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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System im Bereich der Brachytherapie.
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Eine Abschätzung der Größe eines Hohlraums in einem Gegenstand dient insbesondere der Vorbereitung einer Brachytherapie mittels eines intraoperativen Radiotherapiesystems (IORT-System, auch als Strahlentherapiesystem bezeichnet). Die Brachytherapie erfolgt unter Verwendung einer Strahlungsquelle des Radiotherapiesystems, auf welche ein Applikator aufgesetzt ist, wobei die Strahlungsquelle samt Applikator in das zu therapierende Gewebe eingeführt wird. Die Größe des Applikators wird basierend auf der abgeschätzten Größe des Hohlraums festgelegt.
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Es existieren verschiedene etablierte Brachytherapieverfahren, welche mittels spezieller Brachytherapiebestrahlungsgeräte durchgeführt werden. Bei solchen Brachytherapieverfahren werden besagte Brachytherapiebestrahlungsgeräte dazu verwendet, Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung, im Inneren eines menschlichen oder tierischen Körpers in der Nähe von zu therapierendem Gewebe zu emittieren, um hierdurch das Gewebe zu bestrahlen.
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Ein beispielhaftes Brachytherapiebestrahlungsgerät umfasst ein Partikelstrahlsystem, welches einen hochenergetischen Partikelstrahl erzeugen kann. Der Partikelstrahl wird durch ein einige Zentimeter langes Rohr des Brachytherapiebestrahlungsgerätes auf ein Röntgen-Material gerichtet, welches am Ende des Rohres angeordnet ist. Durch Wechselwirkung des Partikelstrahls mit dem Röntgen-Material erzeugt diese Röntgenstrahlung, welche zur Bestrahlung des Gewebes vorgesehen ist.
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Damit die von dem Röntgen-Material an dem Ende des Rohres erzeugte Röntgenstrahlung im Inneren eines Körpers angewendet werden kann, wird das Rohr in den Körper eingeführt. Hierzu ist das Rohr von einem auf das Brachytherapiebestrahlungsgerät aufsetzbaren starren Applikator umgeben, welcher einerseits eine sterile Barriere darstellt und andererseits das Rohr des Brachytherapiebestrahlungsgerätes schützt.
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Eine Bestrahlung mittels eines solchen Brachytherapiebestrahlungsgerätes wird üblicherweise unmittelbar nach einer Resektion eines Tumors durchgeführt. Durch die Resektion entsteht in dem operierten Körper ein Hohlraum an der Stelle, an welcher zuvor der Tumor lag. Form und Größe des Hohlraums sind von Fall zu Fall verschieden und hängen im Wesentlichen von der Form und Größe des entfernten Tumors ab. Für eine effiziente Bestrahlung ist es vorteilhaft, wenn Form und Größe des verwendeten Applikators der Form und Größe des Hohlraums entsprechen.
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Da sich der Hohlraum im Inneren des Körpers befindet und daher von außen nicht oder nur unzureichend einsehbar ist, ist die Bestimmung eines geeigneten Applikators in der Praxis schwierig. Ein weiteres Problem bei der Bestimmung der passenden Größe eines Applikators besteht, wenn das Gewebe weich ist und der Hohlraum kollabiert.
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Herkömmlicherweise wird der geeignete Applikator durch Ausprobieren ermittelt, wobei entweder die Applikatoren selbst oder Nachbildungen der Applikatoren in den Hohlraum eingeführt werden, um zu bestimmen, ob der eingeführte Applikator die passende Größe aufweist.
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Das bedeutet, dass in der Regel mehrere Applikatoren oder deren Nachbildungen verwendet werden müssen, um die passende Größe zu bestimmen. Obwohl in der Regel lediglich ein Applikator für eine Bestrahlung verwendet wird, müssen bei wiederverwendbaren Applikatoren (oder deren Nachbildungen) nach deren Verwendung daher alle verwendeten Applikatoren (oder Nachbildungen) erneut sterilisiert und steril verpackt werden. Dies bedeutet einen erheblichen logistischen und finanziellen Aufwand.
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Ein weiteres Problem, das insbesondere bei Verwendung von Nachbildungen von Applikatoren für die Bestimmung der passenden Größe des Applikators auftritt, ist, dass nach der Bestimmung der passenden Größe ein Fehler bei der Übertragung oder Protokollierung dieser Information auftritt. Die Person, die die passende Größe festlegt, gibt diese in der Regel an einen Assistenten weiter, welcher die Information protokolliert. Bei dieser Informationsweitergabe können menschliche Fehler auftreten, was zu einer fehlerhaften Protokollierung und einer falschen Auswahl des verwendeten Applikators führen kann.
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DE 103 03 250 A1 offenbart eine Vorrichtung nach Art einer „Airgage“-Messung. Dabei wird ein Sondenkörper in einen zu vermessenden Innenraum eingeführt und ein Fluid mit einem vorbestimmten Druck in den Innenraum eingeleitet. Durch den Sondenkörper wird ein fluiddurchströmter Zwischenraum zwischen dem Sondenkörper 30 und einer den Innenraum begrenzenden Wand derart verengt, dass sich in dem einströmenden Fluid ein von dem Ausmaß der Verengung des Innenraums abhängiger Gegendruck aufbaut, der erfasst und ausgewertet wird. Dieses Messverfahren wird angewandt, um einen Innendurchmesser eines mechanischen Bauteils, beispielsweise eines Rohrs oder einer Lagerbohrung, zu überprüfen. Üblicherweise erfolgt die Messung im Rahmen einer Qualitätskontrolle.
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US 2003 / 0 083 690 A1 offenbart eine Hohlraummessvorrichtung („cavity measurement device“) nach Art eines aufblasbaren Ballons, der an einem Rohr („inflation tube“) befestigt ist und über dieses mit Flüssigkeit befüllbar ist. Das Rohr hält den Ballon und dient zudem als Verbindungselement zu einem Griff, an welchem die Hohlraummessvorrichtung durch eine Person gehalten und hierdurch bedient werden kann. Die Menge der eingefüllten Flüssigkeit gibt Aufschluss über die aktuelle Größe des Ballons. Die Größe des Ballons dient als Maß für die Größe des Hohlraums, in welchem sich der Ballon beim Befüllen befindet.
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Bal-tec - All Probe Characterization Spheres (https://web.archive.org/web/ 20181003021606/http://www.precisionballs.com/All_Characterization Spheres.php) offenbart Probencharakterisierungskugeln („probe characterizing spheres“). Dabei handelt es sich um hochpräzise Kugeln, die zur Kalibrierung und Überprüfung von Koordinatenmessmaschinen („coordinate measurement machines“) dienen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Vorgang des Bestimmens der Größe eines Hohlraumes, der Protokollierung der bestimmten Größe und der Auswahl eines zu dem Hohlraum passenden Applikators eines intraoperativen Radiotherapiesystems sicher und kostengünstig zu gestalten.
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Gelöst wird die Aufgabe durch das System gemäß dem unabhängigen Anspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung betrifft ein System aus Messkörpern und Applikatoren der hierin beschriebenen Arten. Ein solches System umfasst eine Vielzahl von Paaren, wobei jedes Paar aus einem Messkörper zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand und einem Applikator für ein intraoperatives Radiotherapiesystem besteht. Der Messkörper und der Applikator eines jeden Paares, d. h. der Messkörper und der Applikator, welche ein Paar bilden, weisen korrespondierende Größen und/oder korrespondierende Formen auf. Beispielsweise haben der Messkörper und der Applikator (genauer gesagt, die Spitze des Applikators) den gleichen Durchmesser.
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Der Messkörper und der Applikator eines jeden der Paare weisen korrespondierende Markierungen auf, welche kennzeichnen, dass der Messkörper und der Applikator ein Paar der Vielzahl von Paaren bilden. Hierdurch können der Messkörper und der Applikator eines Paares als Bestandteile desselben Paares identifiziert werden.
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Die Markierungen unter den Paaren der Vielzahl von Paaren sind unterschiedlich, um die Paare der Vielzahl von Paaren unterscheidbar zu machen. Beispielsweise weisen der Messkörper (oder eine damit verbundene Halterung) und der Applikator eines ersten Paares eine gelbe Markierung auf und haben eine Kugelform mit einem Durchmesser von 2 cm. Der Messkörper (oder eine damit verbundene Halterung) und der Applikator eines zweiten Paares weisen eine rote Markierung auf und haben eine Kugelform mit einem Durchmesser von 3 cm auf. Die Paare können durch die unterschiedlichen Markierungen unterschieden werden. Die Bestandteile eines jeden Paares haben die gleiche oder eine korrespondierende Markierung und sind somit als Paar erkennbar.
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Der Messkörper kann ein Teil einer Vorrichtung zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand sein,, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Halterung, die zum Greifen der Vorrichtung durch eine Person geeignet ist; und den an der Halterung gehalterten Messkörper mit einer anisotropen Form.
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Die Messkörper dienen dazu, durch Einführung in einen Hohlraum eines Gegenstandes ein haptisches und gegebenenfalls optisches Feedback zu erhalten, auf Grundlage dessen die Person beurteilt, ob die Form und Größe des Messkörpers der Form und Größe des Hohlraumes entspricht.
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Die Messkörper haben eine anisotrope Form. Das bedeutet insbesondere, dass eine (maximale) Ausdehnung des Messkörpers entlang einer Tiefenrichtung kleiner als eine (maximale) Ausdehnung des Messkörpers entlang einer Breitenrichtung ist. Die Tiefenrichtung und die Breitenrichtung sind senkrecht zueinander orientiert. Ferner können die Tiefenrichtung und die Breitenrichtung senkrecht zu einer Längsrichtung der Halterung orientiert sein.
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Beispielsweise haben die Messkörper die Form eines Zylinders, insbesondere die Form eines elliptischen Zylinders (d. h. ein Zylinder mit einer Ellipse als Basis) oder eines Kreiszylinders (d. h. ein Zylinder mit einem Kreis als Basis). Gemäß einem weiteren Beispiel haben die Messkörper die Form eines Ellipsoiden.
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Die anisotrope Form des Messkörpers hat den Vorteil, dass die Form des Hohlraumes ebenfalls erfasst werden kann, indem der Messkörper in dem Hohlraum gedreht wird und hierdurch ein drehwinkelabhängiger haptischer Wiederstand erfasst werden kann, wodurch auf die Form des Hohlraumes geschlossen werden kann. Zudem ist die anisotrope Form gegenüber einer isotropen Form materialsparender, wodurch die Kosten der Vorrichtung reduziert werden können.
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Der Messkörper kann ein Teil einer Vorrichtung zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand sein, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Vielzahl der Messkörper unterschiedlicher Größe, welche durch eine Halterung miteinander mechanisch verbunden sind.
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Die mehreren Messkörper dienen dazu, durch Einführung in einen Hohlraum eines Körpers ein haptisches und gegebenenfalls optisches Feedback zu erhalten, auf Grundlage dessen die Person beurteilt, ob die Form und Größe des Messkörpers der Form und Größe des Hohlraumes entspricht.
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Die Halterung stellt eine mechanische Verbindung zwischen den Messkörpern bereit, sodass die Vorrichtung ausschließlich aus (beweglich oder starr) zusammenhängenden Teilen besteht.
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Die mehreren Messkörper haben unterschiedliche Größen. Beispielsweise haben die Messkörper unterschiedliche Tiefen, Breiten, Längen, Durchmesser, Volumen und/oder dergleichen. Durch die mehreren unterschiedlich großen Messkörper kann die Person, die die Größe des Hohlraumes schätzen soll, nacheinander unterschiedliche Messkörper in den Hohlraum einführen, ohne hierfür einen anderen Gegenstand in die Hand nehmen zu müssen. Dies erleichtert die Handhabung.
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Gemäß einer Ausführungsform weisen die Messkörper unterschiedliche Maximalbreiten (gemessen senkrecht zu einer für den jeweiligen Messkörper vorgesehenen Einführungsrichtung) und/oder unterschiedliche Maximaltiefen (gemessen senkrecht zu der für den jeweiligen Messkörper vorgesehenen Einführungsrichtung und senkrecht zu der Breitenrichtung) und/oder unterschiedliche Maximallängen (gemessen entlang der für den jeweiligen Messkörper vorgesehenen Einführungsrichtung) auf. Die Breitenrichtung und die Tiefenrichtung sind hier zueinander senkrecht und beide ferner senkrecht zu der für den jeweiligen Messkörper vorgesehenen Einführungsrichtung, welche parallel zu der Längenrichtung ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist mindestens einer der Messkörper eine Maximalbreite (und/oder Maximaltiefe) von höchstens 1 cm auf. Das bedeutet, dass die Vorrichtung einen „kleinen“ Messkörper für kleine Hohlräume umfasst. Ferner oder alternativ weist mindestens einer der Messkörper eine Maximalbreite (und/oder Maximaltiefe) von wenigstens 3 cm auf. Das bedeutet, dass die Vorrichtung einen ausreichend großen Messkörper für große Hohlräume umfasst. Ferner oder alternativ beträgt die größte Maximalbreite (und/oder größte Maximaltiefe) unter den Messkörpern höchstens 7 cm. Das bedeutet, dass keiner der Messkörper eine Breite (und/oder Tiefe) von mehr als 7 cm aufweist. Größere Maximalbreiten (bzw. Maximaltiefen) sind aus Anwendungsperspektive nicht erforderlich. Ferner oder alternativ beträgt die kleinste Maximalbreite (und/oder Maximaltiefe) unter den Messkörpern wenigstens 0,5 cm. Kleinere Maximalbreiten (bzw. Maximaltiefen) sind aus Anwendungsperspektive nicht erforderlich.
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Gemäß einer Ausführungsform weist mindestens einer der Messkörper eine Maximallänge von höchstens 1 cm auf. Das bedeutet, dass die Vorrichtung einen „kleinen“ Messkörper für kleine Hohlräume umfasst. Ferner oder alternativ weist mindestens einer der Messkörper eine Maximallänge von wenigstens 3 cm auf. Das bedeutet, dass die Vorrichtung einen ausreichend großen Messkörper für große Hohlräume umfasst. Ferner oder alternativ beträgt die größte Maximallänge unter den Messkörpern höchstens 7 cm. Das bedeutet, dass keiner der Messkörper eine Länge von mehr als 7 cm aufweist. Größere Maximallängen sind aus Anwendungsperspektive nicht erforderlich. Ferner oder alternativ beträgt die kleinste Maximallänge unter den Messkörpern wenigstens 0,5 cm. Kleinere Maximallängen sind aus Anwendungsperspektive nicht erforderlich.
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Gemäß einer Ausführungsform haben die Messkörper eine konvexe Form. Dies ist insbesondere zum Einführen in einen menschlichen oder tierischen Körper von Vorteil, um Verletzungen durch das Einführen und das Ausführen des Messkörpers in bzw. aus dem Körper zu vermeiden. Ferner oder alternativ können die Messkörper eine anisotrope Form haben oder kugelförmig sein.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Messkörper durch die Halterung zueinander so angeordnet, dass der Raumbereich neben den Messkörpern frei von den anderen Messkörpern ist. Beispielsweise sind die Messkörper durch die Halterung zueinander so angeordnet, dass für jeden der Messkörper ein Halbraum existiert, in welchem nur dieser Messkörper und kein anderer Messkörper liegt. Hierdurch ist es möglich, jeden der Messkörper der Vorrichtung in einen Hohlraum einzuführen, ohne dass die anderen Messkörper beim Einführen stören.
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Gemäß einer Ausführungsform weist jeder Messkörper eine Kennzeichnung auf, wobei jede Kennzeichnung jeweils (genau) einen Messkörper eindeutig kennzeichnet. Die Kennzeichnung kann beispielsweise optischer oder elektronischer Art sein, insbesondere nach Art eines Strichcodes, eines QR-Codes, einer RFID (engl. radiofrequency identification) und dergleichen.
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Hierdurch ist es möglich, die verwendeten Messkörper einfach und fehlerfrei zu identifizieren. Ein intraoperatives Radiotherapiesystem (im Allgemeinen ein intraoperatives System) kann zur Protokollierung und Überwachung einer Vermessung/Operation eine zu der Kennzeichnung passende Lesevorrichtung umfassen, welche dazu konfiguriert ist, die Kennzeichnung auszulesen und gegebenenfalls zu verarbeiten. Dies erlaubt eine einfachere und weniger fehleranfällige Bezugnahme auf einen Messkörper und die ihn charakterisierende Information. Beispielweise kann in der Kennzeichnung die Art, Form, Größe oder eine andere den Messkörper charakterisierende Information gespeichert sein, die auf diese Weise einfach ausgelesen werden kann. Ferner oder alternativ kann diese Information in Form von Daten in einem Speicher gespeichert sein, auf welchen das intraoperative System zugreifen kann, und eine Referenzierung auf diese Daten erfolgt über die von dem Messkörper ausgelesene Kennzeichnung.
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Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können einen oder zwei oder drei oder vier oder fünf oder sechs Messkörper unterschiedlicher Größe umfassen.
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Bei den hierin beschriebenen Vorrichtungen kann mit jedem Messkörper genau eine Halterung verbunden sein. Das bedeutet, dass Messkörper nicht durch mehrere Halterungen nach Art einer Kette miteinander mechanisch verbunden sind.
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Bei den hierin beschriebenen Vorrichtungen kann die Halterung mehrere miteinander beweglich verbundene Glieder umfassen, an welchen die Messkörper angeordnet sind. Durch die beweglichen Glieder ist es möglich, einzelne Messkörper oder Gruppen von Messkörpern von den übrigen Messkörpern räumlich zu entfernen. Somit kann es einfacher sein, einen Messkörper in einen Hohlraum einzuführen, da die anderen Messkörper von dem einzuführenden Messkörper räumlich entfernt werden können, ohne von der Vorrichtung abgetrennt zu werden. Alternativ hierzu sind die Messkörper durch die Halterung starr zueinander angeordnet. Dies kann bei Vorrichtungen mit relativ wenigen Messkörpern vorteilhaft sein.
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Die hierin beschriebenen Messkörper sind im Allgemeinen auf typische Größen von Hohlräumen angepasst, welche im Rahmen einer Tumorresektion entstehen.
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Die hierin beschriebenen Vorrichtungen weisen an den Verbindungsabschnitten der Halterung, an welchen die Messkörper in die Halterung übergehen, eine Breite auf, die kleiner als die Breite des jeweiligen Messkörpers ist.
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Um als medizinisches Messinstrument einsetzbar zu sein, können die Oberfläche der Halterung und die Oberfläche des Messkörpers bzw. der Messkörper der hierein beschriebenen Vorrichtungen aus einem medizinisch geeigneten Material sein. Beispiele für medizinisch geeignete Materialen umfassen insbesondere: chirurgischer Stahl, Titan und biokompatible Kunststoffe, wie beispielsweise Polycarbonat (PC), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS) oder Polyetherimide (PEI).
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Der Messkörper und wenigstens eines Teils der Halterung der hierin beschriebenen Vorrichtungen können im Spritzgussverfahren hergestellt werden.
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Das Spritzgussverfahren ist ein Urformverfahren, bei welchem mit einer Spritzgießmaschine ein Ausgangsmaterial verflüssigt (plastifiziert) und in eine Form, dem Spritzgießwerkzeug, unter Druck eingespritzt wird. In dem Spritzgießwerkzeug geht das verflüssigte Ausgangsmaterial durch Abkühlung oder durch eine Vernetzungsreaktion wieder in den festen Zustand über und wird nach dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs als Fertigteil entnommen. Beispiele für medizinisch geeignete Materialen, die sich im Spritzgussverfahren verarbeiten lassen, umfassen: biokompatible Kunststoffe, wie beispielsweise Polycarbonat (PC), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS) oder Polyetherimide (PEI).
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Aufgrund der Herstellung der Vorrichtung bzw. der überwiegenden Teile der Vorrichtung durch das Spritzgussverfahren kann die Vorrichtung kostengünstig produziert werden, was es erlaubt, die Vorrichtung als Einmalprodukt zu verwenden. D. h., die Vorrichtung kann nach der ersten Nutzung, durch welche sie nicht mehr steril ist, entsorgt werden und wird nicht (erneut) sterilisiert. Dies reduziert den logistischen und finanziellen Aufwand zur Verwaltung der Applikatoren oder Nachbildungen von Applikatoren.
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Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand, insbesondere eines Hohlraums in einem menschlichen oder tierischen Körper, verwendet werden. Das Verfahren umfasst: Einführen eines Messkörpers einer der hierin beschriebenen Vorrichtungen in den Hohlraum; Abschätzen, ob der eingeführte Messkörper der Größe des Hohlraumes entspricht, basierend auf einer optischen und/oder haptischen Wahrnehmung beim Einführen; und Wiederholen der vorgenannten Schritte des Einführens und des Abschätzens mit einem anderen Messkörper derselben Vorrichtung oder einer anderen der hierin beschriebenen Vorrichtungen, wenn beim Abschätzen festgestellt wird, dass die Größe des eingeführten Messkörpers nicht der Größe des Hohlraumes entspricht.
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In der Regel ist der Hohlraum von außerhalb des Gegenstandes nicht sichtbar und daher kann die Größe des Hohlraums nicht einfach von außerhalb des Gegenstandes durch Betrachtung abgeschätzt werden. Erfindungsgemäß erfolgt die Abschätzung durch die optische und/oder haptische Wahrnehmung der Person, die den Messkörper in den Gegenstand einführt. Die Abschätzung basiert beispielsweise auf dem Bewegungswiderstand beim Einführen und beim Bewegen des Messkörpers in dem Hohlraum.
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Die Abschätzung der Größe des Hohlraums kann Teil eines Verfahrens zur Vorbereitung einer Brachytherapie sein. Auf Grundlage der abgeschätzten Größe kann ein Applikator für ein intraoperatives Radiotherapiesystem ausgewählt werden, welcher anschließend zur Bestrahlung des den Hohlraum umgebenden Gegenstandes eingesetzt wird.
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Nach der Abschätzung der Größe des Hohlraums kann bei Verwendung einer Vorrichtung mit Kennzeichnungen für die Messkörper, die Kennzeichnung desjenigen Messkörpers, der für die Abschätzung verwendet wurde und/oder als der Größe des Hohlraums am besten entsprechend beurteilt wurde, durch ein Lesegerät des intraoperativen Radiotherapiesystems ausgelesen werden. Hierdurch kann das intraoperative Radiotherapiesystem auf sichere Weise eine eindeutige Kennzeichnung des Messkörpers erhalten. Auf Grundlage dieser eindeutigen Kennzeichnung können Daten betreffend diesen Messkörper aus einem Speicher gelesen werden, welche Details (Größe, Durchmesser, etc.) betreffend diesen Messkörper enthalten. Auf Grundlage dieser Details kann die Person die Abschätzung der Größe des Hohlraums und in weiterer Folge die Auswahl des für die Bestrahlung zu verwendenden Applikators vornehmen.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt eine Messvorrichtung mit anisotroper Form.
- 2 zeigt eine Messvorrichtung mit anisotroper Form.
- 3 zeigt eine Messvorrichtung mit mehreren Messkörpern.
- 4 zeigt eine Messvorrichtung mit mehreren Messkörpern.
- 5 zeigt eine Messvorrichtung mit mehreren Messkörpern.
- 6 zeigt eine Messvorrichtung mit mehreren Messkörpern.
- 7 zeigt eine Messvorrichtung mit mehreren Messkörpern.
- 8 zeigt eine Messvorrichtung mit mehreren Messkörpern.
- 9 zeigt eine Messvorrichtung mit mehreren beweglich miteinander verbundenen Messkörpern.
- 10 zeigt eine Messvorrichtung mit mehreren beweglich miteinander verbundenen Messkörpern.
- 11 zeigt eine Messvorrichtung mit individuellen Kennzeichnungen für jeden Messkörper.
- 12 zeigt schematisch eine Anwendung einer Messvorrichtung zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand.
- 13 zeigt eine schematische Konfiguration eines intraoperativen Strahlentherapiesystems.
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Die 1, 3, 5, 7, 9, 11, 12 und 13 zeigen schematische Darstellungen von Vorrichtungen zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes gemäß einem ersten Aspekt. Die 3 bis 11 zeigen schematische Darstellungen von Vorrichtungen zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes gemäß einem zweiten Aspekt. 11 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes gemäß einem dritten Aspekt. 12 dient der Erläuterung der Anwendung der hierin beschriebenen Vorrichtungen zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Halterung 1-1 zum Halten der Vorrichtung 1 durch eine Person. Die Halterung 1-1 ist stabförmig ausgebildet. An einem Ende der Halterung 1-1 ist ein Messkörper 1-2 mit der Halterung 1-1 mechanisch starr verbunden. Der Übergang von der Halterung 1-1 zu dem Messkörper 1-2 wird als Verbindungsabschnitt bezeichnet.
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Der Messkörper 1-2 hat eine anisotrope Form, nämlich die Form eines Kreiszylinders. In dem gezeigten Beispiel sind die Länge des Messkörpers, gemessen entlang der Längsrichtung der Halterung 1-1, welche auch mit der Einführungsrichtung übereinstimmt, und die Breite des Messkörpers, gemessen senkrecht zu der Längsrichtung, gleich groß und jeweils größer als die Tiefe des Messkörpers, gemessen senkrecht zu der Längsrichtung und der Breitenrichtung.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 2 zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand mit einer Halterung 2-1 und einem Messkörper 2-2. Die Vorrichtung 2 unterscheidet sich von der Vorrichtung 1 lediglich dadurch, dass der Messkörper 2-2 der Vorrichtung 2 keine anisotrope Form aufweist, sondern eine Kugelform.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 3 zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand. Die Vorrichtung 3 umfasst eine Halterung 3-1 zum Halten der Vorrichtung 3 durch eine Person. Die Halterung 3-1 ist stabförmig ausgebildet. An einem Ende der Halterung 3-1 ist ein erster Messkörper 3-2 mit der Halterung 3-1 mechanisch starr verbunden. An dem anderen Ende der Halterung 3-1 ist ein zweiter Messkörper 3-3 mit der Halterung 3-1 mechanisch starr verbunden. Somit sind die beiden Messkörper 3-2 und 3-3 durch die Halterung 3-1 miteinander mechanisch (starr) verbunden.
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Die Messkörper 3-2 und 3-3 haben die gleiche Form, nämlich Kreiszylinder, aber unterschiedliche Größen hinsichtlich des Durchmessers (und damit auch hinsichtlich der Länge und der Breite). Die Einführungsrichtungen für die Messkörper 3-2 und 3-3 sind parallel zu der Längsachse der Halterung 3-1 und zueinander entgegengesetzt.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 4 zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand mit einer Halterung 4-1 und zwei Messkörpern 4-2 und 4-3 unterschiedlicher Größe. Die Vorrichtung 4 unterscheidet sich von der Vorrichtung 3 lediglich dadurch, dass die Messkörper der Vorrichtung 4 keine anisotrope Form aufweisen, sondern eine Kugelform.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 5 zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand. Die Vorrichtung 5 umfasst eine Halterung 5-1 zum Halten der Vorrichtung 5 durch eine Person. Die Halterung 5-1 ist sternförmig ausgebildet. Die Vorrichtung 5 umfasst fünf Messkörper 5-2 bis 5-6, von denen jeweils einer mit einem Ende der Haltung 5-1 mechanisch starr verbunden ist. Somit sind alle Messkörper 5-2 bis 5-6 durch die Halterung 3-1 miteinander mechanisch (starr) verbunden.
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Die Messkörper 5-2 bis 5-6 haben die gleiche Form, nämlich Kreiszylinder, aber unterschiedliche Größen hinsichtlich des Durchmessers (und damit auch hinsichtlich der Länge und der Breite). Die Einführungsrichtungen für die Messkörper 5-2 bis 5-6 sind parallel zu der Längsachse des Abschnitts der Halterung 5-1, der unmittelbar mit dem jeweiligen Messkörper verbunden ist. Die Messkörper 5-2 bis 5-6 sind alle in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
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6 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 6 zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand mit einer Halterung 6-1 und fünf Messkörpern 6-2 bis 6-6 unterschiedlicher Größe. Die Vorrichtung 6 unterscheidet sich von der Vorrichtung 5 lediglich dadurch, dass die Messkörper der Vorrichtung 6 keine anisotrope Form aufweisen, sondern eine Kugelform.
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7 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 7 zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand. Die Vorrichtung 7 umfasst eine Halterung 7-1 zum Halten der Vorrichtung 7 durch eine Person. Die Halterung 7-1 ist mit vier Gliedern 7-6 bis 7-9 ausgebildet, welche paarweise miteinander (näherungsweise) den gleichen Winkel bilden. Die Vorrichtung 7 umfasst vier Messkörper 7-2 bis 7-5, von denen jeweils einer mit einem Ende eines der Glieder 7-6 bis 7-9 der Haltung 7-1 mechanisch starr verbunden ist. Somit sind alle Messkörper 7-2 bis 7-5 durch die Halterung 7-1 miteinander mechanisch (starr) verbunden.
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Die Messkörper 7-2 bis 7-5 haben die gleiche Form, nämlich Kreiszylinder, aber eine unterschiedliche Größe hinsichtlich des Durchmessers (und damit auch hinsichtlich der Länge und der Breite). Ferner sind die Messkörper 7-2 bis 7-5 zueinander verdreht angeordnet. Die Einführungsrichtungen für die Messkörper 7-2 bis 7-5 sind parallel zu den Längsachsen der jeweiligen Glieder 7-6 bis 7-9 orientiert.
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8 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 8 zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand mit einer Halterung 8-1 und vier Messkörpern 8-2 bis 8-5 unterschiedlicher Größe. Die Vorrichtung 8 unterscheidet sich von der Vorrichtung 7 lediglich dadurch, dass die Messkörper der Vorrichtung 8 keine anisotrope Form aufweisen, sondern eine Kugelform.
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Die Vorrichtungen 7 und 8 haben den besonderen Vorteil, dass die einzelnen Messkörper durch die Halterung zueinander so angeordnet sind, dass der Raumbereich neben den Messkörpern frei von den anderen Messkörpern ist. Dies erleichtert das Einführen der Messkörper in einen Gegenstand.
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9 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 9 zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand. Die Vorrichtung 9 umfasst eine Halterung 9-1 zum Halten der Vorrichtung 9 durch eine Person. Die Halterung 9-1 ist mit drei Gliedern 9-5 bis 9-7 ausgebildet, welche miteinander beweglich verbunden sind. Die Vorrichtung 9 umfasst drei Messkörper 9-2 bis 9-4, von denen jeweils einer mit einem Ende eines der Glieder 9-5 bis 9-7 mechanisch starr verbunden ist. Somit sind alle Messkörper 9-2 bis 9-4 durch die Halterung 9-1 miteinander mechanisch (beweglich) verbunden.
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In dem gezeigten Beispiel umfasst die Halterung 9-1 einen Stift 9-8, an welchem die Glieder 9-5 bis 9-7 drehbar gelagert sind. Hierdurch können die Glieder relativ zueinander verdreht werden. Dies erlaubt zum einen eine kompakte Stellung (rechts in 9), in welcher alle Glieder 9-5 bis 9-7 nah beieinander liegen, und zum anderen eine geöffnete Stellung (links in 9), in welcher wenigstens ein Glied von den übrigen Gliedern weit entfernt ist. In der geöffneten Stellung kann der weit entfernte Messkörper einfach in den Gegenstand eingeführt werden. Die Messkörper 9-2 bis 9-4 sind Kreiszylinder mit unterschiedlichen Durchmessern.
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10 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Halterung 10-1 zum Halten der Vorrichtung 10 durch eine Person. Die Halterung umfasst einen Ring 10-6, mit welchem vier Glieder 10-7 mechanisch beweglich verbunden sind. Die Vorrichtung 10 umfasst vier Messkörper 10-2 bis 10-5, von denen jeweils einer mit einem Ende eines der Glieder 10-7 mechanisch starr verbunden ist. Somit sind alle Messkörper 10-2 bis 10-5 durch die Halterung 10-1 miteinander mechanisch (beweglich) verbunden. Die Messkörper 10-2 bis 10-5 sind kugelförmig und haben unterschiedliche Durchmesser.
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11 zeigt eine Vorrichtung 11 zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes in einem Gegenstand. Die Vorrichtung 11 ist nach Art der in 9 gezeigten Vorrichtung 9 gebildet und umfasst eine Halterung 11-1 mit drei beweglich miteinander verbundenen Gliedern 11-5 bis 11-7, mit deren Ende jeweils ein Messkörper 11-2 bis 11-4 starr verbunden ist. Die Messkörper 11-2 bis 11-4 haben unterschiedliche Größen und Formen.
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Jeder der Messkörper 11-2 bis 11-4 ist durch eine Kennzeichnung 11-8 bis 11-10 gekennzeichnet. In dem gezeigten Beispiel sind die Kennzeichnungen an den Gliedern 11-5 bis 11-7 der Halterung 11-1 angeordnet und den jeweiligen Messkörpern zugeordnet, die mit den jeweiligen Gliedern starr verbunden sind: die Kennzeichnung 11-8 ist dem Messkörper 11-2 zugeordnet, die Kennzeichnung 11-9 ist dem Messkörper 11-3 zugeordnet, die Kennzeichnung 11-10 ist dem Messkörper 11-4 zugeordnet. Die Kennzeichnungen 11-8 bis 11-10 kennzeichnen den ihnen zugeordneten Messkörper eindeutig.
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Die Kennzeichnungen können jeder beliebigen Art sein, vorteilhaft sind Kennzeichnungen, die automatisiert ausgelesen werden können. In dem gezeigten Beispiel ist die Kennzeichnung 11-8 ein Strichcode, die Kennzeichnung 11-9 ist ein QR-Code und die Kennzeichnung 11-10 ist ein RFID-Tag.
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11 zeigt ferner eine Steuerung 12 (eines intraoperativen Systems) mit einer Verarbeitungseinheit 13 und einem Lesegerät 14. Das Lesegerät 14 ist dazu konfiguriert, die Kennzeichnungen 11-8 bis 11-10 der Vorrichtung 11 auszulesen und an die Verarbeitungseinheit 13 zu übertragen. Die Verarbeitungseinheit 13 ist dazu konfiguriert, die empfangene Kennzeichnung zu verarbeiten, beispielsweise eine Erfassung zu protokollieren oder Daten betreffend den Messkörper, welchem die erfasste Kennzeichnung zugeordnet ist, aus einem Speicher zu lesen und zu verarbeiten.
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12 zeigt schematisch eine Anwendung einer Messvorrichtung 20 zum Abschätzen der Größe eines Hohlraumes 31 in einem Gegenstand 30. Die Messvorrichtung 20 umfasst eine Halterung 21 und einen ellipsoiden Messkörper 22. Um die Größe (und Form) des Hohlraumes 31 abzuschätzen, wird eine Messvorrichtung, hier die Messvorrichtung 20, ausgewählt und durch eine Öffnung in dem Gegenstand 30 in den Hohlraum 31 eingeführt. Der Widerstand beim Einführen (haptische Wahrnehmung) vermittelt einen Eindruck über die Größe des Hohlraumes 31. Ferner kann versucht werden, die in den Hohlraum 31 eingeführte Messvorrichtung 20 in dem Hohlraum 31 zu bewegen. Der Widerstand beim Bewegen (haptische Wahrnehmung) vermittelt einen Eindruck über die Größe (und Form) des Hohlraumes 31. Auf diese Weise kann beurteilt werden, ob die Größe des Messkörpers 22 der Messvorrichtung 20 der Größe des Hohlraumes 31 des Gegenstandes 30 entspricht.
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Die Größe des Messkörpers 22 kann auf der Messvorrichtung 20 durch eine Markierung 23 sichtbar dargestellt sein. Durch Auslesen einer Kennzeichnung 24 der Messvorrichtung 20 oder durch Beziehen von Daten, die die Messvorrichtung 20 bzw. den Messkörper 22 charakterisieren, basierend auf der ausgelesenen Kennzeichnung 24 kann Information betreffend die Messvorrichtung 20 bzw. den Messkörper 22 erhalten werden, insbesondere die Größe des Messkörpers 22.
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Die Kennzeichnung kann auch eine visuell wahrnehmbare (d. h. mit dem bloßen Auge sichtbare) farbige Markierung 25 sein, welche den Messkörper 22 durch die Farbe kennzeichnet. Jedem Messkörper 22 einer Vorrichtung kann ein entsprechend konfigurierter Applikator zugeordnet sein, der eine Markierung der gleichen Art aufweist. Zu jedem Messkörper einer Vorrichtung (oder zu jedem einer Vielzahl von Messkörpern, die an mehreren Vorrichtungen bereitgestellt werden) wird demgemäß ein Applikator bereitgestellt, der die gleiche oder eine entsprechende (farbige) Markierung 25 aufweist und der Größe und/oder Form nach dem Messkörper entspricht.
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Die auf diese Weise abgeschätzte Größe des Hohlraumes 31 kann zum Auswählen einer Größe und Form eines Applikators 57 eines intraoperativen Radiotherapiesystems 41 zur Durchführung einer Bestrahlung verwendet werden. 13 zeigt schematisch ein solches intraoperatives Radiotherapiesystem 41.
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Das Radiotherapiesystem 41 umfasst eine Strahlungserzeugungsvorrichtung 43, welche dazu konfiguriert ist, Röntgenstrahlung zu erzeugen. Die Strahlungserzeugungsvorrichtung 43 umfasst ein Rohr 45, an dessen einem Ende Röntgen-Material 47 angeordnet ist. Die Strahlungserzeugungsvorrichtung 43 umfasst an dem anderen Ende des Rohres 45 ein Gehäuse 49, in welchem eine in den Figuren nicht dargestellte Teilchenstrahlvorrichtung enthalten ist, welche dazu konfiguriert ist, einen Teilchenstrahl zu erzeugen und durch das Rohr 45 auf das Röntgen-Material 47 zu richten. Durch Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Röntgen-Material 47 wird Röntgenstrahlung erzeugt, die zur Therapierung verwendet werden kann.
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Die Strahlungserzeugungsvorrichtung 43 ist durch ein bewegliches Stativ 51 gehalten. In dem in 13 gezeigten Beispiel umfasst das Stativ 51 mehrere Gelenke 53, welche es erlauben, die Strahlungserzeugungsvorrichtung 43 variabel zu positionieren und zu orientieren. Das Stativ 51 kann automatisiert sein. Beispielsweise umfasst das Stativ 51 einen oder mehrere Aktuatoren, welche die Gelenke 53 verstellen können. Das Stativ 51 kann von einer Steuerung 55 des Radiotherapiesystems 41 gesteuert werden.
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Das Radiotherapiesystem 41 umfasst ferner eine Vielzahl von Applikatoren unterschiedlicher Form und Größe, von denen ein Applikator 57 in 13 dargestellt ist. Der Applikator 57 ist so ausgebildet, dass er auf die Strahlungserzeugungsvorrichtung 43 aufgesetzt werden kann. Zur Therapierung von Gewebe wird die Strahlungserzeugungsvorrichtung 43 mit dem aufgesetzten Applikator 57 in das Gewebe eingeführt. Je nach gewünschter Bestrahlung kann der Applikator 57 unterschiedliche Formen und Größen haben.
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Der Applikator 57 umfasst einen Anschlussabschnitt 59, einen rohrförmigen Abschnitt 61 und eine Spitze 62. Der Anschlussabschnitt 59 und der rohrförmige Abschnitt 61 weisen einen zusammenhängenden Hohlraum 63 auf, welcher in eine Öffnung 65 in dem Anschlussabschnitt 59 mündet. Die Öffnung 65 und der Hohlraum 63 sind so ausgebildet, dass das Rohr 45 der Steuerungserzeugungsvorrichtung 43 durch die Öffnung 65 in den Hohlraum 63 des Applikators 57 eingeführt werden kann. Der Hohlraum 63 kann sich bis in die Spitze 62 des Applikators 57 erstrecken. Der Applikator 57 wird auf die Steuerungserzeugungsvorrichtung 43 aufgesetzt, indem das Rohr 45 der Steuerungserzeugungsvorrichtung 43 durch die Öffnung 65 des Applikators 57 in den Hohlraum 63 des Applikators 57 geführt wird.
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Die Spitze 62 kann, wie in 13 gezeigt, kugelförmig sein. Alternativ kann die Spitze eine andere Form und Größe aufweisen, beispielsweise eine ellipsoide Form oder dergleichen. Die Form und Größe der Spitze 62 wird basierend auf der abgeschätzten Größe des Hohlraumes bestimmt.
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Nach dem Einführen der mit dem ausgewählten Applikator 57 bestückten Steuerungserzeugungsvorrichtung 43 in den Hohlraum kann die Bestrahlung durchgeführt werden.
