DE102018114000B4

DE102018114000B4 - Medical radiation therapy system and method for operating the same

Info

Publication number: DE102018114000B4
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: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2038-06-13
Also published as: DE102018114000A1

Abstract

Medizinisches Strahlentherapiesystem, umfassend: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; undeine 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, gekennzeichnet durch eine zweite Hülse (25), welche anstatt der ersten Hülse an dem Sockel derart befestigbar ist, dass sie das distale Ende des Stabes umgibt, wobei, wenn das Wärmeleitrohr über den Stab geschoben ist, ein in einer Querschnittsebene (II-II), welche den Stab mit einem Abstand von dessen distalem Ende orthogonal durchsetzt, gemessener Außendurchmesser (D2) des Wärmeleitrohrs (7) größer ist als ein in der Querschnittsebene (IV-IV) gemessener Innendurchmesser (D4) der zweiten Hülse (25), wenn diese an dem Sockel befestigt ist.A medical radiation therapy system comprising: an x-ray source (3) having a base (5) and an elongate 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; Heat pipe (21) which can be pushed over the rod so that the distal end of the rod protrudes from the heat pipe; anda 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 pipe which is pushed over the rod, characterized by a second sleeve (25) which can be fastened in this way to the base instead of the first sleeve is that it surrounds the distal end of the rod, wherein, when the heat pipe is pushed over the rod, an outer diameter (D2) measured in a cross-sectional plane (II-II) which orthogonally passes through the rod at a distance from its distal end of the heat pipe (7) is larger than an inner diameter (D4) of the second sleeve (25) measured in the cross-sectional plane (IV-IV) when it is attached to the base.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft medizinische Strahlentherapiesysteme.The present invention relates to medical radiation therapy systems.

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 radiation therapy system comprises an x-ray source with a base and an elongated rod attached to the base, wherein x-ray radiation is generated at a distal end of the rod remote from the base during operation of the x-ray source. The radiation therapy system further comprises a sleeve, also called an applicator, which can be attached 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 patient's body opening. The x-ray source can generate x-rays for therapeutic purposes, for example for irradiating 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 body tissue is further kept at a distance from the distal end of the rod by the sleeve in order to avoid a locally greatly increased X-ray dose in the vicinity of the distal end of the rod. Depending on the application and the size of the body opening, differently dimensioned 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 system for intraoperative radiation therapy (IORT) sold by Carl Zeiss Meditec AG, Jena, Germany under the product name INTRABEAM.

US 7 109 505 B1 offenbart ein derartiges System mit einem konfigurierbaren Applikator, und US 5 165 093 A offenbart ein System zur intraoperativen Strahlentherapie, bei dem der Stab, an dessen distalem Ende die Röntgenstrahlung erzeugt wird, von einem mehrwandigen Röhrensystem umgeben ist, um einen Kühlwasserkreislauf zur Kühlung der Spitze des Stabes bereitzustellen 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. US 7 109 505 B1 discloses such a system with a configurable applicator, and US 5 165 093 A discloses a system for intraoperative radiation therapy in which the rod, at the distal end of which the X-ray radiation is generated, is surrounded by a multi-walled tube system in order to provide a cooling water circuit for cooling the tip of the rod. It has been shown that especially when using sleeves with larger diameters, a treatment duration 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 radiation therapy system of the type described at the outset, which allows the treatment times to be shortened.

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 treatment time could be shortened if the x-ray radiation power of the x-ray source could be increased. Due to the construction, the power of the x-ray source is limited to a maximum x-ray radiation 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 radiation therapy system that includes an x-ray source with a base and an elongate rod attached to the base, a heat pipe that can be slid over the rod such that a distal end of the rod that is remote from the base protrudes from the tube , and comprises a first sleeve which can be fastened to the base in such a way that it surrounds the distal end of the rod and the heat pipe which is 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 passes through the first sleeve surrounding the distal end of the rod and can have a therapeutic effect 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 to it. The thermal coupling can be due to mechanical contact, due to convection and due to radiation coupling. The thermal coupling through mechanical contact can be reinforced, for example, by adding a thermal paste.

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 determined that the maximum x-ray radiation power emitted by the x-ray source is limited due to the thermal load at the location where the x-ray radiation is generated at the distal end of the rod. An increase in the x-ray radiation power above a maximum x-ray radiation power given by the design of the x-ray source would lead to an excessive thermal stress on the x-ray source, to a shortening of its lifespan and to an unstable operation thereof. The heat generated together with the x-rays at the distal end of the rod is dissipated from there during operation. On the one hand, heat is transferred to the sleeve and from there to the surrounding body tissue by heat conduction via gas, which is contained within the sleeve. 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. However, the thermal conductivity of the rod is limited. The heat transfer away from the distal end of the rod to the base is improved by the heat pipe surrounding the rod. The heat pipe can be made of metal, for example. Due to the improved thermal conductivity from the distal end of the rod to the base due to the heat pipe, it is possible to operate the X-ray source in such a way that, compared to the operation without the Heat pipe, can give a higher X-ray power output without the temperature at the distal end of the rod increases excessively. Due to the thereby increased maximum x-ray radiation power, it is possible to shorten the treatment time necessary to achieve a desired radiation dose.

Das medizinische Strahlentherapiesystem umfasst 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.The medical radiation therapy system further comprises a second sleeve, which has a geometry different from the geometry of the first sleeve and is fastened to the base instead of the first sleeve such that it surrounds the distal end of the rod.

Hierbei 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.Here, in a cross-sectional plane which orthogonally passes through the rod at a predetermined distance from its distal end, an outer diameter of the heat pipe, measured in the cross-sectional plane, when this is pushed over the rod, so that the distal end of the rod protrudes from the tube, is greater than an inner diameter of the second sleeve measured in this cross-sectional plane when it is attached to the base. According to an exemplary embodiment herein, an inner diameter of the first sleeve, as measured in the cross-sectional plane, when attached to the base, may be equal to or greater than the outer diameter of the heat pipe when it is slid over the rod such that the distal end of the rod protrudes from the pipe.

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 regard to the different geometries of the first sleeve and the second sleeve, according to further exemplary embodiments, the minimum distance of an outer surface of the first sleeve, when it is attached to the base, from the distal end of the rod is at least 1.5 times greater than a minimum distance from 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 configured as a tube provided with a closure at the distal end, and the x-ray source comprises an electron beam source arranged on the base, which is configured to direct an electron beam into the tube so that it strikes the closure to generate X-rays there.

Ein Verfahren zum Betreiben des medizinischen Strahlentherapiesystems umfasst 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 for operating the medical radiation therapy system comprises attaching the second sleeve to the base, the heat pipe not being pushed over the rod, and operating the X-ray source in such a way that it emits a first X-ray radiation power. The method further includes pushing the heat pipe over the rod so that the distal end of the rod protrudes from the heat pipe, attaching the first sleeve to the base, and operating the x-ray source to deliver a second x-ray radiation power that is greater than the first x-ray radiation 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 in order to direct the electron beam onto the closure, according to exemplary embodiments, the electron beam source can be operated with the second sleeve attached to the base in such a way that it generates a first electron beam current and with the first sleeve attached to the base are operated such 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 in more detail below with reference to figures. Here show:

1 1 shows a schematic illustration in longitudinal section of an embodiment of a medical radiation therapy system when a first sleeve is used,
2nd a cross section through the in 1 Radiation therapy system shown in one plane II-II the 1 ,
3rd a schematic representation in longitudinal section of the in 1 and 2nd medical radiation therapy system shown when a second sleeve is used, and
4th a cross section through the in 3rd Radiation therapy system shown in one plane IV-IV the 3rd .

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.An embodiment of a medical radiation therapy system in a first configuration is shown in FIGS 1 and 2nd shown schematically, the 1 shows a longitudinal section through the radiation therapy system and 2nd a cross section through the radiation therapy system in one plane II-II the 1 shows. The radiation therapy system 1 includes an x-ray source 3rd which have a pedestal 5 and one on the base 5 attached elongated rod 7 has, which on the base 5 is attached. The elongated staff 7 is designed as a tube, which at a distal end 9 of the staff 7 through a clasp 11 is closed. On the base 5 is an electron beam source 13 arranged which is an electron beam 15 so into the tube of the elongated rod 7 directs that electron beam 15 on the clasp 11 at the distal end 9 of the staff 7 meets. The electron beam impinging there generates X-rays which emanate from the distal end of the rod 9 is emitted. The tube of the rod 7 can be made of steel, for example. The closure 11 the tube can be made of beryllium, for example, which is a material that transmits X-rays relatively well. The inside of the closure can, 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 Generate 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 17th , which is attached to the base and the rod 7 and especially its distal end 9 surrounds. The sleeve 17th is intended to come into contact with a patient's body tissue at a distance from the distal end 9 of the staff 7 to keep where the x-rays are generated. A minimal distance from an outer surface 19th the sleeve 17th from the distal end 9 is in 1 designated D5. The outer surface 19th the sleeve 17th 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 includes a heat pipe 21st which so over the staff 7 is pushed to the distal end 9 of the staff 7 by a length D9 from the heat pipe 21st protrudes. The heat pipe can extend up to the base 5 extend and be connected to this thermally. A cross-sectional plane 22 is at a distance D8 arranged from the distal end of the rod and falls with the plane II-II the sectional view of the 2nd together. One in the plane 22 measured inner diameter of the heat pipe 21st can be equal to or slightly larger than one in the plane 22 measured outside diameter D1 of the staff 7 . The heat pipe 21st is thermal with the rod at its distal end 7 coupled. The thermal coupling can be due to mechanical contact, due to convection and due to radiation coupling. The thermal coupling between the heat pipe 21st and the staff 7 can also be improved by additional measures, such as the application of a thermal paste.

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 the operation of the X-ray source, the electron beam 15 on the clasp 11 at the distal end 9 of the staff 7 directed. The electrons of the electron beam hitting there 15 generate x-rays and heat. There are various heat conduction mechanisms that work on the closure 11 generated heat dissipates from this. According to a first heat conduction mechanism, part of the heat is from one between the rod 7 and the sleeve 17th existing gas to the sleeve 17th transported and over their outer surface 19th delivered to the patient's body tissue. According to a second heat conduction mechanism, part of the heat is removed from the closure 11 over the tube of the rod 7 towards the base 5 transported, which provides a large heat sink. According to a third heat conduction mechanism, part of the heat is removed from the closure 11 over the tube of the rod 7 to the distal end of the heat pipe 21st transports and occurs due to the thermally conductive connection between the rod 7 and the heat pipe 21st on the heat pipe 21st over which the heat also goes to the base 5 derives. Here, the heat pipe 21st essential for dissipating heat from the closure 11 at. For example, the geometry and materials of the components of the radiation therapy system 1 designed so that more than 20% and especially more than 30% of that on the closure 11 during the operation of the X-ray source 3rd generated heat via the heat pipe 21st be transported away. By providing the heat pipe 21st becomes the distal end 9 of the staff 7 the x-ray source 3rd 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 from the x-ray source 3rd X-ray radiation output is a high X-ray radiation output. This high X-ray radiation output is desired, among other things, in order to keep a patient's treatment duration as short as possible. Operating the X-ray source 3rd in such a way that it emits the high x-ray radiation power is also possible, inter alia, because of the minimal distance D5 of the patient's body tissue from the distal end 9 of the staff 7 the x-ray source 3rd 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 3rd and 4th show the medical radiation therapy system 1 the 1 and 2nd in a second configuration, again the 3rd a longitudinal section through the radiation therapy system 1 shows and the 4th a cross section through the radiation therapy system 1 in one level IV-IV the 3rd shows. The level IV-IV coincides with the cross-sectional planes 22 together which with the distance D8 from the distal end of the rod 7 is arranged. In the in the 3rd and 4th shown configuration of the radiation therapy system 1 is the heat pipe 21st not over the baton 7 pushed. Instead of the sleeve 17th is a sleeve 25th on the base 5 attached so that they the rod 7 and especially its distal end 9 surrounds. Even the sleeve 25th is intended to come into contact with the patient's body tissue. The sleeve 25th has a geometry different from the geometry of the sleeve 17th is different. In particular, the sleeve 25th designed so that a minimum distance D6 an outer surface 27th the sleeve 25th is smaller than the distance D5 the outer surface 19th the sleeve 17th from the distal end of the rod 7 . For example, the distance D5 more than 1.5 times the distance D6 . So that the sleeve 25th inserted into much smaller body openings than the sleeve 17th . For example, the sleeve 25th to be introduced into the vertebral body in order to irradiate existing tumors. For this, the radiation therapy system 1 designed to be one in the plane 22 measured outside diameter D7 the sleeve 25th is 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 25th is chosen small and an inner diameter of the sleeve 25th is the same or only slightly larger than the outer diameter D4 of the staff 7 . This is possible because of the heat pipe 21st 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.Because the heat pipe 21st no longer about the staff 7 is the heat output from the distal end 9 of the staff 7 compared to that in the 1 and 2nd shown configuration reduced. In particular, the third heat conduction mechanism described above is not available. Therefore, the electron beam source 13 compared to that in the 1 and 2nd shown configuration can only be operated with a lower beam current, which leads to a corresponding reduction in that of the x-ray source 3rd emitted x-ray radiation power leads. However, when using the sleeve 25th an x-ray radiation power when configuring the 1 and 2nd possible size may not be desirable, because in the configuration of the 3rd and 4th 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 3rd 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 4th shown radiation therapy system 1 are:

A length L of the staff 7 can be between 5 cm and 20 cm. The outside diameter D1 of the staff 7 in the cross-sectional plane II-II respectively. IV-IV can be 2 mm to 4 mm. The outside diameter D2 of the heat pipe 21st in the cross-sectional plane can be 3 mm to 7 mm. The inside diameter D4 the sleeve 25th in the cross-sectional plane can be 2 mm to 4 mm, whereby D4 is less than D2. The outside diameter D7 the sleeve 25th in the cross-sectional plane can be 3 mm to 5 mm. The rod can over the length of the heat pipe D9 protrude from 1 mm to 10 mm, in particular 1 mm to 5 mm or 2 mm to 5 mm. The distance D5 the outer surface 19th the sleeve 17th from the distal end 9 of the staff 7 can be 7.5 mm to 35 mm. The minimum distance D6 the outer surface 27th the sleeve 25th 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 the rod can be 1 mm to 20 mm. The kinetic energy of the beam's electrons 15 can be 30 keV to 100 keV. The electron beam current in the in the 1 and 2nd The first configuration shown can be up to 40 μA, in particular up to 250 μA. The electron beam current in the in the 1 and 2nd The second configuration shown can be up to 20 μA, in particular up to 40 μA.

Claims

A medical radiation therapy system comprising: an x-ray source (3) having a base (5) and an elongate rod (7) attached to the base, x-ray radiation being generated at a distal end of the rod remote from the base 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) which is attachable to the base in such a way that it surrounds the distal end of the rod and the heat pipe pushed over the rod, characterized by a second sleeve (25) which instead of the first sleeve on the base in such a way it can be fastened in such a way that it surrounds the distal end of the rod, an outer diameter (D2.) measured in a cross-sectional plane (II-II) which orthogonally penetrates the rod at a distance from its distal end, when the heat pipe is pushed over the rod ) of the heat pipe (7) is larger than an inner diameter (D4) of the second sleeve (25) measured in the cross-sectional plane (IV-IV) when it is attached to the base.

Medical radiation therapy system after Claim 1 , wherein an inner diameter (D10) of the first sleeve (17) measured in the cross-sectional plane (II-II), when it is attached to the base, is equal to or larger than the outer diameter (D2) of the heat pipe (7).

Medical radiation therapy system after Claim 1 or 2nd , wherein a minimum distance (D5) of an outer surface (19) of the first sleeve, when it is attached to the base, from the distal end of the rod is at least 1.5 times greater than a minimum distance (D6) of an outer surface (27) the second sleeve when attached to the base.

Medical radiation therapy system according to one of the Claims 1 to 3rd , wherein the rod is designed as a tube provided with a closure (11) at the distal end and the x-ray source comprises an electron beam source (13) arranged on the base, which is configured to direct an electron beam (15) into the tube that it hits the shutter to generate X-rays there.