DE102011081257B4

DE102011081257B4 - Strahlentherapeutische Vorrichtung mit fest verbundener Therapieeinheit und Bildgebungseinheit

Info

Publication number: DE102011081257B4
Application number: DE201110081257
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Müller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2031-08-20
Also published as: DE102011081257A1

Abstract

Es wird eine strahlentherapeutische Vorrichtung (1) angegeben, die eine Bildgebungseinheit (3), eine Therapieeinheit (2) sowie eine Patientenliege (14) umfasst. Die Bildgebungseinheit (3) umfasst eine erste Halterung (54), welche zur Halterung zumindest eines zur Bildaufnahme vorgesehenen Detektors (62) dient, und welche zur Rotation des Detektors (62) in einer ersten Strahlebene (ED) drehbar gelagert ist. Die Therapieeinheit (2) umfasst eine zweite Halterung (27), welche zur Halterung einer für die Erzeugung eines Therapiestrahls vorgesehenen Strahlenquelle (40) dient, und welche zur Rotation der Strahlenquelle (40) in einer zweiten Strahlebene (ET) drehbar gelagert ist. Die beiden Halterungen (27,54) sind zu einer fest zusammenhängenden Baueinheit (4) integriert, aber unabhängig voneinander um eine gemeinsame Achse (A) drehbar gelagert. Die jeweiligen Strahlebenen (ET, ED) sind hierbei in Axialrichtung zueinander parallel versetzt, wobei die Patientenliege (14) durch Längsverschiebung gleichzeitig oder nacheinander in den Bereich beider Strahlebenen bringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine strahlentherapeutische Vorrichtung, welche eine Strahlentherapieeinheit und eine Bildgebungseinheit umfasst.
Als Strahlentherapieeinheit ist dabei allgemein eine medizinische Einrichtung bezeichnet, welche dazu dient, hochenergetische ionisierende Strahlung, insbesondere zur Behandlung von Tumorerkrankungen, zu erzeugen. Der Begriff „Strahlentherapie” wird hierbei umfassend sowohl für Therapiemethoden verwendet, im Zuge derer elektromagnetische Strahlung (hochenergetische Röntgenstrahlung, Gammastrahlung) eingesetzt wird, als auch für Therapiemethoden, bei denen ein aus leichten Ionen bestehender Teilchen-Strahl (insbesondere Elektronen-Strahlung) eingesetzt wird.
Die erzeugte Strahlung wird im Folgenden – zur Unterscheidung von einer zur Bildgebung eingesetzten Strahlung – als „Therapiestrahl” oder „Therapiestrahlung” bezeichnet. Therapiestrahlung zeichnet sich typischerweise durch hohe Strahlungsenergie bis hin zu etwa 20 MeV aus.
Bei Verwendung von Elektronenstrahlung als Therapiestrahlung umfasst eine derartige Strahlentherapieeinheit in einer üblichen Bauform einen an einer Halterung – oder „Gantry” – befestigten Linearbeschleuniger zur Erzeugung des Therapiestrahls. Um eine hinreichend hohe Strahlendosis auf das patholgische Gewebe zu applizieren, die umliegenden, gesunden Gewebeschichten aber möglichst wenig zu belasten, wird der Therapiestrahl üblicherweise durch Verschwenken der Halterung in unterschiedlichen Raumrichtungen auf den Patienten gelenkt, wobei das zu behandelnde Gewebe in dem Isozentrum der Strahlung positioniert wird. Die Querschnittsform des Therapiestrahls wird dabei oft durch einen der Strahlungsquelle und dem Patienten zwischengeordneten Multilamellenkollimator an die Größe des pathologischen Gewebes angepasst.
Um eine solche Strahlenbehandlung zu planen, aber auch um das Ergebnis der Behandlung zu überprüfen, wird die Behandlung üblicherweise im Zuge einer therapiebegleitenden Diagnose durch eine Bildgebungseinheit verfolgt.
Als Bildgebungseinheit wird dabei meist ein Computertomograph eingesetzt. Ein solcher Computertomograph umfasst üblicherweise wiederum eine Gantry, an welcher eine Röntgenstrahlenquelle (Röntgenröhre) und dieser radial gegenüberliegend ein (Röntgen-)Detektor angebracht sind. Bestimmungsgemäß wird die Gantry um den Patienten rotiert, wobei mit dem Detektor aus unterschiedlichen Projektionswinkeln (Röntgen-)Projektionsbilder des Patienten aufgenommen werden. Aus den Projektionsbildern wird in einem nachgelagerten Schritt durch Rückprojektion ein – auch als Tomogramm bezeichnetes – Abbild der dreidimensionalen Körperstruktur des Patienten rekonstruiert.
Die zur Bildgebung eingesetzte (Röntgen-)Strahlung wird im Folgenden auch als „Diagnosestrahl” oder „Diagnosestrahlung” bezeichnet. Gegenüber der Therapiestrahlung zeichnet sich die Diagnosestrahlung insbesondere durch vergleichsweise geringe Energie im Bereich von typischerweise 30 bis 140 keV aus.
Anstelle des Computertomographen kann auch ein Positronen-Emissions-Tomograph (PET) für die Bildgebung herangezogen werden. Für eine PET-Aufnahme wird dem Patienten vor der Untersuchung ein radioaktives Kontrastmittel verabreicht, das β⁺-Strahlung (Positronenstrahlung) emittiert. Die emittierten Positronen werden indirekt über die bei deren Annihilation mit Elektronen entstehende Gammastrahlung nachgewiesen. Die Positronen-Emissions-Tomographie beruht auf der Tatsache, dass sich das Kontrastmittel in tumorösem Gewebe stärker anreichert als in gesundem Gewebe, so dass das tumoröse Gewebe anhand der dort lokal überhöhten Strahlung erkennbar ist.
Bisher werden zur Behandlung und zur Diagnose meist getrennte Geräte eingesetzt, wobei diese entweder aufwändig zueinander ausgerichtet werden müssen oder durch geeignete Landmarken zueinander in Bezug gesetzt werden müssen.
In jüngerer Zeit wurden alternativ hierzu auch strahlentherapeutische Vorrichtungen bekannt, bei denen eine Strahlentherapieeinheit und eine Bildgebungseinheit zu einem Gerät fest zusammengefügt sind.
So ist aus DE 10 2009 032 430 B3 beispielsweise eine strahlentherapeutische Vorrichtung bekannt, in welcher eine Therapieeinheit und eine Bildgebungseinheit unabhängig voneinander drehbar an einem gemeinsamen Sockel gelagert sind. Zusammen mit diesem Sockel sind die Therapieeinheit und die Bildgebungseinheit um eine Hochachse drehbar gelagert, so dass in einer ersten Rotationsstellung der Vorrichtung dem Patienten die Bildgebungseinheit zugewandt ist, während in einer zweiten Rotationsstellung dem Patienten die Therapieeinheit zugewandt ist. Diese Vorrichtung nimmt einen vergleichsweise großen Bauraum ein. Zudem ist die drehbare Lagerung der aus der Therapieeinheit und der Bildgebungseinheit gebildeten Baueinheit aufwändig und in der Handhabung vergleichsweise umständlich.
Weiterhin ist aus US 6 385 288 B1 eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Strahlenquelle zur Erzeugung von Therapiestrahlung und eine Strahlenquelle zur Erzeugung von Diagnosestrahlung in einer Strahlebene arbeiten. Nachteiligerweise sind in dieser Bauform Komponenten der Bildgebungseinheit auch der Therapiestrahlung ausgesetzt, was eine erhöhte Verschleißanfälligkeit der Bildgebungseinheit zur Folge haben kann. Zudem wird die Bildgebung mitunter durch die Therapiestrahlung gestört.
Die US 7,640,607 offenbart ein Strahlentherapiegerät, das mit einem diagnostischen Röntgenbildgebungsgerät kombiniert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine strahlentherapeutische Vorrichtung anzugeben, welche eine Therapieeinheit und eine Bildgebungseinheit umfasst, die einerseits einfach handhabbar und zu realisierbar, andererseits jedoch möglichst störunanfällig und verschleißarm ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Demnach umfasst die Vorrichtung eine Bildgebungseinheit und eine Strahlentherapieeinheit, welche zu einer fest zusammenhängenden Baueinheit verbunden sind. Die Bildgebungseinheit umfasst eine erste Halterung (Diagnosehalterung), welche zumindest zur Aufnahme eines (Strahlen-)Detektors dient. Zur Rotation des Detektors in einer ersten Strahlebene (Diagnose-Strahlebene) ist die Halterung drehbar gelagert. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung eine Strahlentherapieeinheit, welche eine zweite Halterung (Therapiehalterung) umfasst. Die Therapiehalterung dient zumindest zur Halterung einer Strahlenquelle, mit der ein Therapiestrahl erzeugbar ist. Zur Rotation des Therapiestrahls in einer zweiten Strahlebene (Therapie-Strahlebene) ist die Therapiehalterung ebenfalls drehbar gelagert. Beide Halterungen sind dabei unabhängig voneinander um eine gemeinsame, etwa horizontale Achse drehbar, wobei die beiden Strahlebenen in einer (durch die gemeinsame Drehachse vorgegebenen) Axialrichtung zueinander parallel versetzt sind. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren eine verstellbare Patientenliege. Zumindest eine der Halterungen überlappt axial teilweise mit einem der anderen Halterung zugeordneten Lager.
Erfindungsgemäß sind bei der strahlentherapeutischen Vorrichtung die Patientenliege, die Diagnosehalterung und die Therapiehalterung derart zueinander angeordnet, dass die Patientenliege – und damit ein gegebenenfalls darauf gelagerter Patient – durch Längsverschiebung gleichzeitig oder nacheinander in den Bereich beider Strahlebenen bringbar ist. Die die Diagnoseeinheit und die Therapieeinheit umfassende Baueinheit ist dabei in ihrem Montagezustand insbesondere unveränderlich ortsfest positioniert, so dass der Patientenliege in ihrem bestimmungsgemäßen Montagezustand auch stets die gleiche Seite dieser Baueinheit zugewandt ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung vereint vorteilhafterweise eine kompakte und konstruktiv einfache Bauweise mit einer verschleißarmen Konstruktion und einer einfachen Handhabung. Durch die parallel versetzten Strahlebenen ist eine gegenseitige Störung der Therapieeinheit und der Bildgebungseinheit nahezu ausgeschlossen. Des Weiteren kann ein auf der Patientenliege gelagerter Patient durch eine (geringe) Linearverschiebung von der Therapie-Strahlebene in die Diagnose-Strahlebene oder von der Diagnose-Strahlebene in die Therapie-Strahlebene verfahren werden. Dies verbessert vorteilhaft den Patientenkomfort und die Handhabbarkeit der Vorrichtung.
Da die Therapieeinheit und die Bildgebungseinheit zu einer festen Baueinheit verbunden sind, sind die beiden Strahlebenen starr und mit besonders geringer Toleranz zueinander ausgerichtet, was sich positiv auf die Präzision des Untersuchungsergebnisses auswirkt.
In bevorzugter Ausführungsform sind die Diagnosehalterung und/oder die Therapiehalterung im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und weisen somit eine mittige Öffnung (Tunnel) auf, in die die Patientenliege mit dem gegebenenfalls darauf gelagerten Patienten einschiebbar ist. Bei der Halterung handelt es sich insbesondere um den Drehkranz einer „Gantry”, wie sie an sich bei Computertomographen üblicherweise eingesetzt wird. Die Patientenliege ist vorzugsweise darüber hinaus auch transversal (d. h. entlang einer senkrecht zur Längsachse stehenden zweiten Horizontalachse) verschiebbar und/oder um eine Hochachse verschwenkbar.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung sind die beiden Halterungen gegensinnig zueinander ausgerichtet. Insbesondere sind die beiden Halterungen im Wesentlichen „Rücken-an-Rücken” angeordnet, so dass die beiden Frontseiten der Halterungen entgegengesetzt zueinander nach außen weisen. Jede der beiden Halterungen kann somit von außen mit den zugehörigen Komponenten, insbesondere dem Detektor bzw. der Strahlenquelle, bestückt werden und ist somit für Montage- und Reparaturzwecke einfach zugänglich. Die beiden Halterungen sind hierbei insbesondere an der jeweiligen Rückseite gelagert und drehangetrieben.
In einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung sind die Halterungen gleichsinnig orientiert. Dabei ist insbesondere die – in der Regel kleinere – Diagnosehalterung mit Ihrer Frontseite der Therapiehalterung zugekehrt. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass beide Halterungen mit der jeweils bestückten Frontseite in die der Patientenliege zugewandte Richtung zeigen.
Zur Realisierung einer besonders kompakten Bauform ist vorzugsweise vorgesehen, dass zumindest eine der beiden Halterungen, insbesondere die – in der Regel kleinere – Diagnosehalterung in Axialrichtung mit dem ihr zugeordneten Lager und/oder Drehantrieb zumindest teilweise überlappt. Insbesondere ist zumindest einer der beiden Halterungen ein „Außenlager” zugeordnet, das die Halterung umfangsseitig umschließt. Das Außenlager und/oder der Drehantrieb sind dabei vorzugsweise derart dimensioniert, dass sie in Axialrichtung nicht über die zugehörige Halterung hinausstehen. Durch diese besonders kompakte Bauform können die beiden Strahlebenen besonders nah zueinander angeordnet werden, wodurch ein Patient zur Überführung von der einen Strahlebene in die andere Strahlebene besonders wenig verschoben werden muss.
Zusätzlich oder alternativ ist zur Erreichung desselben Zwecks zumindest eine der beiden Halterungen derart angeordnet, dass sie mit dem Lager der jeweils anderen Halterung überlappt. Insbesondere ist in diesem Sinne in einer vorteilhaften Ausführungsform die – in der Regel größere – Therapiehalterung am äußeren Rand ihrer Rückwand gelagert. Die – in der Regel kleinere – Diagnosehalterung ist dabei derart angeordnet, dass sie in das Lager der Therapiehalterung zumindest teilweise eintaucht.
Die beiden Halterungen sind in einer zweckmäßigen Ausführungsvariante an einem gemeinsamen Träger, zumindest aber an einem gemeinsamen Fuß befestigt. Durch diese gemeinsame Basis kann die Vorrichtung besonders bauraumreduziert und montagefreundlich realisiert werden.
Vorzugsweise sind die beiden Halterungen in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen. Das Gehäuse bzw. die Vorrichtung an sich weist in bevorzugter Dimensionierung eine in Axialrichtung gemessene Tiefe von weniger als 2 m auf.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die die Therapieeinheit und die Diagnoseeinheit umfassende Baueinheit zur Verkippung der gemeinsamen Rotationsachse an einem Kipprahmen gelagert ist. Vorzugsweise wird die gemeinsame Rotationsachse hierbei in einer Vertikalebene verkippt. Mit anderen Worten kann die aus der Therapieeinheit und der Bildgebungseinheit gebildete Baueinheit hierbei um eine senkrecht auf der Rotationsachse stehende, horizontale Kippachse verschwenkt werden. Die Verkippbarkeit ist insbesondere für die Therapieeinheit von Vorteil, zumal sie eine Bestrahlung des Patienten unter einem spitzen Winkel zur isozentrischen Achse ermöglicht.
Um die gegenseitige negative Beeinflussung der Therapie- und der Bildgebungseinheit weiter zu unterdrücken, ist in bevorzugter Ausgestaltung eine im Wesentlichen zwischen den beiden Halterungen angeordnete Strahlenabschirmung, insbesondere in Form von Bleiplatten oder dergleichen, vorgesehen. Die Abschirmung dient dabei vorteilhafterweise insbesondere auch dazu, eine gegenseitige negative Beeinflussung der Therapieeinheit und der Bildgebungseinheit in Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit oder auf Regelstrecken zu minimieren.
Vorzugsweise ist sowohl der Therapiehalterung als auch der Diagnosehalterung jeweils ein separater Rotationsantrieb zugeordnet, welcher von dem jeweils anderen Rotationsantrieb unabhängig arbeitet. Hierdurch kann die Drehzahl und/oder Drehrichtung für die Strahlentherapie bzw. die Bildgebung jeweils geeignet gewählt werden.
Zusätzlich oder alternativ ist vorgesehen, dass sowohl die Bildgebungseinheit als auch die Therapieeinheit jeweils ein separates Datenübertragungssystem zur Übertragung von Steuer- und/oder Messdaten zwischen der rotierenden Halterung und dem stationären Träger umfasst. Hierzu ist insbesondere an der Therapiehalterung und/oder an der Diagnosehalterung jeweils ein Datenschleifring angebracht. Zusätzlich oder alternativ umfasst sowohl die Bildgebungseinheit als auch die Therapieeinheit jeweils ein separates, unabhängiges Energieversorgungssystem und/oder Kühlsystem.
Durch die weitgehend unabhängige Gestaltung von Therapieeinheit und Bildgebungseinheit ist es vorteilhafterweise auch möglich, bei Bedarf ressourcensparend jeden der beiden Geräteteile einzeln zu nutzen. Die Vorrichtung kann so beispielsweise auch ausschließlich zur Bildgebung benutzt werden.
Die Bildgebungseinheit ist in bevorzugter Ausführungsform durch einen Computertomographen gebildet. Zusätzlich oder alternativ kann die Bildgebungseinheit jedoch auch durch einen Positronen-Emissions-Tomographen (PET) gebildet sein.
Die Strahlenquelle der Strahlentherapieeinheit umfasst vorzugsweise einen Linearbeschleuniger zur Erzeugung eines Elektronenstrahls. Weitere bevorzugt an der Therapiehalterung befestigte Komponenten der Strahlentherapieeinheit sind ein Multilamellenkollimator („MLC”) sowie eine Strahlenbarriere („beam stop”).
In einer bevorzugten Weiterentwicklung der Vorrichtung umfasst die Bildgebungseinheit und/oder die Therapieeinheit ein Kühlsystem, welches Mittel umfasst, mit deren Hilfe ein Gasstrom, insbesondere Luftstrom, die zugehörige Halterung zur Wärmeabfuhr im Wesentlichen tangential umströmt, und mit deren Hilfe zudem der Gaststrom die jeweilige Halterung in Radial- und/oder Axialrichtung durchdringt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 in einer Schnittdarstellung eine erste Ausführungsform einer strahlentherapeutischen Vorrichtung mit einer Strahlentherapieeinheit, die eine (Therapie-) Halterung Halterung für einen Linearbeschleuniger umfasst, sowie mit einer Bildgebungseinheit, die eine (Diagnose-) Halterung für einen Röntgenstrahler und einen Röntgendetektor umfasst, wobei die beiden Halterungen gegensinnig zueinander (Rücken-an-Rücken) um eine gemeinsame Rotationsachse rotierbar gelagert sind,
2 in einer Einzeldarstellung die bestückte Therapie-Halterung gemäß 1,
3 ebenfalls in einer Einzeldarstellung die bestückte Diagnose-Halterung gemäß 1,
4 in Darstellung gemäß 1 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung, in welcher die beiden Halterungen in einem Kipprahmen quer zu der Rotationsachse verkippbar gelagert sind,
5 die Vorrichtung gemäß 4 in verschiedenen Kippstellungen,
6 in Darstellung gemäß 1 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung, in welcher die beiden Halterungen gleichsinnig gelagert sind, und
7 in einer schematischen Schnittdarstellung quer zur Rotationsachse die Vorrichtung in einer der vorstehend genannten Ausführungsformen mit einem Kühlsystem.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer stark vereinfachten Schnittdarstellung eine strahlentherapeutische Vorrichtung 1, die eine Strahlentherapieeinheit 2 sowie eine Bildgebungseinheit 3 umfasst. Die Strahlentherapieeinheit 2 und die Bildgebungseinheit 3 sind zu einer gemeinsamen fest verbundenen Baueinheit 4 integriert. Die Baueinheit 4 ist in einem gemeinsamen Gehäuse 5 aufgenommen.
Die Baueinheit 4 ist insgesamt in Form einer Gantry ausgebildet, wie sie zum Beispiel bei Computertomographen üblich ist. Sie weist entsprechend eine Ringform auf, in deren Inneren ein Tunnel 6, d. h. eine beidendseitig offene Röhre, gebildet ist.
Koaxial mit der Tunnelachse ist eine isozentrische Achse A ausgerichtet, im Bereich welcher eine zu behandelnde Person (im Folgenden auch als Patient bezeichnet) oder allgemein ein zu bestrahlendes Objekt bestimmungsgemäß zu lagern ist.
Um den Patienten in den Tunnel 6 einzubringen, umfasst die Vorrichtung 1 einen verstellbaren Behandlungstisch 10. Der Behandlungstisch 10 weist einen in Pfeilrichtung 11 höhenverstellbaren Fuß 12 sowie eine in Pfeilrichtung 13 längsverstellbare (Patienten-)Liege 14 auf. Die Liege 14 ist dabei zumindest teilweise in den Tunnel 6 einführbar, wodurch der auf der Liege 14 liegende Patient innerhalb des Tunnels 6 positionierbar ist.
Diejenige Seite der Baueinheit 4, die dem Behandlungstisch 10 zugewandt ist, von der aus also die Liege 14 bestimmungsgemäß in den Tunnel 6 einführbar ist, ist im Folgenden als Frontseite 20 bezeichnet. Die dazu entgegengesetzte Seite der Baueinheit 4 ist entsprechend als Rückseite 21 bezeichnet.
An einer Unterseite 22 umfasst die Baueinheit 4 einen Gantryfuß 23 zur Befestigung der Baueinheit 4 am Boden eines Behandlungsraumes. Die Vorrichtung 1 weist eine Tiefe T von beispielsweise etwa 2 m auf.
Die Therapieeinheit 2 umfasst einen Träger 25, in welchem eine (den Tunnel 6 umschließende) kreisförmige Öffnung 26 eingebracht ist. Zudem umfasst die Therapieeinheit 2 eine (Therapie-)Halterung 27, welche um die isozentrische Achse A rotierbar an dem Träger 25 gelagert ist. Der Träger 25 umschließt zudem die Halterung 27 außenseitig, so dass er für die Halterung 27 ein frontseitig offenes Gehäuse bildet.
Die Halterung 27 umfasst eine quer zur isozentrischen Achse A ausgerichtete Rückwand 28, in deren Mitte eine kreisförmige Öffnung 29 zur Freigabe des Tunnels 6 eingebracht ist. Eine an die Rückwand 28 angesetzte Außenwand 30 ragt von dieser in Richtung einer offenen Frontseite 31 der Halterung 27 ab.
Insgesamt weist die Halterung 27 somit in etwa die Form einer Schale auf, die einen Innenraum 33 dreiseitig umschließt.
In 2 ist die Halterung 27 in Blickrichtung auf deren Frontseite 31 bzw. mit Blick in den Innenraum 33 separat gezeigt. Dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass in dem Innenraum 33 der Halterung 27 insbesondere

– ein schematisch angedeuteter Linearbeschleuniger 40 als Strahlenquelle zur Erzeugung eines Therapiestrahls,
– ein Wellenleiter 41 zur Ausrichtung des Therapiestrahls,
– ein Multilamellenkollimator 42 (auch als MLC – „multileaf collimator” – bezeichnet) zur Formgebung des Therapiestrahls, sowie
– im Wesentlichen hierzu radial gegenüberliegend eine Strahlenbarriere 43 (auch als „beam stop” bezeichnet) zur Begrenzung des Therapiestrahls

Aus 2 ist ferner ersichtlich, dass in der Halterung 27 weitere Komponenten befestigt sein können, bei denen es sich beispielsweise um Netzteile, Steuergeräte zur Ansteuerung des Linearbeschleunigers 40 und des Multilamellenkollimators 42, Lüfter etc. handeln kann.
Im Betrieb der Therapieeinheit 2 wird durch den Linearbeschleuniger ein Therapiestrahl aus hochenergetischen Elektronen erzeugt, der durch den Wellenleiter 41 im Wesentlichen parallel zur Rückwand 28 in Richtung auf die Strahlenbarriere 43 umgelenkt wird. Durch die durch einen Pfeil 47 angedeutete Rotation der Halterung 27 um die isozentrische Achse A wird der Therapiestrahl somit in einer Therapie-Strahlebene E_T verschwenkt, welche senkrecht zur isozentrischen Achse A aufgespannt ist.
Zur Lagerung der Halterung 27 ist ein nur schematisch angedeutetes Lager 48 vorgesehen, das mit seinem stationären Lager(außen)ring innenseitig, d. h. in der Umgebung der Öffnung 26, an dem Träger 25 festgelegt ist. Ein rotierender Lager(innen)ring des Lagers 48 ist rückseitig im Bereich ihres radial inneren Randes an der Rückwand 30 der Halterung 27 befestigt. Das Lager 48 ist hier als zweireihiges Schrägkugellager ausgeführt. Andere Wälzlager-Lagerformen, beispielsweise ein Vierpunktlager, sind jedoch auch denkbar. Im Bereich des Lagers 48 sind ein nicht dargestellter Rotationsantrieb sowie ein ebenfalls nicht dargestelltes Positionssystem für die Halterung 27 angeordnet. Das Positionierungssystem, das zum Beispiel auf einer induktiven, optischen oder elektromechanischen Orts- oder Wegmessung beruht, ermöglicht hierbei eine Bestimmung der Drehstellung und/oder Drehgeschwindigkeit der Halterung 27.
Zur Datenübertragung zwischen dem Träger 25 und der Halterung 27 ist ein (Therapie-)Schleifring 49 vorgesehen. Der Schleifring 49 ist hier derart an der Halterung befestigt, dass er die Außenwand 30 der Halterung 27 im Bereich der Frontseite 31 radial umschließt. Der rotierende Datenschleifring 49 kontaktiert einen hier nicht dargestellten Gegenkontakt, welcher stationär am Träger 25 befestigt ist.
Zur Energieübertragung zwischen dem Träger 25 und der Halterung 27 ist die Therapieeinheit 2 im Bereich der Rückwand 28 mit einer induktiven und somit berührungsfreien Energieübertragungseinrichtung versehen (nicht explizit dargestellt). Anstelle der berührungsfreien Energieübertragungseinrichtung kann prinzipiell auch eine berührungsgebundene Energieübertragungseinrichtung, insbesondere mit einem metallischen Schleifring und damit korrespondierenden Kohlebürsten, zum Einsatz kommen.
Die Bildgebungseinheit 3 ist hier durch einen Computertomographen gebildet. Die Bildgebungseinheit 3 umfasst analog zur Therapieeinheit 2 ebenfalls einen Träger 50, in welchem eine (den Tunnel 6 umschließende) kreisförmige Öffnung 51 eingebracht ist. Der Träger 50 ist mit dem Träger 25 fest verbunden. Insbesondere können die Träger 25 und 50 auch durch ein einstückiges (d. h. als ein Stück gefertigtes) Bauteil gebildet sein. Zwischen den beiden Trägern 25 und 50 ist dabei vorzugsweise eine durch Bleiplatten gebildete Abschirmung 53 eingebracht.
Zudem umfasst die Bildgebungseinheit 3 eine (Diagnose-)Halterung 54, welche analog zur Halterung 27 um die isozentrische Achse A rotierbar an dem Träger 50 gelagert ist. Der Träger 50 umschließt die Halterung 54 hierbei radial außenseitig, so dass er ein zur als zur Rückseite 21 hin offenes Gehäuse bildet.
Die Halterung 54 ist entsprechend der Halterung 27 aufgebaut und umfasst demnach eine Rückwand 55, in deren Mitte eine kreisförmige Öffnung 56 eingebracht ist, während eine Außenwand 57 der Rückwand 55 in Richtung einer offenen Frontseite 58 der Halterung 54 hin abragt. Die Halterung 54 umschließt hierbei einen Innenraum 60.
In 3 ist die Halterung 54 in Blickrichtung auf deren Frontseite 58 bzw. mit Blick in den Innenraum 60 separat gezeigt. Dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass in dem Innenraum 60

– ein Röntgenstrahler 61 zur Erzeugung eines fächerförmigen Diagnosestrahls, sowie
– im Wesentlichen hierzu radial gegenüberliegend, ein (Röntgen-)Detektor 62 (auch als DMS, „data measurement system” bezeichnet) zur Bildaufnahme befestigt sind.

Ferner sind in der Halterung 54 weitere Komponenten 63 aufgenommen, bei denen es sich um einen Kollimator zur Formung des Diagnosestrahls, ein Streustrahlenraster, Netzteile, Steuergeräte zur Ansteuerung des Röntgenstrahlers 61 und des Detektors 62, Lüfter, etc. handeln kann.
Im Betrieb der Bildgebungseinheit 3 wird durch die Röntgenstrahlquelle 61 der Diagnosestrahl in Richtung des Detektors 62 emittiert. Der Diagnosestrahl breitet sich hierdurch – insbesondere bei Rotation der Halterung 54 in Pfeilrichtung 65 – in einer Strahlebene E_D aus, welche wiederum senkrecht zur isozentrischen Achse A aufgespannt ist.
Die Diagnose-Strahlebene E_D ist dabei zur Therapie-Strahlebene E_T um einen Abstand x von etwa 40 cm - 60 cm cm parallel versetzt.
Zur Datenübertragung umfasst die Bildgebungseinheit 3 ebenfalls einen Datenschleifring 66, welcher frontseitig am Außenrand 57 der Halterung 54, radial umlaufend angebracht ist, wobei er einen stationären Gegenkontakt 67 schleifend kontaktiert.
Eine (nicht explizit dargestellte) induktive Energieübertragungseinrichtung ist im Bereich der Rückwand 55 zur Übertragung von Energie von dem Träger 50 zu der Halterung 54 angeordnet.
Die Halterung 54 ist ebenso wie die Halterung 27 durch ein zweireihiges (Schrägkugel-)Lager 70 an dem Träger 50 gelagert, welches im Bereich der Öffnung 56 einerseits an der Rückwand 55 der Halterung 54 und andererseits an dem Träger 50 angebracht ist. Ein eigener Rotationsantrieb sowie ein eigenes Positionssystem der Halterung 54 sind wiederum im Bereich des Lagers 70 integriert. Hierdurch können die Halterung 27 und die Halterung 54 unabhängig voneinander um die isozentrische Achse A gedreht werden. Das Positionssystem der Halterung 54 dient wiederum zur Bestimmung der Drehstellung und/oder Drehgeschwindigkeit der Halterung 54 und ist damit vorzugsweise in gleicher Weise ausgebildet wie das der Halterung 27 zugeordnete Positionssystem.
In der hier Ausführungsform gemäß 1 sind die beiden Halterungen 27, 53 „Rücken-an-Rücken”, d. h. mit einander zugewandten Rückwänden 28 und 55 angeordnet, mithin gegensinnig zueinander angeordnet. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft für die Montage und Reparatur der Baueinheit 4, zumal die Innenräume 30 und 60 der beiden Halterungen 27, 53 – gegebenenfalls nach vollständiger oder teilweiser Entfernung der Außenverkleidung des Gehäuses 5 – von außen zugänglich sind.
4 zeigt die Vorrichtung 1 in einer zweiten Ausführungsform, welche im Wesentlichen der ersten Ausführungsform entspricht. Im Unterschied dazu ist das Lager 70 der Bildgebungseinheit 3 hier jedoch als „Außenlager” ausgeführt, das die Halterung 54 radial außenseitig umschließt. In Axialrichtung ist das Lager 70 fluchtend (co-planar) mit der Halterung 54 ausgerichtet. Insbesondere wird die Halterung 54 dabei von dem Lager 70 in Axialrichtung nicht überragt. Diese Lagergeometrie ermöglicht in Richtung der isozentrischen Achse A eine besonders flache Ausbildung der Baueinheit 4. In beispielhafter Ausgestaltung beträgt die Tiefe T der Baueinheit 4 in Axialrichtung nur etwa 110 cm - 150 cm. Der Abstand x der beiden Strahlebenen E_T, E_D ist hier auf etwa 30 cm - 50 cm reduziert.
Weiterhin im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist die Baueinheit 4 hier kippbar um eine senkrecht auf die isozentrische Achse A stehende Kippachse K gelagert, wobei in den Gantryfuß ein (nicht explizit dargestellter) Kippantrieb integriert ist. Dementsprechend weisen der Gantryfuß 23, sowie die beiden Träger 25, 50 an ihrem Berührungsbereich einen Radius R auf.
5 zeigt die Baueinheit 4 gemäß 4 in verschiedenen Kippstellungen. Der Darstellung ist zu entnehmen, dass durch die kippbare Lagerung die Baueinheit 4 um einen Winkel +φ bzw. –φ von beispielsweise etwa 15° ≤ φ ≤ 30° gegenüber der Vertikalen verkippt werden kann. Hierdurch können die Therapie-Strahlebene E_T und die Diagnose-Strahlebene E_D gemeinsam schräg zu der Patientenliege 14 und dem gegebenenfalls darauf gelagerten Patienten ausgerichtet werden.
6 zeigt die Vorrichtung 1 in einer dritten Ausführungsform, welche wiederum – soweit nicht im Folgenden anders beschrieben – der ersten Ausführungsform entspricht.
Im Unterschied hierzu sind gemäß 6 die Halterungen 27 und 54 aber nicht gegensinnig, sondern gleichsinnig angeordnet, so dass die Rückwände 28 und 55 beider Halterungen der Rückseite 21 der Baueinheit 4 zugewandt sind, und die Halterung 54 mit ihrer offenen Frontseite 58 an die Rückwand 28 der Halterung 27 unmittelbar angrenzt.
Weiterhin ist das Lager 48 nicht radial innenseitig im Bereich der Öffnung 29 angeordnet, sondern in der Nähe der Außenwand 30 rückseitig an der Rückwand 28 der Halterung 27 angebracht. Hierdurch ist es möglich, die Diagnose-Halterung 54 in Axialrichtung gesehen auf Höhe dieses Lagers 48 anzuordnen, so dass dieses Lager 48 die Halterung 54 zumindest teilweise radial umgibt. Anders ausgedrückt taucht die Halterung 54 in das Lager 48 ein. Hierdurch wird wiederum eine besonders flache Bauweise der Baueinheit 4 ermöglicht. In beispielhafter Ausgestaltung beträgt die Tiefe T der Baueinheit 4 in Axialrichtung nur etwa 110 cm bis 150 cm. Der Abstand x der beiden Strahlebenen E_T, E_D beträgt hier etwa 20 cm - 40 cm.
Das Lager 70 ist analog zur ersten Ausführungsform im Bereich der Öffnung 56 an der Rückwand 55 der Halterung 54 angebracht. Der Datenschleifring 66 umschließt hier jedoch die Halterung 54 radial außenseitig auf Höhe der Rückwand 55.
Die Träger 25 und 50 sind hierbei vorzugsweise zu einer einstückigen Baueinheit integriert. Die Abschirmung 53 ist vorzugsweise auf der Rückwand 28 der Halterung 27 aufgebracht.
7 zeigt die Vorrichtung 1 gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einer grob schematischen Schnittdarstellung mit Blickrichtung auf die Frontseite 20. Dabei zeigt 7 ein Kühlsystem 80 der Therapieeinheit 2. Ein ähnliches, aber unabhängiges Kühlsystem ist auch für die Bildgebungseinheit 3 vorgesehen.
Das Kühlsystem 80 umfasst einen Lüfter 81, sowie einen Wärmetauscher 82. Der Wärmetauscher 82 umfasst einen (Kühlmittel-)Zulauf 83, sowie einen (Kühlmittel-)Ablauf 84. Durch den Wärmetauscher 82 wird im Kreislauf geführtes Kühlgas, hier Luft 85, abgekühlt. Die abgekühlte Luft wird durch den Ventilator 81 in eine Kreisströmung 86 um die Halterung 27 herum versetzt, wobei die Luft unter Erwärmung die an der Halterung 27 befestigten Komponenten 41–44 abkühlt. Die Luft 85 kann daher in Axialrichtung durch Öffnungen 87 die in der Rückwand 28 in das Innere der Halterung 27 eintreten. Die erwärmte Luft verlässt das Innere der Halterung 27 radial außenseitig und wird in einem die Halterung 27 umgebenden Ringraum zu dem Lüfter 81 zurückgeleitet. Die Strömungsrichtung ist in 1 durch Pfeile 88 angedeutet. Die Strömung des Kühlsystems im Bereich der Bildgebungseinheit 3 ist entsprechend durch Pfeile 89 angedeutet.
Der Umfang der Erfindung wird durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der drei Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden. Beispielsweise könnte auch die in 1 gezeigte Baueinheit – analog zu 4 – kippbar ausgestaltet sein. Weiterhin können die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch hinsichtlich der Anordnung und Ausrichtung der Halterungen 27 und 54 beliebig miteinander kombiniert werden.
Schließlich können die Therapieeinheit 2 und die Bildgebungseinheit 3 auch durch andersartige Therapie- bzw. Bildgebungseinheiten ersetzt werden. So kann im Rahmen der Erfindung beispielsweise die Therapieeinheit 2 anstelle des Linearbeschleunigers 40 mit einer Gammastrahlungsquelle versehen sein. Ebenso könnte die Bildgebungseinheit 3 als Positron-Emissions-Tomograph ausgestaltet sein.

Claims

Strahlentherapeutische Vorrichtung (1), – mit einer Bildgebungseinheit (3), umfassend eine erste Halterung (54), welche zum Halten zumindest eines zur Bildaufnahme vorgesehenen Detektors (62) dient, und welche zur Rotation des Detektors (62) in einer ersten Strahlebene (E_D) drehbar gelagert ist, – mit einer Therapieeinheit (2), umfassend eine zweite Halterung (27), welche zum Halten einer für die Erzeugung eines Therapiestrahls vorgesehenen Strahlenquelle (40) dient, und welche zur Rotation der Strahlenquelle (40) in einer zweiten Strahlebene (E_T) drehbar gelagert ist, sowie – mit einer Patientenliege (14), wobei die beiden Halterungen (27, 54) unabhängig voneinander um eine gemeinsame Achse (A) drehbar gelagert sind, wobei die Bildgebungseinheit (3) und die Therapieeinheit (2) zu einer fest zusammenhängenden Baueinheit (4) integriert sind, wobei die jeweiligen Strahlebenen (E_T, E_D) in Axialrichtung zueinander im Wesentlichen parallel versetzt sind, und wobei die Patientenliege (14) durch Längsverschiebung gleichzeitig oder nacheinander in den Bereich beider Strahlebenen (E_T, E_D) bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Halterungen (54) teilweise mit einem der anderen Halterung (27) zugeordneten Lager (48, 70) axial überlappt.
Strahlentherapeutische Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Diagnose-Halterung (54) und/oder die Therapie-Halterung (27) durch ein im Wesentlichen ringförmiges Bauteil gebildet sind.
Strahlentherapeutische Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede der beiden Halterungen (27, 54) eine Rückwand (28, 55) aufweist, an der zu einer jeweiligen Frontseite (31, 58) der Halterung (27, 54) hin die Strahlenquelle (40) beziehungsweise der Detektor (62) angebracht ist.
Strahlentherapeutische Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei die beiden Halterungen (27, 54) gegensinnig mit einander zugekehrten Rückwänden (28, 55) gelagert sind, so dass ihre Frontseiten (31, 58) voneinander abgewandt sind.
Strahlentherapeutische Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei die Halterungen (27, 54) gleichsinnig angeordnet sind, so dass die Frontseite (58) einer der Halterungen (27, 54) an die Rückwand (28) der anderen Halterung (27) angrenzt.
Strahlentherapeutische Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei zumindest eine der Halterungen (54) an der von der Strahlenquelle (40) beziehungsweise dem Detektor (62) abgewandten Seite der Rückwand (28, 55) gelagert ist.
Strahlentherapeutische Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zumindest einer der Halterungen (54) ein Außenlager (70) zugeordnet ist, das am Umfang dieser Halterung (54) angreift.
Strahlentherapeutische Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die die Bildgebungseinheit (3) und die Therapieeinheit (2) umfassende Baueinheit (4) an einem Kipprahmen gelagert ist, so dass die gemeinsame Rotationsachse (A) in einer vertikalen Kippebene verkippbar ist.
Strahlentherapeutische Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zwischen den beiden Halterungen (27, 54) eine Strahlenabschirmung (53) angeordnet ist.
Strahlentherapeutische Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei jeder Halterung (27, 54) jeweils ein separater Rotationsantrieb zugeordnet ist.
Strahlentherapeutische Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei sowohl der Bildgebungseinheit (3) als auch der Therapieeinheit (2) jeweils ein separates Datenübertragungssystem, insbesondere mit jeweils separatem Datenschleifring (49, 66) und/oder Energieversorgungssystem und/oder Kühlsystem (80) zugeordnet ist.
Strahlentherapeutische Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Bildgebungseinheit (3) durch einen Computertomographen gebildet ist.
Strahlentherapeutische Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Strahlenquelle einen Linearbeschleuniger (40) und einen Wellenleiter (41) umfasst.