DE102011006582A1

DE102011006582A1 - Strahlentherapieanlage mit Hochfrequenzschirmung

Info

Publication number: DE102011006582A1
Application number: DE102011006582A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Loeffler; Bela Vajko
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-10-04
Also published as: US20120253172A1

Abstract

Die Erfindung gibt eine Strahlentherapieanlage mit einem Magnetresonanzbildgebungsgerat (1) mit einer ersten und einer zweiten Magnetspuleneinheit (11, 12) an, die durch einen Spalt (14) voneinander beabstandet sind, wobei die erste und zweite Magnetspuleneinheit (11, 12) derart zusammenwirken, dass sie ein magnetisches Feld erzeugen, das sich zumindest teilweise entlang einer Längsachse (13) ausbreitet. Die Anlage umfasst des Weiteren einen Linearabeschleuniger (2), der in einem radialen Abstand von der Längsachse (13) in dem Spalt (14) oder in der radialen Verlangerung des Spalts (14) angeordnet ist, sowie eine Hochfrequenzschirmungsanordnung (4) mit einer neben der ersten Magnetspuleneinheit (11) angeordneten ersten Hochfrequenzschirmkabine (41) und mit einer neben der zweiten Magnetspuleneinheit (12) angeordneten zweiten Hochfrequenzschirmkabine (42), die mit einer entlang der Längsachse (13) innerhalb der ersten und zweiten Magnetspuleneinheit (11, 12) angeordneten rohrenförmigen Hochfrequenzschirmeinheit (43) hochfrequenzdicht miteinander verbunden sind. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass ein Hochfrequenzabschirmkonzept von der Ausführung des Magnetsystems der Magnetresonanzbildgebung unabhängig und somit universell einsetzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahlentherapieanlage, die ein Magnetresonanzbildgebungsgerät, einen Linearbeschleuniger und eine Hochfrequenzschirmungsanordnung umfasst.
Für eine bessere und genauere Strahlentherapie werden seit einiger Zeit die Vorteile eines medizinischen Linearbeschleunigers (Linac), der eine hochenergetische Röntgenstrahlung zur Behandlung von Tumoren erzeugt, und die Vorteile einer medizinischen Magnetresonanzbildgebung (MR) zur bildlichen Darstellung von Tumoren in einem Kombinationsgerät vereint. In der US 2011/0012593 A1 wird ein solches Kombinationsgerät mit einem zweigeteilten Magnetsystem der MR-Komponente beschrieben, wobei der Linac in einem Spalt zwischen einem ersten und einem zweiten Magnetspulensystem positioniert ist.
Zur Erzeugung artefaktfreier MR Bilder ist eine Abschirmung gegenüber externen Hochfrequenzfeldern eine wichtige Voraussetzung. Dabei sind Schirmdämpfungen von 100 dB bis 125 dB zur Abschirmung von beispielsweise Rundfunksendern erforderlich. Bei Linac-MR Kombinationsgeräten ist es für einen gleichzeitigen Betrieb beider Systeme notwendig, zusätzlich zu den externen Hochfrequenzstörfeldern auch die durch verschiedene Komponenten des Linac erzeugte Hochfrequenzstörstrahlung vom Patienten und den Hochfrequenzempfangsantennen des MR Geräts abzuschirmen.
In M. Lamey et al., „Radio frequency shielding for a linac-MRI system", Phys. Med. Biol. 55 (2010), Seiten 995–1006 wird eine Linac-MR Anordnung mit einem äußeren Hochfrequenzschirm umgeben und die Mikrowellenerzeugung des Linac außerhalb des HF-Schirms angeordnet. Die Hochfrequenzenergie wird mittels eines Hohlleiters in das Innere der HF-Schirmung gebracht. Weitere für einen Linac-Betrieb erforderliche Komponenten, wie z. B. der Elektroneninjektor, verbleiben innerhalb der Schirmung und müssen gegebenenfalls zusätzlich abgeschirmt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine ein zweigeteiltes MR-Magnetsystem umfassende Linac-MR Strahlentherapieanlage mit einer verbesserten Hochfrequenzschirmung anzugeben.
Gemaß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der Strahlentherapieanlage der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung beansprucht eine Strahlentherapieanlage mit einem Magnetresonanzbildgebungsgerät mit einer ersten und einer zweiten Magnetspuleneinheit, die durch einen Spalt voneinander beabstandet sind, wobei die erste und zweite Magnetspuleneinheit derart zusammenwirken, dass sie ein magnetisches Feld erzeugen, das sich zumindest teilweise entlang einer Längsachse ausbreitet. Die Anlage umfasst des Weiteren einen Linearabeschleuniger, der in einem radialen Abstand von der Längsachse in dem Spalt oder in der radialen Verlängerung des Spalts angeordnet ist, und eine Hochfrequenzschirmungsanordnung. Die Schirmungsanordnung umfasst eine neben der ersten Magnetspuleneinheit angeordnete erste Hochfrequenzschirmkabine und eine neben der zweiten Magnetspuleneinheit angeordnete zweite Hochfrequenzschirmkabine, die mit einer entlang der Längsachse innerhalb der ersten und zweiten Magnetspuleneinheit angeordneten röhrenförmigen Hochfrequenzschirmeinheit hochfrequenzdicht miteinander verbunden sind. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass ein Hochfrequenzabschirmkonzept von der Ausführung des Magnetsystems der Magnetresonanzbildgebung unabhängig und somit universell einsetzbar ist. Der Linearbeschleuniger befindet sich komplett außerhalb der Hochfrequenzschirmanordnung, deshalb ist eine zusätzliche Schirmung von Linac Komponenten nicht erforderlich.
Die Erfindung beansprucht auch eine Strahlentherapieanlage mit einem Magnetresonanzbildgebungsgerät mit einer ersten und einer zweiten Magnetspuleneinheit, die durch einen Spalt voneinander beabstandet sind, wobei die erste und zweite Magnetspuleneinheit derart zusammenwirken, dass sie ein magnetisches Feld erzeugen, das sich zumindest teilweise entlang einer Langsachse ausbreitet. Die Strahlentherapieanlage umfasst auch einen Linearabeschleuniger, der in einem radialen Abstand von der Längsachse in dem Spalt oder in der radialen Verlängerung des Spalts angeordnet ist, sowie eine Hochfrequenzschirmungsanordnung mit einer neben der ersten Magnetspuleneinheit angeordneten und mit dieser hochfrequenzdicht verbundenen ersten Hochfrequenzschirmkabine, einer neben der zweiten Magnetspuleneinheit angeordneten und mit dieser hochfrequenzdicht verbundenen zweiten Hochfrequenzschirmkabine und einer den Spalt überbrückenden, entlang der Längsachse angeordneten rohrenförmigen Hochfrequenzschirmeinheit, die mit der ersten und zweiten Magenspuleneinheit hochfrequenzdicht verbunden ist. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die Hochfrequenzabschirmung der Magnetresonanzbildgebung einfach und präzise erfolgen kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung können die erste und/oder zweite Hochfrequenzschirmkabine so ausgebildet sein, dass sich darin Personen aufhalten können.
In einer weiteren Ausführungsform kann eine erste Tür in der ersten Hochfrequenzschirmkabine ausgebildet sein.
Des Weiteren kann eine zweite Tür in der zweiten Hochfrequenzschirmkabine ausgebildet sein.
In einer Weiterbildung kann die röhrenförmige Hochfrequenzschirmeinheit derart ausgebildet sein, dass eine energiereiche Röntgenstrahlung des Linearbeschleunigers die Hochfrequenzschirmeinheit durchdringt.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erlauterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen:
1: ein Blockdiagramm einer Linac-MR Anordnung gemaß Stand der Technik,
2: ein Blockdiagramm einer Strahlentherapieanlage mit einer Hochfrequenzschirmungsanordnung und
3: ein Blockdiagramm einer Strahlentherapieanlage mit einer weiteren Hochfrequenzschirmungsanordnung.
1 zeigt ein Blockdiagramm einer Strahltherapieanlage mit einer Linac-MR Anordnung gemäß US 2011/00112593 A1 . Die vorliegende Erfindung kann mit dieser Anordnung kombiniert werden. In dieser Hinsicht wird Bezug genommen auf die Anmeldung US 2011/00112593 A1 , deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird. Zu sehen sind im Querschnitt Teile eines Magnetresonanzbildgebungsgeräts 1, nämlich das zweigeteilte Magnetspulensystem mit einer ersten Magnetspuleeinheit 11 und einer zweiten Magnetspuleneinheit 12. Die beiden Magnetspuleneinheiten 11, 12 sind durch einen Spalt 14 zueinander beabstandet. Durch den Spalt 14 hindurch kann energiereiche Röntgenstrahlung 21 eines Linearbeschleunigers 2 auf einen Patienten 3 gerichtet werden. Die beiden Magnetspuleneinheiten 11 und 12 wirken derart zusammen, dass ein magnetisches Feld erzeugt wird, das sich zumindest teilweise entlang einer Langsachse 13 ausbreitet, die durch das Isozentrum der beiden Magnetspuleneinheiten 11 und 12 verläuft.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Strahlentherapieanlage mit einer ersten erfindungsgemaßen Ausführungsform einer Hochfrequenzschirmung. Zu sehen sind im Querschnitt Teile eines Magnetresonanzbildgebungsgeräts 1 mit einem zweigeteilten Magnetspulensystem mit einer ersten Magnetspuleeinheit 11 und einer zweiten Magnetspuleneinheit 12. Die beiden Magnetspuleneinheiten 11, 12 sind durch einen Spalt 14 zueinander beabstandet. Durch den Spalt 14 hindurch kann energiereiche Rontgenstrahlung 21 eines Linearbeschleunigers 2 auf einen Patienten 3 gerichtet werden. Die beiden Magnetspuleneinheiten 11 und 12 wirken derart zusammen, dass ein magnetisches Feld erzeugt wird, das sich zumindest teilweise entlang einer Längsachse 13 ausbreitet, die durch das Isozentrum der beiden Magnetspuleneinheiten 11 und 12 verlauft.
Zur Abschirmung von Hochfrequenzstorstrahlung des Linearbeschleunigers 2 und der zu seinem Betrieb notwendigen Mikrowellen-Hochfrequenzquelle sowie externer Hochfrequenzstörfelder dient erfindungsgemaß eine Hochfrequenzschirmungsanordnung 4. Die Hochfrequenzschirmungsanordnung 4 umfasst eine erste Hochfrequenzschirmkabine 41, die an der dem Spalt 14 abgewandten Seite der ersten Magnetspuleneinheit 11 angeordnet ist, sowie eine zweite Hochfrequenzschirmkabine 42, die an der dem Spalt 14 abgewandten Seite der zweiten Magnetspuleneinheit 12 angeordnet ist. Die Kabinen 41 und 42 sind vorzugsweise derart groß ausgebildet, dass sich darin Personen aufhalten können. Die erste Hochfrequenzschirmkabine 41 weist eine erste Tür 44, die zweite Hochfrequenzschirmkabine 42 kann eine zweite Tür 45 aufweisen um gegebenenfalls dem Bedienpersonal Zugang von beiden Seiten zu ermöglichen.
Die beiden Kabinen 41 und 42 sind durch eine röhrenförmige Hochfrequenzschirmeinheit 43 miteinander verbunden. Die Schirmeinheit 43 liegt im Inneren der ersten und zweiten Magnetspuleneinheit 11, 12 und bildet eine Röhre, in die ein Patient einfahrbar ist. Die Verbindungen der Schirmeinheit 43 zu den beiden Kabinen 41 und 42 müssen hochfrequenzdicht ausgeführt sein. Die erste und die zweite Hochfrequenzschirmkabine 41, 42 sowie die röhrenförmige Hochfrequenzschirmeinheit 43 können aus Kupferblechen aufgebaut sein und bilden einen Faradayschen Käfig.
Die röhrenförmige Schirmeinheit 43 hat einen derartigen Durchmesser, dass darin ein Patient samt Liege und gegebenenfalls weitere MR-Bildgebungskomponenten wie Gradienten- und HF-Spule fur die Behandlung untergebracht werden können.
Versuche und Simulationen zeigen, dass eine Durchstrahlung der röhrenförmigen Schirmeinheit 43 mit energiereichen Rontgenstrahlen eines Linac problemlos möglich ist.
3 zeigt ein Blockdiagramm einer Strahlentherapieanlage mit einer zweiten erfindungsgemaßen Ausführungsform einer Hochfrequenzschirmung. Zu sehen sind im Querschnitt Teile eines Magnetresonanzbildgebungsgerat 1 mit einem zweigeteilten Magnetspulensystem mit einer ersten Magnetspuleeinheit 11 und einer zweiten Magnetspuleneinheit 12. Die beiden Magnetspuleneinheiten 11, 12 sind durch einen Spalt 14 zueinander beabstandet. Durch den Spalt 14 hindurch kann energiereiche Röntgenstrahlung 21 eines Linearbeschleunigers 2 auf einen Patienten 3 gerichtet werden. Die beiden Magnetspuleneinheiten 11 und 12 wirken derart zusammen, dass ein magnetisches Feld erzeugt wird, das sich zumindest teilweise entlang einer Längsachse 13 ausbreitet, die durch das Isozentrum der beiden Magnetspuleneinheiten 11 und 12 verläuft.
Zur Abschirmung einer Hochfrequenzstörstrahlung des Linearbeschleunigers 2 sowie externer Hochfrequenzstörfelder dient erfindungsgemäß eine Hochfrequenzschirmungsanordnung 4. Die Hochfrequenzschirmungsanordnung 4 umfasst eine erste Hochfrequenzschirmkabine 41, die an der dem Spalt 14 abgewandten Seite der ersten Magnetspuleneinheit 11 angeordnet ist, sowie eine zweite Hochfrequenzschirmkabine 42, die an der dem Spalt 14 abgewandten Seite der zweiten Magnetspuleneinheit 12 angeordnet ist. Die Kabinen 41 und 42 sind vorzugsweise derart groß ausgebildet, dass sich darin Personen aufhalten können. Die erste Hochfrequenzschirmkabine 41 weist eine erste Tür 44, die zweite Hochfrequenzschirmkabine 42 kann eine zweite Tür 45 aufweisen um gegebenenfalls dem Bedienpersonal Zugang von beiden Seiten zu ermöglichen.
Die erste Kabine ist hochfrequenzdicht mit der ersten Magenspuleneinheit 11 verbunden. Die zweite Kabine 42 ist hochfrequenzdicht mit der zweiten Magnetspuleneinheit 12 verbunden. Eine röhrenförmige Schirmeinheit 43 liegt im Inneren der ersten und zweiten Magnetspuleneinheit 11, 12 und überbrückt den Spalt 14 und verbindet hochfrequenzdicht die erste Magnetspuleneinheit 11 mit der zweiten Magnetspuleneinheit 12. Die erste und die zweite Hochfrequenzschirmkabine 41, 42 sowie die rohrenförmige Hochfrequenzschirmeinheit 43 können aus Kupferblechen aufgebaut sein und bilden zusammen mit den beiden Magnetspuleneinheiten 11, 12 einen Faradayschen Käfig.
Bezugszeichenliste

1: Magnetresonanzbildgebungsgerät
2: Linearbeschleuniger/Linac
3: Patient
4: Hochfrequenzschirmungsanordnung
11: erste Magnetspuleneinheit
12: zweite Magnetspuleneinheit
13: Längsachse
14: Spalt
21: Röntgenstrahlung
41: erste Hochfrequenzschirmkabine
42: zweite Hochfrequenzschirmkabine
43: Rohrenförmige Hochfrequenzschirmeinheit
44: erste Tür
45: zweite Tür

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2011/0012593 A1 [0002]
US 2011/00112593 A1 [0018, 0018]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

M. Lamey et al., „Radio frequency shielding for a linac-MRI system”, Phys. Med. Biol. 55 (2010), Seiten 995–1006 [0004]

Claims

Strahlentherapieanlage mit – einem Magnetresonanzbildgebungsgerät (1) mit einer ersten und einer zweiten Magnetspuleneinheit (11, 12), die durch einen Spalt (14) voneinander beabstandet sind, wobei die erste und zweite Magnetspuleneinheit (11, 12) derart zusammenwirken, dass sie ein magnetisches Feld erzeugen, das sich zumindest teilweise entlang einer Längsachse (13) ausbreitet, und – einem Linearabeschleuniger (2), der in einem radialen Abstand von der Längsachse (13) in dem Spalt (14) oder in der radialen Verlängerung des Spalts (14) angeordnet ist, gekennzeichnet durch: – eine Hochfrequenzschirmungsanordnung (4) mit • einer neben der ersten Magnetspuleneinheit (11) angeordneten ersten Hochfrequenzschirmkabine (41) und mit • einer neben der zweiten Magnetspuleneinheit (12) angeordneten zweiten Hochfrequenzschirmkabine (42), • die mit einer entlang der Längsachse (13) innerhalb der ersten und zweiten Magnetspuleneinheit (11, 12) angeordneten röhrenförmigen Hochfrequenzschirmeinheit (43) hochfrequenzdicht miteinander verbunden sind.
Strahlentherapieanlage mit – einem Magnetresonanzbildgebungsgerät (1) mit einer ersten und einer zweiten Magnetspuleneinheit (11, 12), die durch einen Spalt (14) voneinander beabstandet sind, wobei die erste und zweite Magnetspuleneinheit (11, 12) derart zusammenwirken, dass sie ein magnetisches Feld erzeugen, das sich zumindest teilweise entlang einer Langsachse (13) ausbreitet, und – einem Linearabeschleuniger (2), der in einem radialen Abstand von der Langsachse (13) in dem Spalt (14) oder in der radialen Verlängerung des Spalts (14) angeordnet ist, gekennzeichnet durch: – eine Hochfrequenzschirmungsanordnung (4) mit • einer neben der ersten Magnetspuleneinheit (11) angeordneten und mit dieser hochfrequenzdicht verbundenen ersten Hochfrequenzschirmkabine (41), • einer neben der zweiten Magnetspuleneinheit (12) angeordneten und mit dieser hochfrequenzdicht verbundnen zweiten Hochfrequenzschirmkabine (42) und • einer den Spalt (14) uberbrückenden, entlang der Längsachse (13) angeordneten röhrenförmigen Hochfrequenzschirmeinheit (43), die mit der ersten und zweiten Magenspuleneinheit (11, 12) hochfrequenzdicht verbunden ist.
Strahlentherapieanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Hochfrequenzschirmkabine (41, 42) derart ausgebildet ist, dass sich darin Personen aufhalten können.
Strahlentherapieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch: – eine erste Tür (44) in der ersten Hochfrequenzschirmkabine (41).
Strahlentherapieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: – eine zweite Tür (45) in der zweiten Hochfrequenzschirmkabine (42).
Strahlentherapieanlage nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die röhrenformige Hochfrequenzschirmeinheit (43) derart ausgebildet ist, dass eine energiereiche Röntgenstrahlung (21) des Linearbeschleunigers (2) die Hochfrequenzschirmeinheit (43) durchdringt.