wird.
Alternativ hierzu es möglich, dass die Linearbeschleunigereinheit 19 und die Targeteinheit 25 der Strahlentherapievorrichtung 3 und der Hauptmagnet 4 der Magnetresonanzvorrichtung 2 fest positioniert sind und zu einer Variation des Bestrahlungswinkels die Patientenliege 37 zusammen mit dem Patienten 7 um eine Achse gekippt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 03/008986 A2 [0006]
US 6198957 B1 [0007]
DE 102008007245 A1 [0008]

Claims

Vorrichtung mit einer Kombination aus einer Magnetresonanzvorrichtung (2), die zumindest einen Hauptmagneten (4) zu einem Erzeugen eines Magnetfelds in einem Untersuchungsraum (12) für eine Magnetresonanzmessung aufweist, und einer Strahlentherapievorrichtung (3), die zu einer Erzeugung eines Partikelstrahls (18) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Richtung einer Geschwindigkeit (v →) des Partikelstrahls (18) im Wesentlichen parallel zu einer Richtung (10) einer magnetischen Flussdichte (B →₀) des Magnetfelds ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelstrahl (18) zumindest teilweise innerhalb eines von dem Magnetfeld durchsetzten Bereich innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung (2) verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelstrahl (18) im Wesentlichen unabgelenkt verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Partikelstrahl (18) vor einem Eintritt in einem von dem Magnetfeld durchsetzten Bereich der Magnetresonanzvorrichtung (2) auf einen Behandlungsbereich (36) gerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung (10) der magnetischen Flussdichte (B →₀) des Magnetfelds im Wesentlichen senkrecht zu einer Ausrichtung einer Kopf-Fuß-Achse (9) eines im Untersuchungsraum (12) befindlichen Patienten (7) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlentherapievorrichtung (3) zumindest eine Linearbeschleunigereinheit (19) aufweist, die zumindest teilweise innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlentherapievorrichtung (3) zumindest ein Target (26) zur Erzeugung eines Gamma- und/oder Röntgenstrahls (28) aufweist und das Target zumindest teilweise innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Target (26) innerhalb eines von dem Magnetfeld durchsetzten Bereichs angeordnet ist.
Vorrichtung zumindest nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Target (26) zumindest teilweise von einem Transmissionstarget gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlentherapievorrichtung (2) zumindest einen Kollimator (27) aufweist, der zumindest teilweise innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmagnet (4) zumindest einen für den Partikelstrahl (18) durchlässigen Teilbereich (29, 33) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmagnet (4) zumindest zwei koaxiale Magnetringe (5) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmagnet (4) zumindest zwei Magnetkreisscheiben (11) aufweist.
Vorrichtung zumindest nach Anspruch 12 und/oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den zumindest zwei Magnetringen (4) und/oder den zumindest Magnetkreisscheiben (11) ein Aufnahmebereich (6) zu einer Aufnahme eines Patienten (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Teilbereich (29, 33) in einer Mitte (30, 34) der Magnetringe (4) und/oder der Magnetkreisscheiben (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Patientenliege (37), die innerhalb des Aufnahmebereichs (6) entlang zumindest zwei Richtungen (38, 39, 40) bewegbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmagnet (4) zusammen mit der zumindest teilweisen Strahlentherapievorrichtung (2) entlang zumindest einer Richtung (38, 39, 40) bewegbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der. vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmagnet (4) zusammen mit der zumindest teilweisen Strahlentherapievorrichtung (3) um zumindest eine Achse drehbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetresonanzvorrichtung (2) von einer Hochfeldmagnetresonanzvorrichtung gebildet ist.