DE102018114000A1

DE102018114000A1 - Medical radiotherapy system and method of operating the same

Info

Publication number: DE102018114000A1
Application number: DE102018114000.2A
Authority: DE
Inventors: Helge Baumstark; Frank Weigand
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2038-06-13
Also published as: DE102018114000B4

Abstract

Ein medizinisches Strahlentherapiesystem umfasst eine Röntgenquelle 3, welche einen Sockel 5 und einen an dem Sockel befestigten langgestreckten Stab 7 aufweist, wobei im Betrieb der Röntgenquelle an einem von dem Sockel entfernten distalen Ende des Stabes Röntgenstrahlung erzeugt wird; ein Wärmeleitrohr 21, welches so über den Stab geschoben werden kann, dass das distale Ende des Stabes aus dem Wärmeleitrohr herausragt; und eine erste Hülse 17, welche an dem Sockel derart befestigbar ist, dass sie das distale Ende des Stabes und das über den Stab geschobene Wärmeleitrohr umgibt.A medical radiation therapy system comprises an x-ray source 3, which has a base 5 and an elongated rod 7 attached to the base, wherein during operation of the x-ray source, x-ray radiation is generated at a distal end of the rod remote from the base; a heat pipe 21 which can be slid over the rod so that the distal end of the rod protrudes from the heat pipe; and a first sleeve 17, which can be fastened to the base in such a way that it surrounds the distal end of the rod and the heat conduction tube pushed over the rod.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft medizinische Strahlentherapiesysteme und Verfahren zum Betreiben derselben.The present invention relates to medical radiotherapy systems and methods of operating the same.

Ein medizinisches Strahlentherapiesystem umfasst eine Röntgenquelle mit einem Sockel und einem an dem Sockel befestigten langgestreckten Stab, wobei während des Betriebs der Röntgenquelle an einem von dem Sockel entfernten distalen Ende des Stabes Röntgenstrahlung erzeugt wird. Das Strahlentherapiesystem umfasst ferner eine auch Applikator genannte Hülse, welche an dem Sockel derart befestigbar ist, dass sie das distale Ende des Stabes umgibt. Die Hülse und der innerhalb der Hülse angeordnete Stab können in eine Körperöffnung eines Patienten eingeführt werden. Die Röntgenquelle kann dort Röntgenstrahlung für therapeutische Zwecke, beispielsweise zur Bestrahlung eines Tumors, erzeugen. Die Außenoberfläche der Hülse ist aus einem biokompatiblen Material gefertigt, kann sterilisiert werden und ist deshalb zum Kontakt mit dem Körpergewebe geeignet. Durch die Hülse wird das Körpergewebe ferner auf Abstand von dem distalen Ende des Stabes gehalten, um eine lokal stark überhöhte Röntgendosis in der Umgebung des distalen Endes des Stabes zu vermeiden. Je nach Anwendungsfall und Größe der Körperöffnung können verschieden dimensionierte Hülsen verwendet werden.A medical radiotherapy system includes an x-ray source having a pedestal and an elongate rod attached to the pedestal, wherein x-radiation is generated during operation of the x-ray source at a distal end of the rod remote from the pedestal. The radiation therapy system further comprises a sleeve, also referred to as an applicator, which can be fastened to the base in such a way that it surrounds the distal end of the rod. The sleeve and the rod disposed within the sleeve can be inserted into a body opening of a patient. The X-ray source can generate X-radiation there for therapeutic purposes, for example for the irradiation of a tumor. The outer surface of the sleeve is made of a biocompatible material, can be sterilized and is therefore suitable for contact with the body tissue. The sleeve further maintains body tissue at a distance from the distal end of the rod to avoid a locally excessive X-ray dose in the vicinity of the distal end of the rod. Depending on the application and size of the body opening different sized sleeves can be used.

Ein Beispiel für ein derartiges medizinisches Strahlentherapiesystem ist das unter der Produktbezeichnung INTRABEAM® von der Carl Zeiss Meditec AG, Jena, Deutschland vertriebene System zur intraoperativen Strahlentherapie (IORT).An example of such a medical radiation therapy system is the intraoperative radiotherapy system (IORT) marketed under the product name INTRABEAM® by Carl Zeiss Meditec AG, Jena, Germany.

Es hat sich gezeigt, dass insbesondere bei der Verwendung von Hülsen mit größeren Durchmessern eine Behandlungsdauer zum Erreichen einer gewünschten Strahlendosis im Gewebe als zu lang empfunden wird.It has been found that especially with the use of sleeves with larger diameters, a treatment time to achieve a desired radiation dose in the tissue is perceived as being too long.

Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein medizinisches Strahlentherapiesystem der eingangs geschilderten Art bereitzustellen, welches eine Verkürzung der Behandlungsdauern erlaubt.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a medical radiotherapy system of the kind set forth, which allows a shortening of the treatment periods.

Die Erfinder haben festgestellt, dass in einigen Anwendungsfällen sich die Behandlungsdauer verkürzen ließe, wenn die Röntgenstrahlungsleistung der Röntgenquelle erhöht werden könnte. Baubedingt ist die Leistung der Röntgenquelle allerdings beispielsweise aus thermischen Gründen auf eine maximale Röntgenstrahlungsleistung limitiert.The inventors have found that in some applications the duration of treatment could be shortened if the x-ray power of the x-ray source could be increased. Due to the construction, however, the power of the X-ray source is limited to a maximum X-ray power, for example for thermal reasons.

Ausführungsformen der Erfindung stellen ein medizinisches Strahlentherapiesystem bereit, welches eine Röntgenquelle mit einem Sockel und einem an dem Sockel befestigten langgestreckten Stab, ein Wärmeleitrohr, welches so über den Stab geschoben werden kann, dass ein von dem Sockel entfernten distales Ende des Stabes aus dem Rohr herausragt, und eine erste Hülse umfasst, welche an dem Sockel derart befestigbar ist, dass sie das distale Ende des Stabes und das über den Stab geschobene Wärmeleitrohr umgibt.Embodiments of the invention provide a medical radiotherapy system comprising an X-ray source having a pedestal and an elongate rod attached to the pedestal, a heat pipe which can be slid over the rod such that a distal end of the rod remote from the pedestal protrudes from the tube , and a first sleeve which is attachable to the base so as to surround the distal end of the rod and the heat pipe pushed over the rod.

Während des Betriebs der Röntgenquelle wird an dem distalen Ende des Stabes Röntgenstrahlung erzeugt, welche die das distale Ende des Stabes umgebende erste Hülse durchsetzt und auf umliegendes Körpergewebe therapeutisch einwirken kann.During operation of the x-ray source, x-ray radiation is generated at the distal end of the rod, which penetrates the first sleeve surrounding the distal end of the rod and can act therapeutically on surrounding body tissue.

Das Wärmeleitrohr umgibt den Schaft des Stabes und ist an diesen thermisch gekoppelt. Die thermische Kopplung kann aufgrund eines mechanischen Kontakts, aufgrund von Konvektion und aufgrund von Strahlungsankopplung bestehen. Die thermische Kopplung durch mechanischen Kontakt kann beispielsweise durch Hinzufügen einer Wärmeleitpaste verstärkt werden.The heat pipe surrounds the shaft of the rod and is thermally coupled thereto. The thermal coupling may be due to mechanical contact, convection, and radiation coupling. The thermal coupling by mechanical contact can be enhanced, for example, by adding a thermal compound.

Die Erfinder haben festgestellt, dass die maximale von der Röntgenquelle abgegebene Röntgenstrahlungsleistung aufgrund der thermischen Belastung am Ort der Erzeugung der Röntgenstrahlung am distalen Ende des Stabes limitiert ist. Eine Erhöhung der Röntgenstrahlungsleistung über eine durch die Auslegung der Röntgenquelle gegebene maximale Röntgenstrahlungsleistung würde zu einer übermäßigen thermischen Beanspruchung der Röntgenquelle, zu einer Verkürzung von deren Lebensdauer und zu einem instabilen Betrieb derselben führen. Die zusammen mit der Röntgenstrahlung an dem distalen Ende des Stabes erzeugte Wärme wird während des Betriebs von dort abgeführt. Zum einen wird Wärme durch Wärmeleitung über Gas, welches innerhalb der Hülse enthalten ist, auf die Hülse und von dort auf das umliegende Körpergewebe übertragen. Zum anderen wird Wärme von dem distalen Ende des Stabes über den Stab selbst auf den Sockel der Röntgenquelle geleitet, welcher eine relativ gute Wärmesenke bereitstellt. Die Wärmeleitfähigkeit des Stabes ist allerdings begrenzt. Der Wärmetransport weg von dem distalen Ende des Stabes hin zu dem Sockel wird durch das den Stab umgebende Wärmeleitrohr verbessert. Das Wärmeleitrohr kann beispielsweise aus Metall gefertigt sein. Aufgrund der durch das Wärmeleitrohr verbesserten Wärmeleitfähigkeit von dem distalen Ende des Stabes hin zu dem Sockel ist es möglich, die Röntgenquelle so zu betreiben, dass sie, im Vergleich zum Betrieb ohne das Wärmeleitrohr, eine höhere Röntgenstrahlungsleistung abgeben kann, ohne dass die Temperatur sich an dem distalen Ende des Stabes übermäßig erhöht. Aufgrund der hierdurch erhöhten maximalen Röntgenstrahlungsleistung ist es möglich, die zum Erreichen einer gewünschten Bestrahlungsdosis notwendige Behandlungsdauer zu verkürzen.The inventors have found that the maximum X-ray power output from the X-ray source is limited due to the thermal stress at the location of X-ray generation at the distal end of the rod. Increasing the x-ray power over a maximum x-ray power given by the design of the x-ray source would result in excessive thermal stress on the x-ray source, shorten its life, and cause unstable operation thereof. The heat generated along with the X-radiation at the distal end of the rod is dissipated therefrom during operation. On the one hand, heat is transferred by heat conduction via gas, which is contained within the sleeve, to the sleeve and from there to the surrounding body tissue. On the other hand, heat is conducted from the distal end of the rod over the rod itself to the base of the X-ray source, which provides a relatively good heat sink. The thermal conductivity of the rod is limited. The heat transfer away from the distal end of the rod towards the base is enhanced by the heat pipe surrounding the rod. The heat pipe may be made of metal, for example. Due to the improved thermal conductivity of the heat pipe from the distal end of the rod to the pedestal, it is possible to operate the X-ray source so that it can deliver a higher X-ray output compared to operation without the heat pipe without the temperature reaching excessively increased at the distal end of the rod. Due to the thereby increased maximum X-ray power, it is possible that the To achieve a desired irradiation dose to shorten the necessary treatment duration.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst das medizinische Strahlentherapiesystem ferner eine zweite Hülse, welche eine von der Geometrie der ersten Hülse verschiedene Geometrie aufweist und anstatt der ersten Hülse an dem Sockel derart befestigt ist, dass sie das distale Ende des Stabes umgibt.According to exemplary embodiments, the medical radiotherapy system further comprises a second sleeve having a geometry different from the geometry of the first sleeve and attached to the base rather than the first sleeve so as to surround the distal end of the rod.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen gilt in einer Querschnittsebene, welche den Stab mit einem vorbestimmten Abstand von dessen distalem Ende orthogonal durchsetzt, dass ein in der Querschnittsebene gemessener Außendurchmesser des Wärmeleitrohrs, wenn dieses über den Stab abgeschoben ist, so dass das distale Ende des Stabes aus dem Rohr herausragt, größer ist als ein in dieser Querschnittsebene gemessener Innendurchmesser der zweiten Hülse, wenn diese an dem Sockel befestigt ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsformen hierin, kann ein in der Querschnittsebene gemessener Innendurchmesser der ersten Hülse, wenn diese an dem Sockel befestigt ist, gleich oder größer sein als der Außendurchmesser des Wärmeleitrohrs, wenn dieses so über den Stab geschoben ist, dass das distale Ende des Stabes aus dem Rohr herausragt.According to exemplary embodiments, in a cross-sectional plane that orthogonally passes through the rod at a predetermined distance from the distal end thereof, an outer diameter of the heat pipe measured in the cross-sectional plane, when pushed over the rod, is such that the distal end of the rod protrudes from the pipe protrudes larger than a measured in this cross-sectional plane inner diameter of the second sleeve when it is attached to the base. According to an exemplary embodiment herein, an inner diameter of the first sleeve measured in the cross-sectional plane, when attached to the pedestal, may be equal to or greater than the outer diameter of the heatpipe when slid over the rod such that the distal end of the rod sticking out of the tube.

Hinsichtlich der unterschiedlichen Geometrien der ersten Hülse und der zweiten Hülse gilt gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen, dass ein minimaler Abstand einer Außenoberfläche der ersten Hülse, wenn diese an dem Sockel befestigt ist, von dem distalen Ende des Stabes wenigstens 1,5-mal größer ist als ein minimaler Abstand einer Außenoberfläche der zweiten Hülse, wenn diese an dem Sockel befestigt ist.With respect to the different geometries of the first sleeve and the second sleeve, according to other exemplary embodiments, a minimum distance of an outer surface of the first sleeve when attached to the socket from the distal end of the rod is at least 1.5 times greater than a minimum distance of an outer surface of the second sleeve when attached to the base.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist der Stab als ein an dem distalen Ende mit einem Verschluss versehenes Rohr ausgebildet, und die Röntgenquelle umfasst eine an dem Sockel angeordnete Elektronenstrahlquelle, welche dazu konfiguriert ist, einen Elektronenstrahl so in das Rohr zu richten, dass er auf den Verschluss trifft, um dort Röntgenstrahlung zu erzeugen.According to exemplary embodiments, the rod is formed as a tube provided with a closure at the distal end, and the x-ray source comprises an electron beam source disposed on the pedestal configured to direct an electron beam into the tube to strike the closure to generate X-rays there.

Ein Verfahren zum Betreiben des medizinischen Strahlentherapiesystems umfasst gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ein Anbringen der zweiten Hülse an dem Sockel, wobei das Wärmeleitrohr nicht über den Stab geschoben ist, und ein Betreiben der Röntgenquelle derart, dass sie eine erste Röntgenstrahlungsleistung abgibt. Das Verfahren umfasst ferner ein Schieben des Wärmeleitrohrs über den Stab, so dass das distale Ende des Stabes aus dem Wärmeleitrohr herausragt, ein Anbringen der ersten Hülse an dem Sockel und ein Betreiben der Röntgenquelle derart, dass sie eine zweite Röntgenstrahlungsleistung abgibt, welche größer ist als die erste Röntgenstrahlungsleistung.A method of operating the medical radiotherapy system according to exemplary embodiments of the invention includes attaching the second sleeve to the pedestal with the heatpipe not pushed over the rod, and operating the x-ray source to emit a first x-ray radiation power. The method further includes sliding the heat pipe over the rod such that the distal end of the rod protrudes from the heat pipe, attaching the first sleeve to the socket, and operating the x-ray source to emit a second x-ray power greater than the first X-ray power.

Sofern die Röntgenquelle die Elektronenstrahlquelle umfasst, um den Elektronenstrahl auf den Verschluss zu richten, kann, gemäß beispielhaften Ausführungsformen, die Elektronenstrahlquelle bei an dem Sockel angebrachter zweiter Hülse derart betrieben werden, dass Sie einen ersten Elektronenstrahlstrom erzeugt, und bei an dem Sockel angebrachter erster Hülse derart betrieben werden, dass sie einen zweiten Elektronenstrahlstrom erzeugt, welche größer ist als der erste Elektronenstrahlstrom.If the x-ray source comprises the electron beam source to direct the electron beam at the shutter, the electron beam source may be operated with the second sleeve attached to the socket to produce a first electron beam current and with the first sleeve attached to the socket, according to exemplary embodiments be operated so that it generates a second electron beam current which is greater than the first electron beam current.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Darstellung im Längsschnitt einer Ausführungsform eines medizinischen Strahlentherapiesystems, wenn eine erste Hülse eingesetzt wird,
2 einen Querschnitt durch das in 1 gezeigte Strahlentherapiesystem in einer Ebene II-II der 1,
3 eine schematische Darstellung im Längsschnitt des in den 1 und 2 gezeigten medizinischen Strahlentherapiesystems, wenn eine zweite Hülse eingesetzt wird, und
4 einen Querschnitt durch das in 3 gezeigte Strahlentherapiesystem in einer Ebene IV-IV der 3.

Embodiments of the invention are explained below with reference to figures. Hereby show:

1 1 is a schematic representation in longitudinal section of an embodiment of a medical radiation therapy system when a first sleeve is inserted,
2 a cross section through the in 1 radiotherapy system shown in a level II-II of the 1 .
3 a schematic representation in longitudinal section of the in the 1 and 2 shown medical radiotherapy system when a second sleeve is used, and
4 a cross section through the in 3 shown radiotherapy system in a level IV-IV of the 3 ,

Eine Ausführungsform eines medizinischen Strahlentherapiesystems in einer ersten Konfiguration ist in den 1 und 2 schematisch dargestellt, wobei die 1 einen Längsschnitt durch das Strahlentherapiesystem zeigt und 2 einen Querschnitt durch das Strahlentherapiesystem in einer Ebene II-II der 1 zeigt. Das Strahlentherapiesystem 1 umfasst eine Röntgenquelle 3, welche einen Sockel 5 und einen an dem Sockel 5 angebrachten langgestreckten Stab 7 aufweist, welcher an dem Sockel 5 befestigt ist. Der langgestreckte Stab 7 ist als ein Rohr ausgebildet, welches an einem distalen Ende 9 des Stabes 7 durch einen Verschluss 11 verschlossen ist. An dem Sockel 5 ist eine Elektronenstrahlquelle 13 angeordnet, welche einen Elektronenstrahl 15 so in das Rohr des langgestreckten Stabes 7 richtet, dass der Elektronenstrahl 15 auf den Verschluss 11 an dem distalen Ende 9 des Stabes 7 trifft. Der dort auftreffende Elektronenstrahl erzeugt Röntgenstrahlung, welche von dem distalen Ende des Stabes 9 abgestrahlt wird. Das Rohr des Stabes 7 kann beispielsweise aus Stahl gefertigt sein. Der Verschluss 11 des Rohres kann beispielsweise aus Beryllium gefertigt sein, welches ein Material ist, das Röntgenstrahlung relativ gut transmittiert. Das Innere des Verschlusses kann beispielsweise mit einer Schicht aus einem schweren Metall, wie beispielsweise Gold, belegt sein um beim Auftreffen der Elektronen des Elektronenstrahls 15 Röntgenstrahlung mit hohem Wirkungsgrad zu erzeugen.One embodiment of a medical radiotherapy system in a first configuration is shown in FIGS 1 and 2 shown schematically, wherein the 1 a longitudinal section through the radiotherapy system shows and 2 a cross section through the radiotherapy system in a plane II-II of 1 shows. The radiation therapy system 1 includes an X-ray source 3 which is a pedestal 5 and one on the pedestal 5 attached elongated rod 7 which is on the base 5 is attached. The elongated rod 7 is formed as a tube which at a distal end 9 of the staff 7 through a lock 11 is closed. At the pedestal 5 is an electron beam source 13 arranged, which is an electron beam 15 so in the tube of the elongated rod 7 directs that electron beam 15 on the lock 11 at the distal end 9 of the staff 7 meets. The electron beam impinging there generates X-radiation coming from the distal end of the rod 9 is emitted. The pipe of the rod 7 can be made of steel, for example. The closure 11 For example, the tube may be made of beryllium, which is a material that X-radiation transmitted relatively well. The interior of the closure may, for example, be coated with a layer of a heavy metal, such as gold, in order to hit the electrons of the electron beam 15 To produce X-rays with high efficiency.

Das Strahlentherapiesystem 1 umfasst ferner eine Hülse 17, welche an dem Sockel befestigt ist und den Stab 7 und insbesondere dessen distales Ende 9 umgibt. Die Hülse 17 ist dazu vorgesehen, mit dem Körpergewebe eines Patienten in Kontakt zu kommen und dieses auf Abstand von dem distalen Ende 9 des Stabes 7 zu halten, wo die Röntgenstrahlung erzeugt wird. Ein minimaler Abstand einer Außenoberfläche 19 der Hülse 17 von dem distalen Ende 9 ist in 1 mit D5 bezeichnet. Die Außenoberfläche 19 der Hülse 17 ist aus einem biokompatiblen sterilisieren Material gebildet.The radiation therapy system 1 further comprises a sleeve 17 , which is attached to the base and the rod 7 and in particular its distal end 9 surrounds. The sleeve 17 is intended to come into contact with the body tissue of a patient and this at a distance from the distal end 9 of the staff 7 to keep where the X-rays are generated. A minimal distance of an outer surface 19 the sleeve 17 from the distal end 9 is in 1 denoted by D5. The outer surface 19 the sleeve 17 is made of a biocompatible sterilizing material.

Das Strahlentherapiesystem 1 umfasst ferner ein Wärmeleitrohr 21, welches so über den Stab 7 geschoben ist, dass das distale Ende 9 des Stabes 7 um einen Länge D9 aus dem Wärmeleitrohr 21 herausragt. Das Wärmeleitrohr kann sich bis zu dem Sockel 5 erstrecken und mit diesem wärmeleitend verbunden sein. Eine Querschnittsebene 22 ist mit einem Abstand D8 von dem distalen Ende des Stabes angeordnet und fällt mit der Ebene II-II der Schnittdarstellung der 2 zusammen. Ein in der Ebene 22 gemessener Innendurchmesser des Wärmeleitrohrs 21 kann gleich oder geringfügig größer sein als ein in der Ebene 22 gemessener Außendurchmesser D1 des Stabes 7. Das Wärmeleitrohr 21 ist an seinem distalen Ende thermisch mit dem Stab 7 gekoppelt. Die thermische Kopplung kann aufgrund eines mechanischen Kontakts, aufgrund von Konvektion und aufgrund von Strahlungsankopplung bestehen. Die thermische Kopplung zwischen dem Wärmeleitrohr 21 und dem Stab 7 kann zudem durch zusätzliche Maßnahmen, wie beispielsweise das Anbringen einer Wärmeleitpaste, verbessert sein.The radiation therapy system 1 further comprises a heat pipe 21 which is so over the bar 7 is pushed that the distal end 9 of the staff 7 by a length D9 from the heat pipe 21 protrudes. The heat pipe can be up to the base 5 extend and be connected to this heat-conducting. A cross-sectional plane 22 is at a distance D8 arranged from the distal end of the rod and coincides with the plane II-II of the sectional view of 2 together. One in the plane 22 measured inner diameter of the heat pipe 21 may be equal to or slightly larger than one in the plane 22 measured outside diameter D1 of the staff 7 , The heat pipe 21 is thermally with the rod at its distal end 7 coupled. The thermal coupling may be due to mechanical contact, convection, and radiation coupling. The thermal coupling between the heat pipe 21 and the staff 7 can also be improved by additional measures, such as the attachment of a thermal grease.

Während des Betriebes der Röntgenquelle wird der Elektronenstrahl 15 auf den Verschluss 11 an dem distalen Ende 9 des Stabes 7 gerichtet. Die dort auftreffenden Elektronen des Elektronenstrahls 15 erzeugen Röntgenstrahlung und Wärme. Es bestehen verschiedene Wärmeleitungsmechanismen, welche die an dem Verschluss 11 erzeugte Wärme von diesem abführt. Gemäß einem ersten Wärmeleitungsmechanismus wird ein Teil der Wärme von einem zwischen dem Stab 7 und der Hülse 17 vorhandenen Gas zur Hülse 17 transportiert und über deren Außenoberfläche 19 auf das Körpergewebe des Patienten abgegeben. Gemäß einem zweiten Wärmeleitungsmechanismus wird ein weiterer Teil der Wärme von dem Verschluss 11 über das Rohr des Stabes 7 hin zu dem Sockel 5 transportiert, welcher eine große Wärmesenke bereitstellt. Gemäß einem dritten Wärmeleitungsmechanismus wird ein weiterer Teil der Wärme von dem Verschluss 11 über das Rohr des Stabes 7 zum distalen Ende des Wärmeleitrohrs 21 transportiert und tritt aufgrund der wärmeleitenden Verbindung zwischen dem Stab 7 und dem Wärmeleitrohr 21 auf das Wärmeleitrohr 21 über, welches die Wärme ebenfalls zu dem Sockel 5 ableitet. Hierbei trägt das Wärmeleitrohr 21 wesentlich zur Ableitung der Wärme von dem Verschluss 11 bei. Beispielsweise sind Geometrie und Materialien der Komponenten des Strahlentherapiesystems 1 so ausgelegt, dass mehr als 20 % und insbesondere mehr als 30 % der an dem Verschluss 11 während des Betriebs der Röntgenstrahlquelle 3 erzeugten Wärme über das Wärmeleitrohr 21 abtransportiert werden. Durch das Bereitstellen des Wärmeleitrohrs 21 wird das distale Ende 9 des Stabes 7 der Röntgenquelle 3 somit wesentlich gekühlt. Diese Kühlung erlaubt es, die Elektronenstrahlquelle 13 derart zu betreiben, dass der Elektronenstrahl 15 einen hohen Strahlstrom aufweist und die von der Röntgenquelle 3 abgegebene Röntgenstrahlungsleistung eine hohe Röntgenstrahlungsleistung ist. Diese hohe Röntgenstrahlungsleistung ist unter anderem gewünscht, um eine Behandlungsdauer eines Patienten möglichst kurz zu halten. Das Betreiben der Röntgenquelle 3 derart, dass sie die hohe Röntgenstrahlungsleistung abgibt, ist unter anderem auch deshalb möglich, weil der minimale Abstand D5 des Körpergewebes des Patienten von dem distalen Ende 9 des Stabes 7 der Röntgenquelle 3 relativ groß ist.During operation of the X-ray source, the electron beam becomes 15 on the lock 11 at the distal end 9 of the staff 7 directed. The electrons of the electron beam impinging there 15 generate X-rays and heat. There are various heat conduction mechanisms, which on the closure 11 dissipates generated heat from this. According to a first heat conduction mechanism, a part of the heat from one between the rod 7 and the sleeve 17 existing gas to the sleeve 17 transported and over the outer surface 19 delivered to the body tissue of the patient. According to a second heat conduction mechanism, another part of the heat from the closure 11 over the pipe of the rod 7 towards the pedestal 5 transported, which provides a large heat sink. According to a third heat conduction mechanism, another part of the heat from the shutter becomes 11 over the pipe of the rod 7 to the distal end of the heat pipe 21 transported and enters due to the heat-conducting connection between the rod 7 and the heat pipe 21 on the heat pipe 21 over which the heat is also to the pedestal 5 derives. This carries the heat pipe 21 essential for dissipating the heat from the closure 11 at. For example, geometry and materials are the components of the radiation therapy system 1 designed so that more than 20% and in particular more than 30% of the closure 11 during operation of the X-ray source 3 generated heat through the heat pipe 21 be transported away. By providing the heat pipe 21 becomes the distal end 9 of the staff 7 the X-ray source 3 thus significantly cooled. This cooling allows the electron beam source 13 operate such that the electron beam 15 has a high beam current and that of the X-ray source 3 emitted X-ray power is a high X-ray power. Among other things, this high X-ray power is desired in order to keep a treatment duration of a patient as short as possible. Operating the X-ray source 3 such that it emits the high X-ray power is, among other things, also possible because of the minimum distance D5 of the body tissue of the patient from the distal end 9 of the staff 7 the X-ray source 3 is relatively large.

Die 3 und 4 zeigen das medizinische Strahlentherapiesystem 1 der 1 und 2 in einer zweiten Konfiguration, wobei wiederum die 3 einen Längsschnitt durch das Strahlentherapiesystem 1 zeigt und die 4 einen Querschnitt durch das Strahlentherapiesystem 1 in einer Ebene IV-IV der 3 zeigt. Die Ebene IV-IV fällt mit der Querschnittseben 22 zusammen, welche mit dem Abstand D8 von dem distalen Ende des Stabes 7 angeordnet ist. Bei der in den 3 und 4 gezeigten Konfiguration des Strahlentherapiesystems 1 ist das Wärmeleitrohr 21 nicht über den Stab 7 geschoben. Anstatt der Hülse 17 ist eine Hülse 25 an dem Sockel 5 befestigt, so dass sie den Stab 7 und insbesondere dessen distales Ende 9 umgibt. Auch die Hülse 25 ist dazu vorgesehen, mit dem Körpergewebe des Patienten in Kontakt zu kommen. Die Hülse 25 weist eine Geometrie auf, die von der Geometrie der Hülse 17 verschieden ist. Insbesondere ist die Hülse 25 so ausgebildet, dass ein minimaler Abstand D6 einer Außenoberfläche 27 der Hülse 25 kleiner ist als der Abstand D5 der Außenoberfläche 19 der Hülse 17 von dem distalen Ende des Stabes 7. Beispielsweise ist der Abstand D5 mehr als 1,5-mal größer als der Abstand D6. Damit kann die Hülse 25 in wesentlich kleinere Körperöffnungen eingeführt werden als die Hülse 17. Beispielsweise kann die Hülse 25 dazu vorgesehen sein, in Wirbelkörper eingeführt zu werden, um dort vorhandene Tumore zu bestrahlen. Hierzu wird das Strahlentherapiesystem 1 so ausgelegt, dass ein in der Ebene 22 gemessener Außendurchmesser D7 der Hülse 25 möglichst klein ist. Dies wird dadurch erreicht, dass ein in der Ebene 22 gemessener Außendurchmesser D4 des Stabes 7 klein gewählt wird, eine Wandstärke der Hülse 25 klein gewählt wird und ein Innendurchmesser der Hülse 25 gleich oder nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser D4 des Stabes 7. Dies ist möglich, da das Wärmeleitrohr 21 von dem Stab 7 entfernt wurde.The 3 and 4 show the medical radiation therapy system 1 of the 1 and 2 in a second configuration, again the 3 a longitudinal section through the radiotherapy system 1 shows and the 4 a cross section through the radiotherapy system 1 in a level IV-IV of the 3 shows. The level IV-IV coincides with the cross section 22 together, which with the distance D8 from the distal end of the rod 7 is arranged. In the in the 3 and 4 shown configuration of the radiotherapy system 1 is the heat pipe 21 not over the bar 7 pushed. Instead of the sleeve 17 is a sleeve 25 on the pedestal 5 attached so that they are the rod 7 and in particular its distal end 9 surrounds. Also the sleeve 25 is intended to come into contact with the body tissue of the patient. The sleeve 25 has a geometry that depends on the geometry of the sleeve 17 is different. In particular, the sleeve 25 designed so that a minimum distance D6 an outer surface 27 the sleeve 25 less than the distance D5 the outer surface 19 the sleeve 17 from the distal end of the rod 7 , For example, the distance D5 more than 1.5 times larger than the distance D6 , This can be the sleeve 25 be introduced into much smaller body openings than the sleeve 17 , For example, the sleeve 25 be provided to be introduced into vertebral bodies to irradiate there existing tumors. This is the radiotherapy system 1 designed to be one in the plane 22 measured outside diameter D7 the sleeve 25 as small as possible. This is achieved by having one in the plane 22 measured outside diameter D4 of the staff 7 is chosen small, a wall thickness of the sleeve 25 is chosen small and an inner diameter of the sleeve 25 equal to or only slightly larger than the outer diameter D4 of the staff 7 , This is possible because the heat pipe 21 from the staff 7 was removed.

Da das Wärmeleitrohr 21 nicht mehr über den Stab 7 geschoben ist, ist die Wärmeabgabe von dem distalen Ende 9 des Stabes 7 im Vergleich zu der in den 1 und 2 gezeigten Konfiguration reduziert. Insbesondere steht der vorangehend geschilderte dritte Wärmeleitungsmechanismus nicht zur Verfügung. Deshalb kann die Elektronenstrahlquelle 13 im Vergleich zu der in den 1 und 2 gezeigten Konfiguration nur mit einem geringeren Strahlstrom betrieben werden, was zu einer entsprechenden Reduzierung der von der Röntgenquelle 3 abgegebenen Röntgenstrahlungsleistung führt. Allerdings ist bei Verwendung der Hülse 25 eine Röntgenstrahlungsleistung der bei der Konfiguration der 1 und 2 möglichen Größe unter Umständen gar nicht erwünscht, da in der Konfiguration der 3 und 4 das Körpergewebe mit dem im Vergleich zu dem Abstand D5 wesentlich kleineren Abstand D6 von dem distalen Ende 9 des Stabes 7 der Röntgenquelle 3 angeordnet ist.As the heat pipe 21 not over the staff anymore 7 is pushed, the heat release from the distal end 9 of the staff 7 compared to the one in the 1 and 2 reduced configuration shown. In particular, the above-described third heat conduction mechanism is not available. Therefore, the electron beam source 13 compared to the one in the 1 and 2 configuration operated only with a lower beam current, resulting in a corresponding reduction of the X-ray source 3 emitted X-ray power leads. However, when using the sleeve 25 an X-ray power in the configuration of 1 and 2 possible size may not be desirable because in the configuration of 3 and 4 the body tissue with the compared to the distance D5 much smaller distance D6 from the distal end 9 of the staff 7 the X-ray source 3 is arranged.

Beispielhafte Werte für die Geometrien der Komponenten die Betriebsparameter des in den 1 bis 4 gezeigten Strahlentherapiesystems 1 sind:

Eine Länge L des Stabes 7 kann zwischen 5 cm und 20 cm betragen.
Der Außendurchmesser D1 des Stabes 7 in der Querschnittsebene II-II bzw. IV-IV kann 2 mm bis 4 mm betragen.
Der Außendurchmesser D2 des Wärmeleitrohrs 21 in der Querschnittsebene kann 3 mm bis 7 mm betragen.
Der Innendurchmesser D4 der Hülse 25 in der Querschnittsebene kann 2 mm bis 4 mm betragen, wobei D4 kleiner als D2 ist.
Der Außendurchmesser D7 der Hülse 25 in der Querschnittsebene kann 3 mm bis 5 mm betragen.
Der Stab kann über die das Wärmeleitrohr über die Länge D9 von 1 mm bis 10 mm, insbesondere 1 mm bis 5 mm oder 2 mm bis 5 mm hinausragen.
Der Abstand D5 der Außenfläche 19 der Hülse 17 von dem distalen Ende 9 des Stabes 7 kann 7,5 mm bis 35 mm betragen.
Der minimale Abstand D6 der Außenfläche 27 der Hülse 25 von dem distalen Ende 9 des Stabes 7 kann 0,3 mm bis 5 mm betragen.
Der Abstand D8 der Ebene 22, in der die Abstände Durchmesser D1, D2, D4, D7 und D10 gemessen werden, von dem distalen Ende 9 des Stabes kann 1 mm bis 20 mm betragen.
Die kinetische Energie der Elektronen des Strahls 15 kann 30 keV bis 100 keV betragen.
Der Elektronenstrahlstrom in der in den 1 und 2 gezeigten ersten Konfiguration kann bis zu 40 µA, insbesondere bis zu 250 µA betragen.
Der Elektronenstrahlstrom in der in den 1 und 2 gezeigten zweiten Konfiguration kann bis zu 20 µA, insbesondere bis zu 40 µA betragen.

Exemplary values for the geometries of the components the operating parameters of the in the 1 to 4 shown radiation therapy system 1 are:

A length L of the rod 7 can be between 5 cm and 20 cm.
The outer diameter D1 of the staff 7 in the cross-sectional plane II-II or IV-IV may be 2 mm to 4 mm.
The outer diameter D2 of the heat pipe 21 in the cross-sectional plane may be 3 mm to 7 mm.
The inner diameter D4 the sleeve 25 in the cross-sectional plane may be 2 mm to 4 mm, where D4 is smaller than D2.
The outer diameter D7 the sleeve 25 in the cross-sectional plane may be 3 mm to 5 mm.
The rod can over the the heat pipe over the length D9 from 1 mm to 10 mm, in particular 1 mm to 5 mm or 2 mm to 5 mm protrude.
The distance D5 the outer surface 19 the sleeve 17 from the distal end 9 of the staff 7 can be 7.5 mm to 35 mm.
The minimum distance D6 the outer surface 27 the sleeve 25 from the distal end 9 of the staff 7 can be 0.3 mm to 5 mm.
The distance D8 the level 22 in which the distances are diameter D1 . D2 . D4 . D7 and D10 be measured from the distal end 9 of the rod can be 1 mm to 20 mm.
The kinetic energy of the electrons of the beam 15 can be 30 keV to 100 keV.
The electron beam current in the in 1 and 2 shown first configuration may be up to 40 uA, in particular up to 250 uA.
The electron beam current in the in 1 and 2 shown second configuration may be up to 20 uA, in particular up to 40 uA.

Claims

Medical radiotherapy system comprising: an X-ray source (3) having a pedestal (5) and an elongate rod (7) attached to the pedestal, wherein X-radiation is generated at a distal end of the rod remote from the pedestal during operation of the X-ray source; a heat pipe (21) which can be slid over the rod so that the distal end of the rod protrudes from the heat pipe; and a first sleeve (17) attachable to the base so as to surround the distal end of the rod and the heat pipe pushed over the rod.

Medical radiation therapy system after Claim 1 and further comprising a second sleeve (25) attachable to the base instead of the first sleeve so as to surround the distal end of the rod.

Medical radiation therapy system after Claim 2 wherein, when the heat pipe is slid over the rod, an outer diameter (D2) of the heat pipe (7) measured in a cross-sectional plane (II-II) orthogonally penetrating the rod at a distance from the distal end thereof is larger than that in FIG the cross-sectional plane (IV-IV) measured inside diameter (D4) of the second sleeve (25) when it is attached to the base.

Medical radiation therapy system after Claim 3 in which an inner diameter (D10), measured in the cross-sectional plane (II-II), of the first sleeve (17), when attached to the base, is equal to or greater than the outer diameter (D2) of the Wärmeleitrohrs (7).

Medical radiation therapy system according to one of the Claims 2 to 4 wherein a minimum distance (D5) of an outer surface (19) of the first sleeve when attached to the socket is at least 1.5 times greater from the distal end of the rod than a minimum distance (D6) of an outer surface (27). the second sleeve when it is attached to the base.

Medical radiation therapy system according to one of the Claims 1 to 5 wherein the rod is formed as a tube provided with a closure (11) at the distal end and the x-ray source comprises an electron beam source (13) disposed on the pedestal configured to direct an electron beam (15) into the tube in that he hits the shutter to generate X-radiation there.

A method of operating the medical radiotherapy system according to any one of Claims 2 to 6 comprising: attaching the second sleeve to the pedestal with the heatpipe not pushed over the rod, and operating the x-ray source to emit a first x-ray radiation output; and sliding the heat pipe over the rod, attaching the first sleeve to the socket, and operating the x-ray source to emit a second x-ray power greater than the first x-ray power.

Method according to Claim 7 for operating the medical radiotherapy system Claim 5 wherein the electron beam source is operated with the second sleeve attached to the socket to generate a first electron beam current and operated with the first sleeve attached to the socket to produce a second electron beam current greater than the first electron beam current.