DE102011081038B4

DE102011081038B4 - multileaf collimator

Info

Publication number: DE102011081038B4
Application number: DE102011081038.2A
Authority: DE
Inventors: Iwan Kawrakow; Franz Dirauf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2015-06-18
Anticipated expiration: 2031-08-17
Also published as: DE102011081038A1

Abstract

Multilamellenkollimator (2) mit einer Anzahl von Lamellen (32) zur Manipulation eines sich in Strahlrichtung (10) ausbreitenden medizinischen Bestrahlungsfeldes (6), dadurch gekennzeichnet, – dass eine obere Kollimatoreinheit (24) und eine untere Kollimatoreinheit (26) in Strahlrichtung (10) zueinander beabstandet angeordnet sind, wobei jede der Kollimatoreinheiten (24, 26) jeweils mehrere strahlungsabsorbierende und linear verschiebbare Lamellen (32) aufweist, – dass die Lamellen (32) einer jeden Kollimatoreinheit (24, 26) in einer gemeinsamen Verschieberichtung (36) quer zur Strahlrichtung (10) paarweise angeordnet und in einer Stapelrichtung (38) quer zur Verschieberichtung (36) sowie quer zur Strahlrichtung (10) aneinandergereiht sind und – dass die Lamellen (32) der oberen Kollimatoreinheit (24) in einer Schließstellung in der Verschieberichtung (36) versetzt zu den Lamellen (32) der unteren Kollimatoreinheit (26) angeordnet sind.Multilamellar collimator (2) with a number of lamellae (32) for manipulating a medical irradiation field (6) propagating in the beam direction (10), characterized in that - an upper collimator unit (24) and a lower collimator unit (26) in the beam direction (10 ), wherein each of the collimator units (24, 26) each have a plurality of radiation-absorbing and linearly displaceable lamellae (32), - that the lamellae (32) of each collimator unit (24, 26) in a common direction of displacement (36) transversely arranged in pairs to the beam direction (10) and in a stacking direction (38) transversely to the direction of displacement (36) and transverse to the beam direction (10) are strung together and - that the blades (32) of the upper collimator (24) in a closed position in the direction of displacement ( 36) are arranged offset to the slats (32) of the lower collimator unit (26).

Description

Die Erfindung betrifft einen Multilamellenkollimator mit einer Anzahl von Lamellen zur Manipulation eines sich in Strahlrichtung ausbreitenden medizinischen Bestrahlungsfeldes. Die Erfindung betrifft weiter eine Bestrahlungsvorrichtung mit einem derartigen Multilamellenkollimator.The invention relates to a multileaf collimator with a number of lamellae for manipulating a medical radiation field propagating in the beam direction. The invention further relates to an irradiation device with such a multi-leaf collimator.

Ein entsprechender Multilamellenkollimator ist beispielsweise in der auf die Anmelderin zurückgehenden Offenlegungsschrift DE 10 2006 042 726 A1 beschrieben.A corresponding multilamellar collimator is, for example, in the publication published by the Applicant DE 10 2006 042 726 A1 described.

Im Rahmen einer Strahlentherapie werden medizinische Bestrahlungsfelder beispielsweise eingesetzt, um Patienten mit einer Tumorerkrankung zu behandeln. Hierzu wird das Bestrahlungsfeld auf die Tumorzellen im Körper des Patienten ausgerichtet, damit die ionisierende Strahlung des Bestrahlungsfeldes die Tumorzellen zerstört. Das den Tumor umgebende gesunde Gewebe soll dabei möglichst unbeschädigt bleiben, weswegen dieses gegen das Bestrahlungsfeld abgeschirmt wird.As part of radiotherapy, for example, medical radiation fields are used to treat patients with a tumor disease. For this purpose, the irradiation field is aligned with the tumor cells in the body of the patient so that the ionizing radiation of the irradiation field destroys the tumor cells. The healthy tissue surrounding the tumor should remain as undamaged as possible, which is why it is shielded from the radiation field.

Zur Abschirmung des umliegenden gesunden Gewebes gegen die ionisierende Strahlung des Bestrahlungsfeldes wird üblicherweise ein sogenannter Multilamellenkollimator eingesetzt. Hierbei handelt es sich typischerweise um eine Anordnung von strahlungsabsorbierenden Lamellen, die zusammen eine Art Blende ausbilden, durch deren Öffnung die ionisierende Strahlung in Richtung des Tumorgewebes ungestört hindurchtritt. Außerhalb des Bereiches der Öffnung hingegen trifft die ionisierende Strahlung auf die strahlungsabsorbierenden Lamellen auf. Das Material aus dem die Lamellen gefertigt sind, häufig Wolfram, und die Materialstärke der Lamellen sind dabei in der Regel so gewählt, dass die in die Lamellen eindringende Strahlung mindestens zu 99% absorbiert wird. Dementsprechend steht der Begriff Abschirmung im Sinne dieser Anmeldung für eine durch lokale Absorption hervorgerufenen Reduzierung der lokalen Intensität der ionisierenden Strahlung auf weniger als 1% der Ausgangsintensität.To shield the surrounding healthy tissue against the ionizing radiation of the irradiation field, a so-called multi-leaf collimator is usually used. This is typically an arrangement of radiation-absorbing lamellae, which together form a type of aperture, through the opening of which the ionizing radiation passes undisturbed in the direction of the tumor tissue. Outside the area of the opening, however, the ionizing radiation strikes the radiation-absorbing lamellae. The material from which the slats are made, often tungsten, and the material thickness of the slats are usually chosen so that the penetrating into the slats radiation is at least 99% absorbed. Accordingly, in the context of this application, the term shielding means a reduction of the local intensity of the ionizing radiation caused by local absorption to less than 1% of the initial intensity.

Für die Lamellen ist zudem meist ein Verstellmechanismus vorgesehen, mit dessen Hilfe die Lamellen relativ zueinander und relativ zum Bestrahlungsfeld positionierbar sind. Hierdurch lassen sich die Form und die Größe der Öffnung der Blende vorgeben und somit an die Form des Tumors des Patienten anpassen.For the slats also usually an adjusting mechanism is provided by means of which the slats are positioned relative to each other and relative to the irradiation field. In this way, the shape and size of the opening of the diaphragm can be predetermined and thus adapted to the shape of the tumor of the patient.

Bekannt ist des Weiteren ein geschichteter Aufbau eines Multilamellenkollimators, bei dem vereinfacht ausgedrückt mehrere Multilamellenkollimatoren in Ausbreitungsrichtung des Bestrahlungsfeldes hintereinander angeordnet sind. Eine solche Ausgestaltung eines Multilamellenkollimators ist beispielsweise in der JP H03-9 767 A oder in der US 2005/0 008 123 A1 beschrieben.Furthermore, a layered structure of a multi-leaf collimator, in which, in simplified terms, a plurality of multilamellar collimators are arranged one behind the other in the propagation direction of the irradiation field, is known. Such an embodiment of a multi-leaf collimator is for example in the JP H03-9 767 A or in the US 2005/0 008 123 A1 described.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Multilamellenkollimator sowie eine Bestrahlungsvorrichtung mit einem derartigen Multilamellenkollimator anzugeben.Proceeding from this, the object of the invention is to provide an improved multi-leaf collimator as well as an irradiation device with such a multi-leaf collimator.

Bezüglich des Multilamellenkollimators wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen. Bezüglich der Bestrahlungsvorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst.With respect to the multi-leaf collimator, this object is achieved by the features of claim 1. The dependent claims contain in part advantageous and in part inventive developments. With respect to the irradiation device, this object is achieved by the features of claim 14.

Der Multilamellenkollimator dient zur Manipulation eines sich in Strahlrichtung ausbreitenden medizinischen Bestrahlungsfeldes und weist hierzu zumindest zwei in Strahlrichtung voneinander beabstandet angeordnete Kollimatoreinheiten auf. Jede dieser Kollimatoreinheiten umfasst dabei eine Anzahl von strahlungsabsorbierenden und linear verschiebbaren Lamellen, wodurch jede einzelne Kollimatoreinheit quasi als eigenständige Blende für das Bestrahlungsfeld wirkt. Die Form der Blendenöffnung einer Kollimatoreinheit ist hierbei vorzugsweise unabhängig von den Blendenöffnungen der übrigen Kollimatoreinheiten einstellbar. Der Abstand zwischen zwei Kollimatoreinheiten in Strahlrichtung liegt vorzugsweise im Bereich von einigen Zentimetern, beispielsweise im Bereich von 2 cm bis 50 cm.The multilamellar collimator serves to manipulate a medical irradiation field which propagates in the beam direction and for this purpose has at least two collimator units arranged at a distance from one another in the beam direction. Each of these collimator units comprises a number of radiation-absorbing and linearly displaceable lamellae, whereby each individual collimator unit acts as a kind of independent diaphragm for the radiation field. The shape of the aperture of a collimator unit is preferably adjustable independently of the apertures of the remaining collimator units. The distance between two collimator units in the beam direction is preferably in the range of a few centimeters, for example in the range of 2 cm to 50 cm.

Weiter sind die Kollimatoreinheiten gemäß einer bevorzugten Ausführung derart gestaltet, dass mit Hilfe einer einzelnen Kollimatoreinheit die ionisierende Strahlung des Bestrahlungsfeldes lediglich gedämpft jedoch nicht abgeschirmt wird. Erst bei einer Kombination der dämpfenden Wirkungen aller Kollimatoreinheiten des Multilamellenkollimators erfolgt eine Abschirmung gegen die ionisierende Bestrahlung des Bestrahlungsfeldes wie sie auch bei einem Multilamellenkollimator nach dem Stand der Technik vorgesehen ist. Für die hier beschriebene Ausführung des Multilamellenkollimators ist somit eine stufenweise Dämpfung des Bestrahlungsfeldes vorgesehen, wobei mit jeder Kollimatoreinheit des Multilamellenkollimators eine Dämpfungsstufe realisiert ist. Weiter ist eine Variante des Multilamellenkollimators bevorzugt, bei der jede Kollimatoreinheit für sich genommen zur Abschirmung der ionisierenden Strahlung des Bestrahlungsfeldes geeignet ist. Darüber hinaus ist zudem eine Kombination beider Typen von Kollimatoreinheiten vorgesehen, wobei zumindest eine dämpfende und zumindest eine abschirmende Kollimatoreinheit zum Einsatz kommt. Auf diese Weise wird die Variabilität des Multilamellenkollimators signifikant erhöht, was eine sehr viel differenziertere Manipulation des Bestrahlungsfeldes erlaubt.Furthermore, according to a preferred embodiment, the collimator units are designed in such a way that the ionizing radiation of the irradiation field is only attenuated but not shielded with the aid of a single collimator unit. Only when the damping effects of all the collimator units of the multi-leaf collimator are combined is a shielding against the ionizing irradiation of the irradiation field, as is also provided in the case of a multilamellar collimator according to the prior art. For the embodiment of the multilamellar collimator described here, a stepwise attenuation of the irradiation field is thus provided, with each collimator unit of the multilamellar collimator an attenuation stage being implemented. Furthermore, a variant of the multi-leaf collimator is preferred, in which each collimator unit is taken for the purpose of shielding the ionizing radiation of the irradiation field. In addition, a combination of both types of collimator units is additionally provided, wherein at least one damping and at least one shielding collimator unit is used. In this way, the variability of the multilamellar collimator is significantly increased, allowing a much more differentiated manipulation of the irradiation field.

Beispielsweise ist es bei einem Multilamellenkollimator nach dem Stand der Technik lediglich möglich vorzugeben, dass die ionisierende Strahlung im Bereich der Blendenöffnung in Richtung Patient hindurchtritt und im umliegenden Bereich von den Lamellen weitestgehend absorbiert wird. Im Falle des erfindungsgemäßen Multilamellenkollimators hingegen besteht beispielsweise durch den Einsatz dämpfender Kollimatoreinheiten zusätzlich die Möglichkeit, in verschiedenen Bereichen ionisierende Strahlung mit gedämpfter Intensität in Richtung des Patienten vordringen zu lassen. Hierfür werden zum Beispiel die jeweiligen Blendenöffnungen der einzelnen Kollimatoreinheiten quer zur Strahlrichtung versetzt positioniert oder es werden für die einzelnen Kollimatoreinheiten unterschiedlich große oder unterschiedlich geformte Blendenöffnungen vorgegeben. Auf diese Weise lässt sich der Tumor eines Patienten in nur einem Bestrahlungs-Prozess-Schritt in unterschiedlichen Bereichen mit unterschiedlicher Intensität bestrahlen, was die Dauer einer Behandlung verringert. Eine solche örtliche Modulation der Intensität wird bisher mit Hilfe einer Blende und mehreren Bestrahlungs-Prozess-Schritten realisiert. Dies stellt insbesondere dann einen Vorteil dar, wenn die Ausdehnung des Tumors in Strahlrichtung in Abhängigkeit der Position quer zur Strahlrichtung variiert oder wenn Risikoorgane geschont werden sollen. For example, with a multi-leaf collimator according to the prior art, it is only possible to specify that the ionizing radiation passes in the direction of the patient in the region of the aperture and is largely absorbed by the lamella in the surrounding area. In contrast, in the case of the multi-leaf collimator according to the invention, by way of example, the use of damping collimator units additionally makes it possible to penetrate ionizing radiation with attenuated intensity in the direction of the patient in various areas. For this purpose, for example, the respective apertures of the individual collimator units are positioned offset transversely to the beam direction or different apertures of different sizes or differently shaped apertures are specified for the individual collimator units. In this way, the tumor of a patient can be irradiated in different areas with different intensity in only one irradiation process step, which reduces the duration of a treatment. Such a local modulation of the intensity has hitherto been realized with the aid of a diaphragm and several irradiation process steps. This is an advantage, in particular, if the extent of the tumor varies in the beam direction as a function of the position transversely to the beam direction or if risk organs are to be spared.

Zudem lässt sich durch eine derartige Aufspaltung des Multilamellenkollimators in mehrere Kollimatoreinheiten die Charakteristik des sogenannten Halbschattenbereichs günstig beeinflussen. Betrachtet man die durch einen Multilamellenkollimator nach dem Stand der Technik hervorgerufene Intensitätsverteilung der ionisierenden Strahlung des Bestrahlungsfeldes in der Patientenebene, also in einem Bereich quer zur Strahlrichtung in dem der zu behandelnder Patient während der Behandlung positioniert ist, so zeigen sich neben den abgeschirmten Teilflächen der Patientenebene, auf die weniger als 1% der Ausgangsintensität der ionisierenden Strahlung auftrifft, und neben den für die Bestrahlung vorgesehenen Teilflächen, auf die die volle Intensität auftrifft, auch unerwünschte und nicht vorgebbare dazwischenliegende Teilflächen der Patientenebene, auf die eine durch die Konstruktion des Multilamellenkollimators festgelegte und von der vollen Intensität abweichende Intensität auftrifft. Eben dieser Bereich zwischen dem abgeschirmten und dem für die Bestrahlung vorgesehenen Bereich wird als Halbschattenbereich bezeichnet. Hervorgerufen wird der Halbschattenbereich durch Strahlung, die den Multilamellenkollimator im Bereich der Berandung der Blendenöffnung passiert. Ursache hierfür ist der Umstand, dass das medizinische Bestrahlungsfeld typischerweise eine Kegelform aufweist, also dass sich die ionisierende Strahlung von der Quelle hin zum Patienten auffächert. Als Folge trifft die ionisierende Strahlung bei Zugrundelegung geometrischer Optik in einem Winkel auf die Lamellen, der abhängig ist vom Abstand des Auftreffpunktes von der Mittellängsachse des Bestrahlungsfeld-Kegels. Mit dem Winkel, unter dem die ionisierende Strahlung auf die Lamellen trifft, variiert die Wegstrecke der Strahlung durch das absorbierende Material der Lamellen und somit auch der absorbierte Anteil selbiger. Besonders ausgeprägt sind die Auswirkungen im Bereich der Berandung der Blendenöffnung, da die ionisierende Strahlung hier die Lamellen mitunter nicht vollständig durchdringt, sondern stattdessen lediglich streift. Zugunsten eines möglichst kleinen Schattenbereichs, also einem möglichst scharfen Übergang zwischen dem abgeschirmten Bereich und dem für die Bestrahlung vorgesehenen Bereich, sowie zugunsten eines möglichst gleichmäßigen Schattenbereichs, also einem von der Position der Lamellen relativ zur Mittellängsachse unabhängigen Schattenbereichs, sind die stirnseitigen Oberflächen der Lamellen, die die Berandung der Blendenöffnung ausbilden, vorzugsweise konvex gestaltet. Zusätzlich besteht bei einem erfindungsgemäßen Multilamellenkollimator die Möglichkeit, durch Variation der Positionen der einzelnen Kollimatoreinheiten relativ zur Quelle der ionisierenden Strahlung, relativ zur Patientenebene und relativ zueinander sowie durch Variation der einzelnen Blendenöffnungen die Eigenschaften des Halbschattenbereichs zusätzlich vorteilhaft zu beeinflussen. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, zumindest eine Kollimatoreinheit möglichst nahe der Quelle und zumindest eine Kollimatoreinheit möglichst nahe zur Patientenebene zu positionieren.In addition, such a splitting of the multileaf collimator into several collimator units can favorably influence the characteristic of the so-called half-shadow area. Considering the intensity distribution of the ionizing radiation of the irradiation field in the patient plane caused by a multilamellar collimator according to the prior art, ie in a region transverse to the beam direction in which the patient to be treated is positioned during the treatment, the patient plane appears next to the shielded partial surfaces , incident on less than 1% of the initial intensity of the ionizing radiation, and in addition to the intended areas for the irradiation surfaces, which meets the full intensity, also undesirable and non-predeterminable intermediate areas of the patient level, on the one determined by the construction of the multi-leaf collimator and intensity deviating from the full intensity. It is precisely this area between the shielded area and the area intended for the irradiation that is called the penumbra area. The partial shadow area is caused by radiation, which passes through the multilamellar collimator in the area of the border of the aperture. The reason for this is the fact that the medical radiation field typically has a conical shape, that is, that the ionizing radiation fans out from the source to the patient. As a consequence, the ionizing radiation, on the basis of geometrical optics, impinges on the lamellae at an angle which is dependent on the distance of the impact point from the central longitudinal axis of the radiation field cone. With the angle at which the ionizing radiation strikes the lamellae, the path of the radiation through the absorbing material of the lamellae and thus also the absorbed fraction thereof varies. Particularly pronounced are the effects in the area of the edge of the aperture, since the ionizing radiation here sometimes does not completely penetrate the lamellae, but instead only brushes. In favor of the smallest possible shadow area, ie the sharpest possible transition between the shielded area and the intended area for irradiation, and in favor of a uniform shadow area, so independent of the position of the slats relative to the central longitudinal axis shadow area, the frontal surfaces of the slats, which form the boundary of the aperture, preferably designed convex. In addition, in the case of a multilamellar collimator according to the invention, the possibility of additionally influencing the properties of the penumbra area by varying the positions of the individual collimator units relative to the source of the ionizing radiation, relative to the patient plane and relative to one another and by varying the individual diaphragm openings. In this case, it is provided, in particular, to position at least one collimator unit as close as possible to the source and at least one collimator unit as close as possible to the patient level.

Darüber hinaus ergibt sich durch die Aufspaltung des Multilamellenkollimators in Kollimatoreinheiten bei gleichem Absorptionsvermögen des Multilamellenkollimators weiter der Vorteil, dass die einzelnen Lamellen zumindest in Richtung des Bestrahlungsfeldes, also in Ausbreitungsrichtung der Strahlung, typischerweise eine geringere Ausdehnung und somit auch ein geringes Gewicht aufweisen. Die dadurch bewirkte Reduzierung des Gewichts jeder einzelnen Lamelle erlaubt es schließlich entweder den Verstellmechanismus für die Lamellen einfacher zu gestalten oder bei gleichem Verstellmechanismus die Lamellen mit höherer Geschwindigkeit zu bewegen. Gerade im Falle von dynamischen Bestrahlungsverfahren, bei denen die Lamellen während der Behandlung, also der Bestrahlung, verschoben werden, ist dies ein wesentlicher Vorteil.Moreover, due to the splitting of the multileaf collimator into collimator units with the same absorptivity of the multilamellar collimator, the further advantage is that the individual laminas typically have a smaller extent and thus also a low weight at least in the direction of the irradiation field, ie in the propagation direction of the radiation. The resulting reduction in the weight of each lamella finally makes it possible either to make the adjustment mechanism for the slats easier or to move the slats at the same speed with the same adjustment mechanism. This is a significant advantage, especially in the case of dynamic irradiation processes in which the lamellae are displaced during the treatment, ie the irradiation.

Der Multilamellenkollimators ist weiter derart gestaltet, dass die Lamellen einer jeden Kollimatoreinheit in einer gemeinsamen Verschieberichtung paarweise gegenüberliegend angeordnet und in einer Stapelrichtung aneinandergereiht sind. Die Verschieberichtung und die Stapelrichtung spannen hierbei eine Ebene senkrecht zur Strahlrichtung auf. In Verschieberichtung sind die Lamellen linear verschiebbar. Dabei bilden jeweils zwei Lamellen ein Tor-Paar, mit welchem eine Öffnung ähnlich wie bei einer Schiebetür mit zwei Türblättern eingestellt wird. Somit lässt sich mit einer jeden Kollimatoreinheit jeweils mindestens eine Blendenöffnung vorgeben, deren Berandung durch Stufen mit einer der Breite der Lamellen entsprechenden Stufenhöhe gebildet ist, also eine von der Breite der Lamellen vorgegebene Auflösung aufweist.The multileaf collimator is further designed such that the lamellae of each collimator unit are arranged in pairs opposite one another in a common displacement direction and are strung together in a stacking direction. The displacement direction and the stacking direction in this case span a plane perpendicular to the beam direction. In the direction of displacement, the slats are linearly displaceable. In each case form two fins Gate pair with which an opening is adjusted similar to a sliding door with two door leaves. Thus, at least one aperture opening can be preset with each collimator unit, the boundary thereof being formed by steps with a step height corresponding to the width of the lamellae, that is to say having a resolution predetermined by the width of the lamellae.

Darüber hinaus sind die Lamellen der oberen Kollimatoreinheit in einer Schließstellung in der Verschieberichtung versetzt zu den Lamellen der unteren Kollimatoreinheit angeordnet. Als Schließstellung ist hierbei eine jede Stellung eines Tor-Paares zu verstehen, bei der die beiden Lamellen, die das Tor-Paar bilden, in Verschieberichtung, also stirnseitig, aneinander anliegen und so das entsprechende Tor verschließen. Auch hier ist mikroskopisch gesehen zwischen den stirnseitigen Kontaktflächen der beiden Lamellen des entsprechenden Tor-Paares stets eine Art Trennfuge oder Spalte ausgebildet, durch welche verstärkt ionisierende Strahlung als Leckstrahlung hindurchtritt. Hinzu kommt, dass die stirnseitigen Kontaktflächen je nach Anwendungsfall nicht eben ausgebildet sind. Stattdessen sind in den meisten Fällen als stirnseitige Kontaktflächen konvexe Flächen, zum Beispiel Kugeloberflächensegmente, vorgesehen, zwischen denen Leckstrahlung in weiter erhöhtem Maße hindurch dringt. Zur Reduzierung dieser unerwünschten Leckstrahlung wird auch hier dafür Sorge getragen, dass die Trennfugen zweier in Strahlrichtung benachbarter Tor-Paare nicht miteinander fluchten. Diese Versetzung der Lamellen einer Kollimatoreinheit gegen die Lamellen einer anderen Kollimatoreinheit ist im Gegensatz zur Versetzung in Stapelrichtung jedoch nicht konstruktiv vorgegeben, sondern wird durch eine Verschiebung der Lamellen in Verschieberichtung bedarfsweise durch eine entsprechende Ansteuerung realisiert.In addition, the slats of the upper collimator unit are arranged offset in a closed position in the direction of displacement to the slats of the lower collimator unit. As a closed position here is to understand each position of a gate pair, in which the two lamellae, which form the gate pair, in the direction of displacement, ie the front side, abut each other and thus close the corresponding gate. Again, a kind of parting line or gap is always formed microscopically seen between the frontal contact surfaces of the two lamellae of the corresponding pair of doors through which increasingly ionizing radiation passes as leakage radiation. In addition, the frontal contact surfaces are not flat depending on the application. Instead, in most cases convex surfaces, for example spherical surface segments, are provided as end-face contact surfaces, between which leakage radiation penetrates to a further increased extent. To reduce this unwanted leakage radiation is here also ensured that the joints of two adjacent in the beam direction adjacent gate pairs are not aligned. However, this displacement of the slats of a collimator unit against the slats of another collimator unit is not structurally predetermined in contrast to the offset in the stacking direction, but is realized by a displacement of the slats in the direction of displacement, if necessary, by a corresponding control.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind außerdem die Lamellen einer in Strahlrichtung gesehen oberen Kollimatoreinheit in Stapelrichtung versetzt zu den Lamellen einer unteren Kollimatoreinheit angeordnet. Hierdurch lässt sich zum Beispiel unerwünschte Leckstrahlung, die im Bereich der vorzugsweise ebenen Kontaktflächen zwischen zwei in Stapelrichtung benachbarten Lamellen auftritt, reduzieren. Obwohl die Lamellen mit ihren ebenen Kontaktflächen in Stapelrichtung sehr dicht aneinander liegen, ist mikroskopisch gesehen zwischen zwei benachbarten Lamellen eine Art Trennfuge oder eine Spalte ausgebildet, durch welche die ionisierende Strahlung des Bestrahlungsfeldes als Leckstrahlung verstärkt hindurch gelangt. Durch den Versatz der Lamellen der Kollimatoreinheiten beispielsweise um die halbe Breite der Lamellen wird vermieden, dass die jeweiligen Trennfugen der Kollimatoreinheiten fluchten, wodurch die Leckstrahlung wirksam reduziert wird.According to an advantageous embodiment, moreover, the lamellae of an upper collimator unit seen in the direction of the beam are arranged offset in the stacking direction to the lamellae of a lower collimator unit. This makes it possible, for example, to reduce unwanted leakage radiation which occurs in the region of the preferably flat contact surfaces between two lamellae which are adjacent in the stacking direction. Although the lamellae lie very close to one another with their flat contact surfaces in the stacking direction, a type of parting line or a gap is formed microscopically between two adjacent lamellae, through which the ionizing radiation of the radiation field passes reinforced as leakage radiation. By the offset of the slats of the collimator units, for example, by half the width of the slats is avoided that the respective joints of the collimator units are aligned, whereby the leakage radiation is effectively reduced.

Darüber hinaus ergibt sich durch den Versatz der Lamellen der Kollimatoreinheiten in Stapelrichtung sowie durch die versetzte Positionierung der stirnseitigen Kontaktflächen der Lamellen in Verschieberichtung der Vorteil, dass sich durch das Zusammenspiel der Kollimatoreinheiten des Multilamellenkollimators für den Multilamellenkollimator eine Blendenöffnung gestalten lässt, deren Berandung in Strahlrichtung betrachtet eine feinere Auflösung aufweist, als die Berandungen der Blendenöffnungen der einzelnen Kollimatoreinheiten. Sind also beispielsweise zwei Kollimatoreinheiten vorgesehen, so lässt sich durch einen Versatz der Lamellen um die halbe Breite der Lamellen für den Multilamellenkollimator eine Blendenöffnung vorgeben, deren Berandung durch Stufen mit einer der halben Breite der Lamellen entsprechenden Stufenhöhe gebildet ist. Alternativ hierzu ist es jedoch auch vorgesehen, das erreichbare Auflösevermögen für die Berandung der Blendenöffnung des Multilamellenkollimators nicht zu erhöhen, sondern stattdessen Lamellen zu nutzen mit einer größeren Breite. Bei einer größeren Breite verringert sich die Anzahl der Lamellen, die notwendig ist, um einen vorgesehenen Bereich, insbesondere den Querschnitt des Bestrahlungsfeldes, abzudecken, und somit der technische Aufwand zur Realisierung des Verstellmechanismusses zur Verstellung der einzelnen Lamellen.In addition, results from the offset of the slats of the collimator in the stacking direction and the staggered positioning of the frontal contact surfaces of the slats in the direction of the advantage that can be designed by the interaction of the collimator of Multilamellenkollimators for multilamellar collimator an aperture, considered their boundary in the beam direction has a finer resolution than the boundaries of the apertures of the individual Kollimatoreinheiten. Thus, if, for example, two collimator units are provided, an aperture can be predetermined by offsetting the slats by half the width of the slats for the multi-slat collimator, whose boundary is formed by steps having a step height corresponding to half the width of the slats. Alternatively, however, it is also envisaged not to increase the achievable resolving power for the boundary of the aperture of the multi-leaf collimator, but instead to use slats with a larger width. With a larger width, the number of slats, which is necessary to cover an area provided, in particular the cross section of the irradiation field, and thus the technical complexity for the realization of Verstellmechanismusses for adjusting the individual slats.

Weiter ist eine Ausgestaltung des Multilamellenkollimators zweckmäßig, bei der die Lamellen der oberen Kollimatoreinheit zu denen der unteren Kollimatoreinheit nicht parallel sondern winklig angeordnet sind. Das heißt die Verschieberichtungen der Kollimatoreinheiten schneiden sich in diesem Fall in Strahlrichtung gesehen. Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltungsvariante kreuzt dabei die eine Verschieberichtung die andere Verschieberichtung in Strahlrichtung gesehen unter einem Winkel von etwa 90°. Diese Verkippung oder vielmehr Verdrehung der Verschieberichtungen der einzelnen Kollimatoreinheiten stellt eine einfache, jedoch nicht weniger vorteilhafte Alternative zur Reduzierung der unerwünschten Leckstrahlung dar. Eine zusätzliche Versetzung der Lamellen gegeneinander in Stapelrichtung ist hier nicht notwendig.Furthermore, an embodiment of the multilamellar collimator is expedient in which the lamellae of the upper collimator unit are not arranged in parallel but at an angle to those of the lower collimator unit. That is, the displacement directions of the collimator units intersect in this case in the beam direction. According to a particularly expedient embodiment variant, the one direction of displacement crosses the other direction of displacement seen in the direction of the beam at an angle of approximately 90 °. This tilting or rather rotation of the displacement directions of the individual collimator units represents a simple, but no less advantageous alternative for reducing the unwanted leakage radiation. An additional displacement of the slats relative to one another in the stacking direction is not necessary here.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn durch eine Drehung um die Strahlrichtung die Drehstellung zumindest einer der Kollimatoreinheiten relativ zu den anderen Kollimatoreinheiten von einem Bediener vorgebbar ist. Hierzu wird die Kollimatoreinheit und mit ihr die Verschieberichtung der entsprechenden Kollimatoreinheit entweder mechanisch oder mittels einer automatisierten Vorrichtung um die Strahlrichtung gedreht. Da typischerweise die relative Lage eines Patienten während der Bestrahlung durch eine feststehende Patientenliege vorgegeben ist, wird weiter eine Variante bevorzugt, bei der die Drehstellungen aller Kollimatoreinheiten unabhängig voneinander von einem Bediener vorgebbar sind. Hierdurch lassen sich zum Beispiel auch beliebig komplexe konkave Blendenformen realisieren.Moreover, it is advantageous if, by a rotation about the beam direction, the rotational position of at least one of the collimator units relative to the other collimator units can be predetermined by an operator. For this purpose, the collimator unit and with it the direction of displacement of the corresponding collimator unit is rotated either mechanically or by means of an automated device around the beam direction. Since typically the relative position of a patient is predetermined during the irradiation by a stationary patient couch, a variant is further preferred in which the rotational positions of all collimator units are independent from one another can be specified by an operator. As a result, it is also possible, for example, to realize arbitrarily complex concave diaphragm shapes.

In zweckmäßiger Ausgestaltung sind die beiden Kollimatoreinheiten zueinander unterschiedlich ausgebildet. Dadurch kann eine besonders hohe Feineinstellung erzielt werden. So weisen gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung die Lamellen der einen, vorzugsweise der oberen, Kollimatoreinheit in Strahlrichtung eine größere Ausdehnung auf, beispielsweise die 1,5-fache bis 3-fache, als die Lamellen der anderen Kollimatoreinheit. Die geringere Ausdehnung liegt dabei typischerweise im Bereich von einigen Zentimetern. Diese asymmetrische oder ungleiche Gestaltung der Kollimatoreinheiten hat sich insbesondere bei einem Multilamellenkollimator mit zwei Kollimatoreinheiten als vorteilhaft erwiesen, um insbesondere die Eigenschaften des Halbschattenbereichs günstig zu beeinflussen. Zudem ist es günstig, wenn die projezierte Breite der Lamellen der Kollimatoreinheiten in etwa gleich ist. Das bedeutet, dass die Lamellen der oberen Kollimatoreinheit eine in Stapelrichtung und/oder in Verschieberichtung gesehen geringere Ausdehnung aufweisen als die Lamellen der unteren, also in Strahlrichtung nachfolgenden, Kollimatoreinheit. Auf diese Weise wird mit derselben Anzahl von Lamellen pro Kollimatoreinheit der gesamte Querschnitt des Bestrahlungsfeldes durch die jeweilige Kollimatoreinheit abgedeckt, obwohl sich das Bestrahlungsfeld kegelförmig ausbreitet.In an advantageous embodiment, the two collimator units are designed differently from each other. This allows a particularly high fine adjustment can be achieved. Thus, according to an advantageous embodiment, the lamellae of one, preferably the upper, collimator unit in the beam direction to a greater extent, for example, 1.5 times to 3 times, as the lamellae of the other collimator. The smaller extent is typically in the range of a few centimeters. This asymmetric or unequal design of the collimator units has proven to be advantageous, in particular in the case of a multilamellar collimator having two collimator units, in order in particular to favorably influence the properties of the penumbra area. In addition, it is favorable if the projected width of the slats of the collimator units is approximately the same. This means that the lamellae of the upper collimator unit have a smaller extent in the stacking direction and / or in the direction of displacement than the lamellas of the lower collimator unit, that is to say following in the beam direction. In this way, with the same number of fins per collimator unit, the entire cross section of the irradiation field is covered by the respective collimator unit, although the irradiation field propagates conically.

In vorteilhafter Weiterbildung sind die Lamellen der einen Kollimatoreinheit aus einem anderen Material gefertigt als die Lamellen der anderen Kollimatoreinheit. So ist es zum Beispiel vorgesehen, einen Multilamellenkollimator mit zwei Kollimatoreinheiten einzusetzen, bei dem die obere Kollimatoreinheit aus Stahl gefertigt ist und in Strahlrichtung eine größere Ausdehnung aufweist und bei der die untere Kollimatoreinheit aus Wolfram gefertigt ist und in Strahlrichtung eine geringere Ausdehnung aufweist. Wolfram zeichnet sich dabei durch gute Adsorptionseigenschaften aus, lässt sich allerdings bei weitem nicht so gut verarbeiten wie Stahl. Insbesondere die Fertigung von Bauteilen mit geringen Abmessungen aus Wolfram ist noch immer mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Dementsprechend ist es zweckmäßig, die filigraneren oder, bezogen auf die Ausdehnung in Stapelrichtung, schmaleren Lamellen, also meist die Lamellen der oberen Kollimatoreinheit, aus Stahl zu fertigen.In an advantageous embodiment, the slats of a collimator unit are made of a different material than the slats of the other collimator. Thus, for example, it is envisaged to use a multi-leaf collimator with two collimator units, wherein the upper collimator unit is made of steel and has a greater extent in the beam direction and in which the lower collimator unit is made of tungsten and has a smaller extent in the beam direction. Tungsten is characterized by good adsorption properties, but can not be processed as well as steel by far. In particular, the production of components with small dimensions of tungsten is still associated with considerable difficulties. Accordingly, it is expedient, the filigree or, based on the expansion in the stacking direction, narrower slats, so usually the slats of the upper collimator, made of steel.

Vorteilhafterweise sind daher die Kollimatoreinheiten unterschiedlich ausgebildet, d. h. sie unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich der Breite und/oder der Anzahl der Lamellen. Die Breite, also die Ausdehnung in Stapelrichtung, liegt hierbei typischerweise im Zentimeterbereich.Advantageously, therefore, the collimator units are formed differently, d. H. they differ in particular with regard to the width and / or the number of lamellae. The width, ie the extent in the stacking direction, is typically in the centimeter range.

Vorteilhaft ist es zudem, die Lamellen zumindest einer der Kollimatoreinheiten gegen die Strahlrichtung verkippt anzuordnen oder aber keilförmig zu gestalten, um so mit den Lamellen eine Kegelstumpfform zu bilden. Auf diese Weise lässt sich im Falle eines kegelförmigen medizinischen Bestrahlungsfeldes in der Patientenebene eine gleichmäßigere Intensitätsverteilung erreichen. Zudem ist es zweckmäßig, wenn der Kegelwinkel der Lamellen geringfügig vom Kegelwinkel des Bestrahlungsfeldes abweicht, um die Leckstrahlung, die zwischen zwei benachbarten Lamellen hindurchtritt, zu reduzieren.It is also advantageous to arrange the lamellae tilted at least one of the collimator against the beam direction or to make it wedge-shaped, so as to form a truncated cone shape with the lamellae. In this way, in the case of a conical medical radiation field in the patient level, a more uniform intensity distribution can be achieved. In addition, it is expedient if the cone angle of the slats deviates slightly from the cone angle of the irradiation field, in order to reduce the leakage radiation which passes between two adjacent slats.

Von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn die Lamellen unabhängig voneinander in Verschieberichtung verschiebbar sind. Durch eine entsprechende individuelle Ansteuerbarkeit oder Verschiebbarkeit einer jeden Lamelle ist eine besonders große Anzahl von Einstellmöglichkeiten für jede Kollimatoreinheit gegeben und das medizinische Bestrahlungsfeld lässt sich dementsprechend in besonders hohem Maße differenziert manipulieren.It is advantageous, moreover, if the slats are independently displaced in the direction of displacement. By a corresponding individual controllability or displaceability of each slat, a particularly large number of adjustment options for each collimator unit is given and the medical irradiation field can accordingly be differentially manipulated to a particularly high degree.

Alternativ dazu ist eine Ausführung vorgesehen, bei der jeder Lamelle der oberen Kollimatoreinheit eine Lamelle der unteren Kollimatoreinheit zur Ausbildung eines Synchronpaares zugeordnet ist, wobei jedes Synchronpaar unabhängig von den anderen Synchronpaaren in Verschieberichtung verschiebbar ist.Alternatively, an embodiment is provided in which each lamella of the upper collimator unit is assigned a lamella of the lower collimator unit for forming a synchronous pair, wherein each synchronous pair is displaceable in the direction of displacement independently of the other synchronous pairs.

Das bedeutet, dass jeweils zwei in Strahlrichtung gesehen übereinander gelegene Tor-Paare miteinander gekoppelt werden und dementsprechend nur gemeinsam verstellbar sind. Hierdurch lässt sich der Verstellmechanismus für den Multilamellenkollimator signifikant vereinfachen.This means that in each case two seen in the beam direction stacked gate pairs are coupled together and accordingly only jointly are adjustable. This significantly simplifies the adjustment mechanism for the multi-leaf collimator.

Darüber hinaus ist eine Variante des Multilamellenkollimators zweckmäßig, bei der zur Verschiebung der Lamellen Piezo-Motoren genutzt werden. Piezo-Motoren zeichnen sich u. a. durch einen hohen Wirkungsgrad bei geringer Baugröße aus. Zudem lassen sich Piezo-Motoren sehr exakt ansteuern, wodurch eine genaue und reproduzierbare Positionierung der Lamellen gewährleistet ist. Durch die Aufspaltung des Multilamellenkollimators in Kollimatoreinheiten lassen sich mit den Piezo-Motoren für die einzelnen Lamellen aufgrund des geringeren Gewichts höhere Geschwindigkeit erreichen. Derzeit typische maximale Geschwindigkeiten liegen bei etwa 16 mm–20 mm pro Sekunde. Sind für den Multilamellenkollimator 2 identische Kollimatoreinheiten vorgesehen, so bedingt dies eine Halbierung des Gewichts der Lamellen, wodurch eine deutliche Erhöhung der Lamellengeschwindigkeit erreicht werden kann. Alternativ hierzu ist auch eine Variante des Multilamellenkollimators vorgesehen, bei der zur Verschiebung der Lamellen Gleichstrom-Motoren genutzt werden.In addition, a variant of the multi-leaf collimator is expedient, are used in the displacement of the slats piezo motors. Piezo motors are characterized among other things by a high efficiency with a small size. In addition, piezo motors can be controlled very precisely, which ensures accurate and reproducible positioning of the slats. Due to the splitting of the multi-leaf collimator in collimator units, higher speeds can be achieved with the piezo motors for the individual slats due to their lower weight. Currently typical maximum speeds are around 16mm-20mm per second. Are for the multi-leaf collimator 2 provided identical Kollimatoreinheiten, so this requires a halving of the weight of the slats, whereby a significant increase in the slat speed can be achieved. Alternatively, a variant of the multi-leaf collimator is provided, are used in the displacement of the slats DC motors.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to a schematic drawing. Show:

1 in einer Schnittdarstellung eine Bestrahlungsvorrichtung mit einem Multilamellenkollimator, 1 in a sectional view of an irradiation device with a multi-leaf collimator,

2 in einer Draufsicht die Lamellen des Multilamellenkollimators, 2 in a plan view, the slats of the multi-leaf collimator,

3 in einer Seitenansicht die Lamellen des Multilamellenkollimators, 3 in a side view, the slats of the multi-leaf collimator,

4 in einer zweiten Seitenansicht zwei Lamellen des Multilamellenkollimators in einer Schließstellung und 4 in a second side view two blades of the multi-blade collimator in a closed position and

5 in der zweiten Seitenansicht die zwei Lamellen des Multilamellenkollimators in einer Öffnungsstellung. 5 in the second side view, the two blades of the multi-leaf collimator in an open position.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

Der Multilamellenkollimator 2 ist im Ausführungsbeispiel Teil einer medizinischen Bestrahlungsvorrichtung 4, mit deren Hilfe ein Bestrahlungsfeld 6 generiert wird. Der grundsätzliche Aufbau der hier beispielhaft gezeigten Bestrahlungsvorrichtung 4 sowie deren Funktionsprinzip sind aus der DE 697 23 529 T2 zu entnehmen. Das Bestrahlungsfeld 6 wird zu therapeutischen Zwecken eingesetzt und hierzu auf ein Areal am Körper eines Patienten 8 ausgerichtet.The multi-leaf collimator 2 is in the embodiment part of a medical irradiation device 4 , with the help of which an irradiation field 6 is generated. The basic structure of the irradiation device shown here by way of example 4 as well as their operating principle are from the DE 697 23 529 T2 refer to. The radiation field 6 is used for therapeutic purposes and on an area on the body of a patient 8th aligned.

In 1 ist der Aufbau der Bestrahlungsvorrichtung 4 schematisch dargestellt. Mit Hilfe eines Elektronenbeschleunigers 12 beschleunigte Elektronen treten am Ausgang 14 des Elektronenbeschleunigers 12 aus und treffen in der Folge auf einen sogenannten primären Kollimator 16 zur Erzeugung des Bestrahlungsfeldes 6, welches je nach Ausführung des primären Kollimators 16 wahlweise auf Elektronen- oder Röntgenstrahlung basiert. Gemäß Darstellung treffen die aus dem Ausgang 14 des Elektronenbeschleunigers 12 austretenden Elektronen zunächst auf ein Hindernis 18 und erzeugen dort Röntgenstrahlung. Dementsprechend wird das Bestrahlungsfeld 6 hier auf der Basis von Röntgenstrahlung ausgebildet, wobei das Hindernis 18 quasi als Strahlungsquelle fungiert. Dem primären Kollimator 16 nachgeschaltet ist eine Überwachungsvorrichtung 20, auch Dosismonitor genannt, mit der das Bestrahlungsfeld 6 zum Schutz des Patienten und eines Bedieners typischerweise permanent überwacht wird. Signaltechnisch verbunden ist die Überwachungsvorrichtung 20 mit einer zentralen Auswerte- und Versorgungseinheit A, mit welcher unter anderem auch der Elektronenbeschleuniger 12 angesteuert, ausgelesen und versorgt wird.In 1 is the structure of the irradiation device 4 shown schematically. With the help of an electron accelerator 12 accelerated electrons occur at the exit 14 of the electron accelerator 12 and hit in the episode on a so-called primary collimator 16 for generating the irradiation field 6 depending on the design of the primary collimator 16 optionally based on electron or X-ray radiation. As shown, they hit the exit 14 of the electron accelerator 12 escaping electrons first on an obstacle 18 and generate X-radiation there. Accordingly, the irradiation field becomes 6 formed here on the basis of X-rays, the obstacle 18 acts almost as a radiation source. The primary collimator 16 Downstream is a monitoring device 20 , also called dose monitor, with which the irradiation field 6 typically is permanently monitored to protect the patient and an operator. Signaling connected to the monitoring device 20 with a central evaluation and supply unit A, with which, inter alia, the electron accelerator 12 is controlled, read out and supplied.

Bevor das Bestrahlungsfeld 6 schließlich auf den Patienten 8 trifft, durchdringt die Strahlung typischerweise zunächst noch einen strahlungsdurchlässigen Spiegel 22, mit dessen Hilfe die Ausrichtung des Röntgenstrahls, also des Bestrahlungfeldes 6, relativ zum Patienten 8 erleichtert wird und den Multilamellenkollimator 2, mit dem eine Manipulation des Röntgenstrahls bewerkstelligt wird.Before the radiation field 6 finally on the patient 8th first, the radiation typically still penetrates a radiation-transmissive mirror 22 , with the aid of which the orientation of the X-ray beam, ie the irradiation field 6 , relative to the patient 8th is facilitated and the multi-leaf collimator 2 with which a manipulation of the X-ray beam is accomplished.

Im Ausführungsbeispiel umfasst der Multilamellenkollimator 2 eine obere Kollimatoreinheit 24 und eine in Strahlrichtung 10 versetzt dazu angeordnete untere Kollimatoreinheit 26. Beide Kollimatoreinheiten 24, 26 sind, wie in 3 angedeutet, in einem gemeinsamen Gehäuse G untergebracht, welches als Geräte-Kopf fungiert und im Vorfeld der Behandlung des Patienten 8 relativ zu diesem ausgerichtet wird. Die obere Kollimatoreinheit 24 wird vorzugsweise nahe an der Quelle des Bestrahlungsfeldes 6 positioniert, während die untere Kollimatoreinheit 26 möglichst nahe an dem dem Patienten 8 zugewandten Ende des gemeinsamen Gehäuses G positioniert wird, wo die Strahlung des Bestrahlungsfeldes 6 aus einem Austrittsfenster in Richtung zum Patienten 8 austritt. Exemplarisch wurde als Abstand zwischen der Strahlungsquelle, also dem metallischen Hindernis 18, und der Oberseite 28 der oberen Kollimatoreinheit 24 ein Abstand von etwa 20 cm und als Abstand zwischen dem Hindernis 18 und der Unterseite 30 der unteren Kollimatoreinheit 26 ein Abstand von etwa 5 cm gewählt.In the exemplary embodiment, the multi-leaf collimator comprises 2 an upper collimator unit 24 and one in the beam direction 10 offset arranged lower collimator unit 26 , Both collimator units 24 . 26 are, as in 3 indicated, housed in a common housing G, which acts as a device head and in advance of the treatment of the patient 8th is aligned relative to this. The upper collimator unit 24 is preferably close to the source of the irradiation field 6 positioned while the lower collimator unit 26 as close as possible to the patient 8th facing the end of the common housing G is positioned where the radiation of the irradiation field 6 from an exit window towards the patient 8th exit. Exemplary was as distance between the radiation source, so the metallic obstacle 18 , and the top 28 the upper collimator unit 24 a distance of about 20 cm and as a distance between the obstacle 18 and the bottom 30 the lower collimator unit 26 chosen a distance of about 5 cm.

Gebildet wird eine jede Kollimatoreinheit 24, 26 exemplarisch durch 50 im Wesentlichen identische und aus Wolfram gefertigte Lamellen 32 mit einem prismenförmigen Grundkörper. Die Ausdehnung der Lamellen in Strahlrichtung 10 beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 4,5 cm sowohl im Falle der Lamellen 32 der oberen Kollimatoreinheit 24 als auch im Falle der Lamellen 32 der unteren Kollimatoreinheit 26. Alternativ hierzu ist eine Ausgestaltung vorgesehen, bei der die Lamellen 32 der oberen Kollimatoreinheit 24 aus Stahl gefertigt sind und eine Ausdehnung in Strahlrichtung 10 von etwa 10 cm bis 12 cm aufweisen und bei der Lamellen 32 der unteren Kollimatoreinheit 26 aus Wolfram gefertigt sind und eine Ausdehnung von etwa 4,5 cm in Strahlrichtung 10 aufweisen.Each collimator unit is formed 24 . 26 by way of example 50 essentially identical and made of tungsten lamellae 32 with a prism-shaped basic body. The extent of the slats in the beam direction 10 is in the embodiment about 4.5 cm both in the case of slats 32 the upper collimator unit 24 as well as in the case of slats 32 the lower collimator unit 26 , Alternatively, an embodiment is provided in which the slats 32 the upper collimator unit 24 are made of steel and an extension in the beam direction 10 from about 10 cm to 12 cm and at the lamellae 32 the lower collimator unit 26 are made of tungsten and an extension of about 4.5 cm in the beam direction 10 exhibit.

Die Anordnung der Lamellen 32 quer zur Strahlrichtung 10 ist in 2 schematisch abgebildet. Repräsentiert durch eine dunkle Füllfärbung ist mittig die Fläche 34 eines zu behandelnden Tumors des Patienten 8 zu erkennen, wie sie sich durch Projektion des Tumors in eine Ebene im Bereich des Multilamellenkollimators 2 ergibt. Die Lamellen 32 sind ohne Füllfärbung durch Konturen dargestellt, wobei die Lamellen 32 der oberen Kollimatoreinheit 24 durch durchgezogene Linien und die Lamellen 32 der unteren Kollimatoreinheit 26 durch gestrichelte Linien gekennzeichnet sind.The arrangement of the slats 32 transverse to the beam direction 10 is in 2 shown schematically. Represented by a dark filling color is the center in the middle 34 a tumor of the patient to be treated 8th to recognize how they are by projecting the tumor into a plane in the area of the multilamellar collimator 2 results. The slats 32 are represented without fill coloring by contours, whereby the lamellas 32 the upper collimator unit 24 through solid lines and the slats 32 the lower collimator unit 26 are indicated by dashed lines.

Gezeigt wird der Multilamellenkollimator 2 mit Blickrichtung in Strahlrichtung 10. Die Lamellen 32 einer jeden Kollimatoreinheit 24, 26 sind jeweils so angeordnet, dass diese Kollimatoreinheit 24, 26, in einer Grundposition, bei der die durch die Kollimatoreinheit 24, 26 gegebene Blende geschlossen ist, einen prismenförmigen Block ausbildet. Dabei sind jeweils zwei Lamellen 32 in einer Verschieberichtung 36 nebeneinander angeordnet und 25 Lamellen 32 in einer Stapelrichtung 38 aneinandergereiht. Für die Breite der Lamellen 32, also die Ausdehnung der Lamellen 32 in Stapelrichtung 38, ist im Ausführungsbeispiel ein Wert von etwa 2,5 mm vorgesehen und für die Ausdehnung der Lamellen 32 in Verschieberichtung 36 ist ein Wert von etwa 10 cm bis 15 cm vorgesehen. Die Abmessungen sind dabei so gewählt, dass die Querschnittsfläche des Bestrahlungsfeldes 6 an der Position der Kollimatoreinheit 24, 26 von der entsprechenden Kollimatoreinheit 24, 26 abgedeckt wird.Shown is the multi-leaf collimator 2 with view in beam direction 10 , The slats 32 each collimator unit 24 . 26 are each arranged so that this collimator unit 24 . 26 , in a home position, by which the collimator unit 24 . 26 given aperture is closed, forms a prism-shaped block. There are two slats each 32 in a direction of displacement 36 arranged side by side and 25 slats 32 in a stacking direction 38 strung together. For the width of the slats 32 , ie the extent of the slats 32 in the stacking direction 38 , In the embodiment, a value of about 2.5 mm is provided and for the expansion of the slats 32 in the direction of displacement 36 is a value of about 10 cm to 15 cm provided. The dimensions are chosen so that the cross-sectional area of the irradiation field 6 at the position of the collimator unit 24 . 26 from the corresponding collimator unit 24 . 26 is covered.

Je zwei in Verschieberichtung 36 benachbarte Lamellen 32 bilden zusammen ein Tor-Paar aus. Die beiden Lamellen 32 eines jeden Tor-Paars sind dabei in Verschieberichtung 36 verschiebbar, wobei beide sowohl synchron miteinander in oder entgegen der Verschieberichtung 36 als auch gegeneinander verschiebbar sind. Durch ein Verschieben der Lamellen 32 eines Tor-Paares gegeneinander wird im Bereich des Tor-Paares eine Öffnung geschaffen. Die Lamellen 32 einer Kollimatoreinheit 24, 26 definieren somit eine Blende mit einer entsprechenden individuell einstellbaren Blendenöffnung. Die Blendenöffnung lässt sich dabei derart gestalten, dass die Berandung der Blendenöffnung in guter Näherung der durch Projektion gebildeten Kontur des Tumors in der Ebene der Kollimatoreinheit 24, 26 entspricht.Two each in the direction of displacement 36 adjacent lamellae 32 Together form a gate pair. The two slats 32 of each gate pair are in the direction of displacement 36 slidably, both synchronous with each other in or against the direction of displacement 36 as well as against each other are displaceable. By moving the slats 32 a gate pair against each other, an opening is created in the area of the gate pair. The slats 32 a collimator unit 24 . 26 thus define an aperture with a corresponding individually adjustable aperture. The aperture can be designed such that the boundary of the aperture in good approximation of the contour of the tumor formed by projection in the plane of the collimator 24 . 26 equivalent.

Während die Strahlung des Bestrahlungsfeldes 6 möglichst ungehindert durch die Blendenöffnung in einer Kollimatoreinheit 24, 26 hindurchgelangen soll, soll die Strahlung im umliegenden Bereich möglichst vollständig abgeblockt werden. Zur Vermeidung von unerwünschter Leckstrahlung, insbesondere im Bereich der Kontaktflächen KF zwischen den Lamellen 32, sind die Lamellen 32 der oberen Kollimatoreinheit 24 um die halbe Breite der Lamellen 32 in Stapelrichtung 38 versetzt zu den Lamellen 32 der unteren Kollimatoreinheit 26 angeordnet. Dieser Versatz der Lamellen 32 gegeneinander ist insbesondere der 3 zu entnehmen. Ebenso sind, wie in 4 abgebildet, die stirnseitigen Kontaktflächen SKF eines Tor-Paares einer oberen Kollimatoreinheit 24 in Verschieberichtung 36 versetzt zu den stirnseitigen Kontaktflächen SKF eines darunterliegenden Tor-Paares der unteren Kollimatoreinheit 26 angeordnet, sofern für die entsprechenden Tor-Paare keine Öffnung vorgesehen ist.While the radiation of the irradiation field 6 as freely as possible through the aperture in a collimator unit 24 . 26 should pass through, the radiation in the surrounding area should be blocked as completely as possible. To avoid unwanted leakage radiation, in particular in the region of the contact surfaces KF between the slats 32 , are the slats 32 the upper collimator unit 24 by half the width of the slats 32 in the stacking direction 38 offset to the slats 32 the lower collimator unit 26 arranged. This offset of the slats 32 against each other is in particular the 3 refer to. Likewise, as in 4 shown, the frontal contact surfaces SKF of a gate pair of an upper collimator unit 24 in the direction of displacement 36 offset to the frontal contact surfaces SKF of an underlying pair of doors of the lower collimator unit 26 arranged, provided that no opening is provided for the corresponding gate pairs.

Strahlung, die im Bereich der Berandung der Blendenöffnung einer Kollimatoreinheit 24, 26 durch den Multilamellenkollimator 2 hindurchtritt bildet in der Ebene, in der der Patient 8 für die Behandlung positioniert wird, einen sogenannten Halbschattenbereich aus, wie er dem Fachmann aus dem Bereich der geometrischen Optik prinzipiell bekannt ist. Zur vorteilhaften Beeinflussung der Charakteristik des Halbschattenbereichs sind die stirnseitigen Kontaktflächen SKF der Lamellen 32 konvex gestaltet. Durch eine zweckmäßige Anpassung der Blendenöffnung der unteren Kollimatoreinheit 26 an die Blendenöffnung der oberen Kollimatoreinheit 24, wie in 5 angedeutet, lässt sich erreichen, dass die Eigenschaften des Halbschattenbereichs unabhängig von der Lage der Blendenöffnung der Kollimatoreinheit 2 relativ zur Mittellängsachse 40 des Bestrahlungsfeldes 6 sind.Radiation in the area of the edge of the aperture of a collimator unit 24 . 26 through the multi-leaf collimator 2 passes through forms in the plane in which the patient 8th is positioned for the treatment, a so-called penumbra area, as it is known in principle to those skilled in the field of geometric optics. For advantageously influencing the characteristic of the penumbra area, the frontal contact surfaces SKF of the lamellae 32 Convex shaped. By appropriate adjustment of the aperture of the lower collimator 26 to the aperture of the upper collimator unit 24 , as in 5 indicated, it can be achieved that the properties of the penumbra area regardless of the position of the aperture of the collimator 2 relative to the central longitudinal axis 40 of the irradiation field 6 are.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with each other in other ways, without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Multilamellenkollimatormultileaf collimator
44: Bestrahlungsvorrichtungirradiator
66: Bestrahlungsfeldirradiation field
88th: Patientpatient
1010: Strahlrichtungbeam direction
1212: Elektronenbeschleunigerelectron accelerator
1414: Ausgangoutput
1616: primärer Kollimatorprimary collimator
1818: Hindernisobstacle
2020: Überwachungsvorrichtungmonitoring device
2222: Spiegelmirror
2424: obere Kollimatoreinheitupper collimator unit
2626: untere Kollimatoreinheitlower collimator unit
2828: Oberseitetop
3030: Unterseitebottom
3232: Lamellelamella
3434: Fläche (Projektion eines Tumors auf eine Ebene)Area (projection of a tumor onto a plane)
3636: Verschieberichtungdisplacement direction
3838: Stapelrichtungstacking direction
4040: Mittellängsachsecentral longitudinal axis
AA: Auswerteeinheitevaluation
GG: Gehäusecasing
KFKF: Kontaktflächecontact area
SKFSKF: stirnseitige Kontaktflächefrontal contact surface

Claims

Multilamellar collimator ( 2 ) with a number of fins ( 32 ) for manipulating one in the beam direction ( 10 ) spreading medical radiation field ( 6 ), characterized in that - an upper collimator unit ( 24 ) and a lower collimator unit ( 26 ) in the beam direction ( 10 ) are arranged at a distance from each other, each of the collimator units ( 24 . 26 ) in each case a plurality of radiation-absorbing and linearly displaceable fins ( 32 ), - that the lamellae ( 32 ) of each collimator unit ( 24 . 26 ) in a common direction of displacement ( 36 ) transverse to the beam direction ( 10 ) arranged in pairs and in a stacking direction ( 38 ) transverse to the direction of displacement ( 36 ) as well as transversely to the beam direction ( 10 ) are strung together and - that the slats ( 32 ) of the upper collimator unit ( 24 ) in a closed position in the direction of displacement ( 36 ) offset to the slats ( 32 ) of the lower collimator unit ( 26 ) are arranged.

Multilamellar collimator ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the lamellae ( 32 ) of the upper collimator unit ( 24 ) in the stacking direction ( 38 ) offset to the slats ( 32 ) of the lower collimator unit ( 26 ) are arranged.

Multilamellar collimator ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the direction of displacement ( 36 ) extending lamellae ( 32 ) of the upper collimator unit ( 24 ) at an angle to the slats ( 32 ) of the lower collimator unit ( 26 ) are oriented.

Multilamellar collimator ( 2 ) according to claim 3, characterized in that by a rotation about the beam direction ( 10 ) the rotational position of at least one of the collimator units ( 24 ) relative to the other collimator units ( 24 ) can be specified by an operator.

Multilamellar collimator ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the collimator units ( 24 . 26 ) are formed differently from each other.

Multilamellar collimator ( 2 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lamellae ( 32 ) of the upper collimator unit ( 24 ) in the beam direction ( 10 ) a different extent than the slats ( 32 ) of the lower collimator unit ( 26 ) exhibit.

Multilamellar collimator ( 2 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the lamellae ( 32 ) of the upper collimator unit ( 24 ) are made of a different material than the slats ( 32 ) of the lower collimator unit ( 26 ).

Multilamellar collimator ( 2 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the collimator units ( 24 . 26 ) a different number of slats ( 32 ) exhibit.

Multilamellar collimator ( 2 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that a plurality of lamellae ( 32 ) against the beam direction ( 10 ) are arranged tilted.

Multilamellar collimator ( 2 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the lamellae ( 32 ) independently in the direction of displacement ( 36 ) are displaceable.

Multilamellar collimator ( 2 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that each lamella ( 32 ) of the upper collimator unit ( 24 ) a lamella ( 32 ) of the lower collimator unit ( 26 ) is assigned to form a synchronous pair, each synchronous pair independent of the other in the direction of displacement ( 36 ) is displaceable.

Multilamellar collimator ( 2 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that for the displacement of the slats ( 32 ) A piezo motor is provided.

Irradiation device ( 4 ) for generating an irradiation field ( 6 ) with a multi-leaf collimator ( 2 ) according to one of the preceding claims.