DE102011086725A1 - Slat collimator for adjusting contour of beam path of X-ray, used in radiation therapy for treatment of tumor, has main measuring element whose position along measurement path in generated electromagnetic field is determined - Google Patents

Slat collimator for adjusting contour of beam path of X-ray, used in radiation therapy for treatment of tumor, has main measuring element whose position along measurement path in generated electromagnetic field is determined Download PDF

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Abstract

The collimator has a movable slat that is provided with measuring device (15) for determining the position of the slat. The measuring device is provided with main and auxiliary measuring elements (1,2). The main measuring element is attached to the slat, and auxiliary measuring element is positioned apart from main measuring element and is moved along measurement path (4). The position of main measuring element along measurement path in electromagnetic field generated by auxiliary measuring element is determined. An independent claim is included for methods for determining position of slat of slat collimator in adjustable direction.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lamellenkollimator mit einer Messvorrichtung zur Bestimmung der Position einer Lamelle des Lamellenkollimators und ein zugehöriges Messverfahren zur Bestimmung der Position der Lamelle. The invention relates to a disk collimator with a measuring device for determining the position of a disk of the disk collimator and an associated measuring method for determining the position of the disk.

Ein Lamellenkollimator wird in der Strahlentherapie zur Behandlung von Tumoren eingesetzt. Ein derartiger Lamellenkollimator ist beispielsweise in der Patentschrift DE 10 2006 039793 B3 beschrieben. In der Strahlentherapie wird ein Tumor mit energiereichen Strahlen, meistens mit hochenergetischer Röntgenstrahlung eines Linearbeschleunigers, bestrahlt. Der Lamellenkollimator wird dabei in den Strahlengang des Röntgenstrahls eingebracht. Er weist mehrere paarweise gegenüberliegende, gegeneinander motorisch verschiebbare Lamellen zur Bildung einer Öffnung auf, deren Kontur der Kontur des Tumors entsprechen soll. Dadurch wird nur der Tumor mit den Röntgenstrahlen und nicht das angrenzende gesunde Körpergewebe bestrahlt. Gattungsgemäß sind zwei Pakete von Lamellen gegenüber so angeordnet, dass sie mit ihren Stirnseiten aufeinander zu- oder voneinander weg bewegt werden können. Damit lässt sich nahezu jede beliebige Kontur eines Tumors nachbilden. A lamellar collimator is used in radiotherapy for the treatment of tumors. Such a plate collimator is for example in the patent DE 10 2006 039793 B3 described. In radiotherapy, a tumor is irradiated with high-energy rays, usually with high-energy X-rays of a linear accelerator. The disk collimator is introduced into the beam path of the X-ray beam. It has a plurality of mutually opposite, mutually motorically movable slats to form an opening whose contour is to correspond to the contour of the tumor. As a result, only the tumor is irradiated with the X-rays and not the adjacent healthy body tissue. Generically, two packages of lamellae are arranged opposite one another so that they can be moved toward one another or away from one another with their end faces. This allows almost any contour of a tumor to be replicated.

Jede dieser Lamellen ist einzeln mittels eines Antriebs verschiebbar. Da es bei der Positionierung der Lamellen leichte Abweichungen zwischen einer Sollvorgabe und der tatsächlich eingestellten Ist-Position der Lamellen geben kann, weist jede Lamelle ein Positionsmessmittel auf, mit dem die tatsächlich eingestellte Position genau bestimmt werden kann. Wie in der Patentschrift DE 10 2006 039793 B3 beschrieben, kann das Positionsmessmittel als Potentiometer ausgebildet sein. Nachteilig an Potentiometern ist, dass sie für die Bestimmung einer Bewegung eine mechanische Verbindung benötigen. Außerdem muss ein Potentiometer aufgrund der Beeinflussung seiner Linearität durch Abnützung regelmäßig kalibriert werden. Each of these slats is individually displaceable by means of a drive. Since there may be slight deviations between a desired setting and the actually set actual position of the slats in the positioning of the slats, each slat has a position measuring means with which the actually set position can be determined exactly. As in the patent DE 10 2006 039793 B3 described, the position measuring means may be formed as a potentiometer. A disadvantage of potentiometers is that they require a mechanical connection for determining a movement. In addition, a potentiometer must be calibrated regularly due to the influence of its linearity due to wear.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu überwinden und einen Lamellenkollimator mit einer Messvorrichtung zur Positionsbestimmung sowie ein zugehöriges Messverfahren anzugeben, die eine Positionsbestimmung von Lamellen und anderen bewegbaren Teilen eines Lamellenkollimators verbessern. It is an object of the invention to overcome these disadvantages and to provide a plate collimator with a measuring device for position determination and an associated measuring method, which improve a position determination of slats and other movable parts of a plate collimator.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit dem Lamellenkollimator und dem Verfahren zur Bestimmung einer Position einer in einer Verstellrichtung verschiebbaren Lamelle des Lamellenkollimators der unabhängigen Patentansprüche gelöst. According to the invention, the stated object is achieved with the plate collimator and the method for determining a position of a slidable in an adjustment direction of the slat collimator of the independent claims.

Die Erfindung beansprucht einen Lamellenkollimator mit mehreren in einer Verstellrichtung verschiebbaren Lamellen zur Einstellung einer Kontur eines Strahlengangs eines Röntgenstrahls. Je Lamelle ist mindestens eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Position der Lamelle, umfassend ein erstes und ein zweites Messelement, vorgesehen. Das erste Messelement ist an der Lamelle befestigt und zum zweiten Messelement beabstandet. Das erste Messelement ist relativ zum zweiten Messelement entlang eines Messwegs bewegbar. Die Position des ersten Messelements entlang des Messwegs ist durch mindestens ein elektromagnetisches Feld des zweiten Messelements betimmbar. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die Positionsbestimmung kontaktlos erfolgt und keine Abnützung der Messvorrichtung stattfindet. Vorteilhaft ist, dass der Bauraum von Potentiometern zur herkömmlichen Positionsbestimmung ausreicht. Die Positionsbestimmung erfolgt absolut. The invention claims a plate collimator with a plurality of slats displaceable in an adjustment direction for setting a contour of a beam path of an X-ray beam. At least one measuring device for determining the position of the lamella, comprising a first and a second measuring element, is provided per lamella. The first measuring element is attached to the lamella and spaced from the second measuring element. The first measuring element is movable relative to the second measuring element along a measuring path. The position of the first measuring element along the measuring path can be determined by at least one electromagnetic field of the second measuring element. The invention offers the advantage that the position determination takes place without contact and that no wear of the measuring device takes place. It is advantageous that the space of potentiometers is sufficient for conventional position determination. The position is determined absolutely.

In einer Weiterbildung kann eine elektromagnetische Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Messelements entlang des Messwegs variieren. In a further development, an electromagnetic coupling between the first and the second measuring element can vary along the measuring path.

In einer weiteren Ausführungsform kann aufgrund der Variation der elektromagnetischen Kopplung die Position des ersten Messelements entlang des Messwegs ermittelt werden. In a further embodiment, due to the variation of the electromagnetic coupling, the position of the first measuring element along the measuring path can be determined.

Bevorzugt umfasst der Lamellenkollimator mindestens eine im zweiten Messelement angeordnete, das elektromagnetische Feld erzeugende Erregerleitung und mindestens einen in dem ersten Messelement angeordneten Resonator, der die elektromagnetische Strahlung aufnimmt. Preferably, the lamellar collimator comprises at least one excitation line which is arranged in the second measuring element and generates the electromagnetic field and at least one resonator which is arranged in the first measuring element and which receives the electromagnetic radiation.

Des Weiteren können erste Leiterbahnen den Resonator bilden. Furthermore, first conductor tracks can form the resonator.

In einer Weiterbildung können zweite Leiterbahnen die Erregerleitung bilden. In a further development, second printed conductors can form the exciter line.

Die Erfindung beansprucht auch ein Verfahren zur Bestimmung einer Position einer in einer Verstellrichtung verschiebbaren Lamelle eines Lamellenkollimators, wobei mindestens ein elektromagnetisches Feld durch ein zweites Messelement erzeugt wird, ein mit der Lamelle fest verbundenes erstes Messelement relativ zu dem zweiten Messelement entlang eines Messwegs bewegbar ist, und eine Position des ersten Messelements entlang des Messwegs mit Hilfe des elektromagnetischen Feldes bestimmt wird. The invention also claims a method for determining a position of a slat of a slat collimator displaceable in an adjustment direction, wherein at least one electromagnetic field is generated by a second measuring element, a first measuring element firmly connected to the slat is movable relative to the second measuring element along a measuring path, and a position of the first measuring element along the measuring path is determined by means of the electromagnetic field.

In einer Weiterbildung kann das elektromagnetische Feld entlang des Messwegs Sinus- oder Cosinus-förmig variiert werden. In a further development, the electromagnetic field along the measurement path can be varied in a sine or cosine shape.

Bevorzugt kann das erste Messelement durch das elektromagnetische Feld in Resonanz versetzt werden. Preferably, the first measuring element can be set in resonance by the electromagnetic field.

Außerdem kann durch das in Resonanz versetzte erste Messelement ein Wechselfeld erzeugt werden, das zur Positionsbestimmung von dem zweiten Messelement empfangen wird. In addition, an alternating field which is received by the second measuring element for position determination can be generated by the resonant first measuring element.

Des Weiteren kann das Verfahren mit einem inkrementalen Messverfahren kombiniert werden. Bei einem inkrementalen Messverfahren umfasst der Messweg eine regelmäßige Teilung. Die Positionsinformation wird durch Zählen der einzelnen Inkremente (Messschritte) von einem beliebig gesetzten Nullpunkt aus gewonnen. Furthermore, the method can be combined with an incremental measuring method. In an incremental measuring method, the measuring path comprises a regular division. The position information is obtained by counting the individual increments (measurement steps) from an arbitrarily set zero point.

Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich. Other features and advantages of the invention will become apparent from the following explanations of several embodiments with reference to schematic drawings.

Es zeigen: Show it:

1: einen Aufbau einer Messvorrichtung, 1 : a structure of a measuring device,

2: ein Schaltbild einer Messvorrichtung und 2 a circuit diagram of a measuring device and

3: eine Lamelle mit einer Messvorrichtung. 3 : a lamella with a measuring device.

1 zeigt den Aufbau einer Messvorrichtung für einen Lamellenkollimator mit einem ersten Messelement 1 und einem zweiten Messelement 2. Das erste Messelement 1 umfasst zwei Resonatoren 3 auf einer Resonatorplatine 7. Die Resonatoren 3 sind als LC-Schwingkreis in Form von elektrischen ersten Leiterbahnen ausgebildet. Das zweite Messelement 2 umfasst zwei Erregerleitungen 5 in Form von elektrischen zweiten Leiterbahnen, die auf einer Erregerplatine 7 angeordnet sind. Das erste Messelement 1 ist etwa 2 mm zum zweiten Messelement 2 beabstandet und entlang eines Messwegs 4 relativ zum zweiten Messelement 2 verschiebbar. Das erste Messelement 1 ist mit einer nicht dargestellten Lamelle eines Lamellenkollimators mechanisch verbunden. Eine Bewegung der Lamelle wird so in eine lineare Bewegung des ersten Messelements 1 entlang des Messwegs 4 umgesetzt. 1 shows the structure of a measuring device for a slat collimator with a first measuring element 1 and a second measuring element 2 , The first measuring element 1 includes two resonators 3 on a resonator board 7 , The resonators 3 are designed as LC resonant circuit in the form of electrical first conductor tracks. The second measuring element 2 includes two excitation lines 5 in the form of electrical second traces on an excitation board 7 are arranged. The first measuring element 1 is about 2 mm to the second measuring element 2 spaced and along a measuring path 4 relative to the second measuring element 2 displaceable. The first measuring element 1 is mechanically connected to a lamella not shown a Lamellenkollimators. A movement of the lamella is thus in a linear movement of the first measuring element 1 along the measuring path 4 implemented.

Mit Hilfe der Erregerleitungen 5 werden sinus- bzw. cosinusförmige ortsabhängige elektromagnetische Felder 13 erzeugt. Die Erregerleitungen 5 werden dazu mit Quadratur modulierten Wechselströmen angesteuert. Das über dem zweiten Messelement 2 erzeugte elektromagnetische Feld 13 setzt sich je nach Position entlang des Messwegs 4 aus eindeutig zuzuordnenden Anteilen des Sinus- und Cosinusfeldes zusammen. Beide Feldkomponenten induzieren in den Resonatoren 3 einen positionsabhängigen Summenstrom. Da das erste Feldelement 1 in Resonanz arbeitet, werden nur Feldkomponenten berücksichtigt, die auf der Resonanzfrequenz der Resonatoren 3 liegen. Der Summenstrom im ersten Messelement 1 erzeugt nun ein Wechselfeld 14, das von den Erregerleitungen 5 aufgenommen wird und in eine Spannung umgewandelt wird. Die Phasenverschiebung der Spannung ist positionsabhängig und kann somit zur Bestimmung der Position des ersten Messelements 1 entlang des Messwegs 4 verwendet werden. Alternativ können auch zu den Erregerleitungen 5 getrennte Empfangsleitungen im zweiten Messelement 2 verwendet werden. With the help of the excitation lines 5 become sinusoidal or cosine-shaped spatially dependent electromagnetic fields 13 generated. The excitation lines 5 are controlled by quadrature modulated alternating currents. That over the second measuring element 2 generated electromagnetic field 13 depending on the position along the measuring path 4 from uniquely attributable portions of the sine and cosine field together. Both field components induce in the resonators 3 a position-dependent total current. Because the first field element 1 works in resonance, only field components are taken into account, which is based on the resonant frequency of the resonators 3 lie. The total current in the first measuring element 1 now generates an alternating field 14 that from the exciter lines 5 is absorbed and converted into a voltage. The phase shift of the voltage is position-dependent and thus can be used to determine the position of the first measuring element 1 along the measuring path 4 be used. Alternatively, you can also connect to the excitation lines 5 separate receiving lines in the second measuring element 2 be used.

In 2 ist ein Schaltbild der Messvorrichtung dargestellt. Mit Hilfe einer Sende-/Empfangseinheit 8 werden in die Erregerleitungen 5 des zweiten Messelements 2 Wechselströme eingespeist. Das entlang des Messwegs 4 bewegbare erste Messelement 1 ist als Schwingkreis ausgebildet und umfasst den Resonator 3. Die Sende-/Empfangseinheit 8 ist mit einer Signalverarbeitungseinheit 9 elektrisch verbunden. Die Signalverarbeitungseinheit 9 wertet die durch den Resonator 3 in den Erregerleitungen 5 induzierten Spannungen aus und ermittelt daraus die aktuelle Position des ersten Messelements 1 entlang des Messwegs 4. In 2 a circuit diagram of the measuring device is shown. With the help of a transmitting / receiving unit 8th be in the excitation lines 5 of the second measuring element 2 AC currents fed. That along the measuring path 4 movable first measuring element 1 is designed as a resonant circuit and includes the resonator 3 , The transmitting / receiving unit 8th is with a signal processing unit 9 electrically connected. The signal processing unit 9 evaluates those through the resonator 3 in the excitation lines 5 induced voltages and determines therefrom the current position of the first measuring element 1 along the measuring path 4 ,

In 3 ist eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Lamelle 10 und einer Messvorrichtung 15 dargestellt. Ein erstes Messelement 1 der Messvorrichtung 15 ist mittels einer Verstellstange 12 mit der Lamelle 10 mechanisch verbunden. Die Verstellstange 12 wird mittels eines Verstellantriebs 11 entlang des Messwegs 4 verschoben. Beabstandet zum ersten Messelement 1 ist eine nicht bewegbares zweites Messelement angeordnet. Die Verschiebung der Verstellstange 12 und damit die Position der Lamelle 10 entlang des Messwegs 4 kann aus der Bestimmung der Position des ersten Messelements 1 entlang des zweiten Messelements 2 wie oben zu 1 beschrieben ermittelt werden. In 3 is an arrangement according to the invention with a blade 10 and a measuring device 15 shown. A first measuring element 1 the measuring device 15 is by means of an adjusting rod 12 with the slat 10 mechanically connected. The adjusting rod 12 is by means of an adjustment 11 along the measuring path 4 postponed. Spaced to the first measuring element 1 a non-movable second measuring element is arranged. The displacement of the adjusting rod 12 and hence the position of the lamella 10 along the measuring path 4 can be determined from the determination of the position of the first measuring element 1 along the second measuring element 2 as above 1 be determined described.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
erstes Messelement first measuring element
2 2
zweites Messelement second measuring element
3 3
Resonator resonator
4 4
Messweg / Measuring path /
5 5
Erregerleitung excitation line
6 6
Erregerplatine pathogens board
7 7
Resonatorplatine resonator board
8 8th
Sende-/Empfangseinheit Transmit / receive unit
9 9
Signalverarbeitung signal processing
10 10
Lamelle lamella
11 11
Verstellantrieb adjustment
12 12
Verstellstange control rod
13 13
elektromagnetisches Feld electromagnetic field
14 14
Wechselfeld des ersten Messelements 1 Alternating field of the first measuring element 1
15 15
Messvorrichtung measuring device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006039793 B3 [0002, 0003] DE 102006039793 B3 [0002, 0003]

Claims (11)

Lamellenkollimator mit mehreren in einer Verstellrichtung verschiebbaren Lamellen (10) zur Einstellung einer Kontur eines Strahlengangs eines Röntgenstrahls, gekennzeichnet durch: – mindestens eine Messvorrichtung (15) je Lamelle (10) zur Bestimmung der Position der Lamelle (10), umfassend ein erstes und ein zweites Messelement (1, 2), wobei – das erste Messelement (1) an der Lamelle (10) befestigt und zum zweiten Messelement (2) beabstandet ist, – das erste Messelement (1) relativ zum zweiten Messelement (2) entlang eines Messwegs (4) bewegbar ist und – die Position des ersten Messelements (1) entlang des Messwegs (4) durch mindestens ein vom zweiten Messelement (2) abgestrahltes elektromagnetisches Feld (13) betimmbar ist. Slat collimator with several slats displaceable in one adjustment direction ( 10 ) for setting a contour of a beam path of an X-ray beam, characterized by: - at least one measuring device ( 15 ) per slat ( 10 ) for determining the position of the lamella ( 10 ), comprising a first and a second measuring element ( 1 . 2 ), wherein - the first measuring element ( 1 ) on the lamella ( 10 ) and to the second measuring element ( 2 ), - the first measuring element ( 1 ) relative to the second measuring element ( 2 ) along a measuring path ( 4 ) is movable and - the position of the first measuring element ( 1 ) along the measuring path ( 4 ) by at least one of the second measuring element ( 2 ) radiated electromagnetic field ( 13 ) is determinable. Lamellenkollimator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromagnetische Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Messelement (1, 2) entlang des Messwegs (4) variiert. Lamella collimator according to claim 1, characterized in that an electromagnetic coupling between the first and the second measuring element ( 1 . 2 ) along the measuring path ( 4 ) varies. Lamellenkollimator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Variation der elektromagnetischen Kopplung die Position des ersten Messelements (1) entlang des Messwegs (4) ermittelbar ist. Lamella collimator according to claim 2, characterized in that due to the variation of the electromagnetic coupling, the position of the first measuring element ( 1 ) along the measuring path ( 4 ) can be determined. Lamellenkollimator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: – mindestens eine im zweiten Messelement (2) angeordnete, das elektromagnetische Feld (13) erzeugende Erregerleitung (5) und – mindestens einen in dem ersten Messelement (1) angeordneten Resonator (3), der die Strahlung des elektromagnetischen Feldes (13) aufnimmt. Lamella collimator according to one of the preceding claims, characterized by: - at least one in the second measuring element ( 2 ), the electromagnetic field ( 13 ) generating excitation line ( 5 ) and - at least one in the first measuring element ( 1 ) arranged resonator ( 3 ), the radiation of the electromagnetic field ( 13 ). Lamellenkollimator nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch: – erste elektrische Leiterbahnen, die den Resonator (3) bilden. Lamella collimator according to claim 4, characterized by: - first electrical conductor tracks which connect the resonator ( 3 ) form. Lamellenkollimator nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch: – zweite elektrische Leiterbahnen, die die Erregerleitung (5) bilden. Slat collimator according to claim 4 or 5, characterized by: - second electrical conductor tracks, the exciter line ( 5 ) form. Verfahren zur Bestimmung einer Position einer in einer Verstellrichtung verschiebbaren Lamelle (10) eines Lamellenkollimators, gekennzeichnet durch: – ein Erzeugen mindestens eines elektromagnetischen Feldes (13) durch ein zweites Messelement (2) und – ein Bestimmen einer Position eines ersten Messelements (1) entlang eines Messwegs (4) mit Hilfe des elektromagnetischen Feldes (13), wobei das mit der Lamelle (10) fest verbundene erste Messelement (1) relativ zu dem zweiten Messelement (2) entlang des Messwegs (4) bewegbar ist. Method for determining a position of a slidable in an adjustment direction slat ( 10 ) of a lamellar collimator, characterized by: - generating at least one electromagnetic field ( 13 ) by a second measuring element ( 2 ) and - determining a position of a first measuring element ( 1 ) along a measuring path ( 4 ) with the help of the electromagnetic field ( 13 ), with the lamella ( 10 ) firmly connected first measuring element ( 1 ) relative to the second measuring element ( 2 ) along the measuring path ( 4 ) is movable. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetische Feld (13) entlang des Messwegs (4) Sinus- oder Cosinus-förmig variiert wird. Method according to claim 7, characterized in that the electromagnetic field ( 13 ) along the measuring path ( 4 ) Is varied in a sine or cosine shape. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messelement (1) durch das elektromagnetische Feld (13) in Resonanz versetzt wird. Method according to claim 7 or 8, characterized in that the first measuring element ( 1 ) by the electromagnetic field ( 13 ) is put into resonance. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch das in Resonanz versetzte erste Messelement (1) ein Wechselfeld (14) erzeugt wird, das zur Positionsbestimmung von dem zweiten Messelement (2) empfangen wird. A method according to claim 9, characterized in that by the resonant first measuring element ( 1 ) an alternating field ( 14 ), which is used to determine the position of the second measuring element ( 2 ) Will be received. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einem inkrementalen Messverfahren kombiniert wird. Method according to one of claims 7 to 10, characterized in that the method is combined with an incremental measuring method.
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