DE102021209254B4

DE102021209254B4 - Lamelle zum Kollimieren einer Therapiestrahlung

Info

Publication number: DE102021209254B4
Application number: DE102021209254.3A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Gräbner; Olivia Noack; Georg Walberer; Fabian Krieg
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2023-04-27
Anticipated expiration: 2041-08-25
Also published as: US20230063659A1; DE102021209254A1; CN220159056U

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lamelle (1) zum Kollimieren einer Therapiestrahlung. Die Lamelle umfasst einen Kollimationsbereich (11) aus einem ersten Material und einen Haltebereich (12) aus einem zweiten Material. Dabei sind der Kollimationsbereich (11) und der Haltebereich (12) miteinander verpresst. Dabei ist das erste Material zum Kollimieren von Therapiestrahlung ausgebildet. Dabei ist der Haltebereich (12) mit einer Verstelleinrichtung zum Verstellen der Lamelle (1) koppelbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lamelle zum Kollimieren von Therapiestrahlung. Die Erfindung betrifft ferner einen Kollimator und ein Verfahren zum Herstellen einer Lamelle zum Kollimieren von Therapiestrahlung.
Es ist bekannt, eine Strahlentherapie beispielsweise für eine Tumorbehandlung oder auch für eine Behandlung einer gutartiger Erkrankung wie beispielsweise Fersensporn, Tennisellbogen, Schulterschmerzen, Arthrosen der verschiedenen Gelenke oder Wirbelkörperhämangiome durchzuführen. Dabei wird eine Therapiestrahlung auf einen Behandlungsbereich eines Untersuchungsobjektes, beispielsweise den Tumor oder die betroffenen Gliedmaßen, ausgesendet. Die Therapiestrahlung kann dabei insbesondere eine mit einem Linearbeschleuniger erzeugte, hochenergetische elektromagnetische Strahlung, insbesondere eine Röntgenstrahlung, sein. Alternativ kann die Therapiestrahlung eine Partikelstrahlung, insbesondere eine Protonenstrahlung oder Schwerionenstrahlung oder Alphastrahlung etc. sein.
Ein bestrahlbarer Bereich wird dabei von einem Strahlfeld der Therapiestrahlung begrenzt. Um umliegendes Gewebe und/oder Organe des Untersuchungsobjektes innerhalb des Strahlfeldes aber außerhalb des Behandlungsbereiches vor der Therapiestrahlung zu schützen, wird die Therapiestrahlung bei der Strahlentherapie kollimiert. Dafür wird typischerweise eine Mehrzahl an Lamellen derart im Strahlfeld zwischen einer Quelle der Therapiestrahlung und dem Untersuchungsobjekt angeordnet bzw. ausgerichtet, dass lediglich der zu bestrahlende Behandlungsbereich in dem Strahlfeld von keiner Lamelle abgedeckt ist. Eine Lamelle der Mehrzahl von Lamellen ist dabei dazu ausgebildet, die Therapiestrahlung derart stark abzuschwächen bzw. zu absorbieren, dass eine Strahlenbelastung bzw. eine Intensität der Therapiestrahlung hinter der Lamelle vernachlässigbar gering ist. „Hinter“ beschreibt dabei die Anordnung aus Sicht der Quelle der Therapiestrahlung. Insbesondere ist das Untersuchungsobjekt „hinter“ der Lamelle angeordnet. Insbesondere muss somit der Bereich der Lamelle, der in dem Strahlfeld der Therapiestrahlung positioniert ist, im Folgenden als Kollimationsbereich bezeichnet, aus einem die Therapiestrahlung abschwächenden Material sein. Dafür besteht die Lamelle typischerweise aus Wolfram oder einer Wolfram umfassenden Verbindung bzw. Wolfram-Verbindung.
Um die Lamelle präzise anordnen bzw. verstellen zu können, umfasst die Lamelle typischerweise einen Haltebereich, mit dem die Lamelle mit einer Verstelleinrichtung koppelbar ist. Die Verstelleinrichtung ist dabei dazu ausgebildet, die Lamelle und somit insbesondere den Kollimationsbereich präzise im Strahlfeld anzuordnen bzw. zu verstellen.
Um eine ausreichende Präzision bei dem Verstellen bzw. Positionieren bzw. Anordnen der Lamelle und eine ausreichende Abdeckung von gesundem Gewebe und/oder Organen des Untersuchungsobjektes zu gewährleisten, müssen in manchen Anwendungen die Lamellen bis auf eine Genauigkeit von 5pm gefertigt werden. Insbesondere müssen in manchen Anwendungen die Lamellen bis auf eine Genauigkeit von 0,2um gefertigt werden. Dies wird typischerweise durch Ausschneiden der Lamelle aus einem Block mittels Drahterosion erreicht. Eine Lamelle ist dabei typischerweise 2-3mm dick. Die Dicke der Lamelle beschreibt die Ausdehnung der Lamelle in eine Richtung senkrecht zur Strahlrichtung der Therapiestrahlung. Die Ausdehnung der Lamelle senkrecht zu der Dicke und parallel zur Strahlrichtung wird durch die Höhe der Lamelle beschrieben.
Wolfram ist auf Grund seiner Eigenschaften schwer mit anderen Materialien zu fügen. Insbesondere weist Wolfram einen beispielsweise im Vergleich zu Stahl oder Kupfer geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten bzw. Wärmekoeffizienten auf. Um zu verhindern, dass ein Wärmeeintrag, beispielsweise durch das Drahterodieren der Lamelle, zu Spannungen in der Lamelle führt, wird die Lamelle typischerweise aus einem einzigen Material, dem Material des Kollimationsbereiches, insbesondere Wolfram oder einer Wolfram-Verbindung, gefertigt.
Somit ist typischerweise sowohl der Kollimationsbereich als auch der Haltebereich der Lamelle aus dem gleichen Material, insbesondere aus Wolfram oder einer Wolfram-Verbindung, gefertigt. Es ist allerdings nicht notwendig, auch den Haltebereich aus Wolfram bzw. einer Wolfram-Verbindung zu fertigen, da der Haltebereich nicht im Strahlengang angeordnet ist und nicht zum Abschwächen der Therapiestrahlung ausgebildet sein muss. Da Wolfram ein sehr teures Material ist, ist es von großem Interesse, lediglich den Kollimationsbereich aus Wolfram oder einer Wolfram-Verbindung zu fertigen.
Die US 2017 / 0 148 536 A1 beschreibt eine Lamelle, bei der der Haltebereich der Lamelle einen Rahmen um den Kollimationsbereich umfasst, in welchen eine Wolfram-Platte eingefasst ist. Dafür müssen zunächst die einzelnen Teile, der Haltebereich inklusive Rahmen und die Wolfram-Platte einzeln gefertigt werden und anschließend gefügt werden. Durch das Fügen am Ende der Herstellung der Lamelle, können die oben genannten Genauigkeitsanforderungen nicht erfüllt werden. Ein Nacharbeiten ist hier nicht möglich.
In der Offenlegungsschrift US 2005 / 0 185 766 A1 wird ein Strahlentherapiegerät beschrieben, das eine Strahlungsquelle umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie einen Strahlungsstrahl abgibt, einen Mehrblattkollimator, der eine Vielzahl von Blättern umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie einen Strahlungsbereich des Strahlungsstrahls begrenzen, und eine Antriebseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens eines der Blätter mit einer Ultraschallwelle bewegt.
Aus der Patentschrift DE 42 03 610 C1 ist ein Konturenkollimator für die Strahlentherapie mit zwei gegenüberliegenden Paketen von jeweils einzeln verschiebbaren Lamellen bekannt, die jeweils zwischen Seitenwangen angeordnet wird, wobei die jeweils gegenüberliegenden Lamellen einzeln durch Federeinrichtungen gegeneinandergedrückt werden und das eine Rückstellvorrichtung vorgesehen ist, um die Lamellen auseinanderzuziehen.
Die Druckschrift DE 102 11 492 A1 beschreibt ein Leaf für einen Multileafkollimator zum Begrenzen eines Bündels energiereicher Strahlen eines Bestrahlungsgeräts, insbesondere für die Konformationsbestrahlung, wobei der Multileafkollimator eine Vielzahl einander gegenüberliegender Leafs aufweist, welche durch Antriebe derart in den Strahlengang bringbar sind, dass dieser bezüglich seiner Kontur entsprechend dem zu bestrahlenden Volumen formbar ist.
Es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lamelle bereitzustellen, deren Haltebereich aus einem anderen Material gefertigt ist als der Kollimationsbereich, wobei die oben genannten Genauigkeitsanforderungen eingehalten werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lamelle zum Kollimieren von Therapiestrahlung, durch einen Kollimator und durch ein Verfahren zum Herstellen einer Lamelle zum Kollimieren von Therapiestrahlung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und in der folgenden Beschreibung aufgeführt.
Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe sowohl in Bezug auf die beanspruchten Vorrichtungen als auch in Bezug auf das beanspruchte Verfahren beschrieben. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche (die beispielsweise auf eine Vorrichtung gerichtet sind) auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module ausgebildet.
Die Erfindung betrifft eine Lamelle zum Kollimieren von Therapiestrahlung. Die Lamelle umfasst einen Kollimationsbereich aus einem ersten Material und einen Haltebereich aus einem zweiten Material. Dabei sind der Kollimationsbereich und der Haltebereich miteinander verpresst. Dabei ist das erste Material zum Kollimieren von Therapiestrahlung ausgebildet. Dabei ist der Haltebereich mit einer Verstelleinrichtung zum Verstellen der Lamelle koppelbar.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Therapiestrahlung eine Röntgenstrahlung. Die Röntgenstrahlung beschreibt elektromagnetische Strahlung mit einer Energie von über 100eV. Die Röntgenstrahlung kann insbesondere für einer Strahlentherapie kollimiert werden. In der Strahlentherapie wird ein Behandlungsbereich eines Untersuchungsobjektes mit ultraharter bzw. ultrahochenergetischer Röntgenstrahlung (>1MeV) bestrahlt. Insbesondere kann der Behandlungsbereich mit einer Röntgenstrahlung mit einer Energie größer oder gleich 6MeV bestrahlt werden.
In einer alternativen Ausführung kann die Therapiestrahlung für die Strahlentherapie eine Partikelstrahlung, insbesondere eine Protonenstrahlung oder eine Schwerionenstrahlung oder eine Alphastrahlung etc., sein.
In der Strahlentherapie können beispielsweise Tumore oder Fersensporn, Tennisellbogen, Schulterschmerzen, Arthrosen der verschiedenen Gelenke, Wirbelkörperhämangiome etc. durch Bestrahlung mit der Therapiestrahlung behandelt werden. Dafür wird das Untersuchungsobjekt, insbesondere ein Patient, in einem Strahlfeld der Therapiestrahlung positioniert. Das Untersuchungsobjekt kann dabei insbesondere ein Mensch oder ein Tier sein. Das Untersuchungsobjekt wird dabei derart positioniert, dass ein zu behandelnder Bereich bzw. ein Behandlungsbereich in dem Strahlfeld angeordnet ist. Das Strahlfeld beschreibt einen mit der Therapiestrahlung bestrahlbaren Bereich in einer Ebene senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung der Therapiestrahlung. Insbesondere beschreibt das Strahlfeld einen bestrahlbaren Bereich auf dem Untersuchungsobjekt bzw. in einer Ebene des Untersuchungsobjektes. Das Strahlfeld ist dabei durch die Ausbreitung der Therapiestrahlung begrenzt. Die Ausbreitung der Therapiestrahlung wird durch einen Strahlengang beschrieben. Eine Projektion des Strahlengangs auf die Ebene des Untersuchungsobjektes kann das Strahlfeld beschreiben. Die Therapiestrahlung wird dabei von einer Quelle ausgesendet. Wenn die Therapiestrahlung eine Röntgenstrahlung ist, ist die Quelle eine Röntgenquelle. Die Röntgenquelle kann insbesondere ein Linearbeschleuniger sein.
Die Lamelle ist dazu ausgebildet, die Therapiestrahlung zu kollimieren. Insbesondere kann die Therapiestrahlung mit mehr als einer Lamelle kollimiert werden. Dafür wird die Lamelle zwischen dem Untersuchungsobjekt und der Quelle angeordnet. Durch das Kollimieren der Therapiestrahlung wird das Strahlfeld mit der Lamelle derart geformt, dass an den Behandlungsbereich angrenzendes Gewebe und/oder Organe, welche innerhalb des Strahlfeldes positioniert sind, durch die Lamelle von der Therapiestrahlung abgeschirmt werden. Mit anderen Worten kann ein bestrahlter Bereich auf dem Untersuchungsobjekt durch Anordnen bzw. Positionieren der Lamelle in dem Strahlengang geformt werden. Mit anderen Worten wird das Strahlfeld durch die wenigstens eine Lamelle auf den bestrahlten Bereich eingeschränkt. Insbesondere wird das Strahlfeld derart eingeschränkt, dass der tatsächlich bestrahlte Bereich dem Behandlungsbereich entspricht. Dieser Schritt wird als „Kollimieren“ bezeichnet.
Beim Kollimieren der Therapiestrahlung durch die Lamelle, wird eine Intensität der Therapiestrahlung beim Durchdringen der Lamelle derart abgeschwächt, dass die Intensität der Therapiestrahlung hinter der Lamelle vernachlässigbar klein ist. Für Röntgenstrahlung sind im IEC 60601-2-1 (2016) Normen für Elektronenbeschleuniger im Bereich von 1MeV bis 50MeV vorgegeben. Insbesondere ist in Absatz 201.10.1.2.103.2.1 a vorgegeben, dass die Intensität der Röntgenstrahlung hinter einer Lamelle bei maximal 2% der Eingangsintensität liegen sollte. In Ausführungen der Erfindung kann die Lamelle derart ausgebildet sein, dass die Intensität der Röntgenstrahlung hinter der Lamelle auf maximal 1% der Eingangsintensität abgeschwächt ist.
„Hinter“ der Lamelle bezieht sich dabei auf die Sicht auf die Lamelle von der Position der Quelle aus. Die Lamelle ist dabei derart angeordnet, dass die Therapiestrahlung die Lamelle wenigstens in einem Teil des Kollimationsbereiches durchdringt. Der Kollimationsbereich der Lamelle ist dafür in Strahlrichtung bzw. Ausbreitungsrichtung der Therapiestrahlung ausgedehnt. Insbesondere wird die Ausdehnung der Lamelle in Strahlrichtung im Folgenden als „Höhe“ der Lamelle bezeichnet. Insbesondere kann der Kollimationsbereich in Strahlrichtung eine Ausdehnung zwischen 5cm und 8cm umfassen. Insbesondere kann die Ausdehnung der Lamelle in Strahlrichtung 5cm, 5,5cm, 6cm, 6,5cm, 7cm, 7,5cm oder 8cm sein. Der Kollimationsbereich der Lamelle ist somit dazu ausgebildet, wenigstens teilweise in dem Strahlengang der Therapiestrahlung angeordnet zu werden.
Senkrecht zur Höhe und damit senkrecht zum Strahlengang kann die Lamelle eine Ausdehnung zwischen 0,5mm und 1cm umfassen. Insbesondere kann die Lamelle senkrecht zur Höhe und senkrecht zum Strahlengang eine Ausdehnung zwischen 1mm und 5mm umfassen. Diese Ausdehnung wird im Folgenden als „Dicke“ der Lamelle bezeichnet. Insbesondere kann die Lamelle zwischen 2mm und 3mm dick sein.
Der Haltebereich ist dazu ausgebildet, mit einer Verstelleinrichtung gekoppelt zu werden. Der Haltebereich und der Kollimationsbereich sind dabei miteinander verbunden, insbesondere miteinander verpresst. Durch ein Verstellen des Haltebereiches mit der Verstelleinrichtung kann der Kollimationsbereich in dem Strahlengang zum Einschränken des Strahlfeldes verstellt bzw. angeordnet bzw. positioniert werden.
Der Kollimationsbereich ist dabei aus dem ersten Material und der Haltebereich aus dem zweiten Material gefertigt. Dabei sind das erste Material und das zweite Material voneinander verschieden. Der Kollimationsbereich und der Haltebereich sind dabei miteinander verpresst. Mit anderen Worten umfasst die Lamelle eine Pressstelle, an welcher der Kollimationsbereich und der Haltebereich miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten umfasst die Lamelle eine Pressstelle zwischen dem Kollimationsbereich und dem Haltebereich. Mit anderen Worten ist an der Pressstelle eine Kontaktfläche des Haltebereiches mit einer Kontaktfläche des Kollimationsbereiches verbunden bzw. verpresst.
Die Pressstelle ist insbesondere derart ausgebildet, dass eine stabile Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Material sichergestellt werden kann. Insbesondere ist die Pressstelle derart ausgebildet, dass keine Eigenspannung bzw. Spannung innerhalb der Lamelle an der Pressstelle des ersten und des zweiten Materials auftritt oder diese minimal ist. Insbesondere ist die Pressstelle derart ausgebildet, dass ein Wärmeeintrag in die Lamelle, beispielsweise durch ein Drahterodieren, zu keiner oder nur geringer (Eigen-)Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Material an der Pressstelle führt. Insbesondere ist die Pressstelle dazu ausgebildet, Spannungen durch unterschiedliche (Wärme-)Ausdehnungskoeffizienten des ersten und des zweiten Materials auszugleichen. Alternativ oder zusätzlich ist die Pressstelle hitzebeständig ausgebildet. Insbesondere ist die Pressstelle derart ausgebildet, dass sie bei einer Drahterosion bei kurzzeitigen Temperaturen von über 1000°C Bestand hat. Alternativ oder zusätzlich ist die Pressstelle ausgebildet, einer Krafteinwirkung von bis zu 30N/mm^2 bei einem Fräsen bzw. Ausfräsen der Lamelle standzuhalten. Insbesondere kann die Pressstelle derart ausgebildet sein, dass sie einer Krafteinwirkung von bis zu 50N/mm^2 standhält.
Das erste und/oder das zweite Material erfüllen dabei wenigstens eines der folgenden Kriterien: Strahlenbeständigkeit (insbesondere bis ca. 250kGy), Einsatztemperatur wenigstens zwischen 15 und 50°C, Eignung zum Drahterodieren (insbesondere ein spezifischer Widerstand kleiner als 100Ωcm), Härte von mindestens 50HV (insbesondere von mindestens 70HV, insbesondere von mindestens 75HV), Zerspanbarkeit, hohe Korrosionsbeständigkeit. Insbesondere können das erste und/oder das zweite Material alle diese Kriterien erfüllen.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch das Verwenden verschiedener Materialien für den Haltebereich und den Kollimationsbereich die Materialkosten der Lamelle minimiert werden können. Insbesondere haben die Erfinder erkannt, dass die Anforderungen an das zweite Material hinsichtlich der Abschwächung der Therapiestrahlung geringer sind als an das erste Material. Insbesondere haben die Erfinder erkannt, dass somit für den Haltebereich als zweites Material ein kostengünstigeres Material gewählt werden kann. Die Erfinder haben außerdem erkannt, dass das zweite Material leichter sein kann als das erste Material. Auf diese Weise kann ein Gewicht der Lamelle reduziert werden. Dies kann insbesondere eine Handhabbarkeit der Lamelle vereinfachen. Die Erfinder haben erkannt, dass durch das Verpressen, auch bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des ersten und des zweiten Materials eine spannungsfreie oder spannungsarme Verbindung an der Pressstelle ausgebildet werden kann. Die Erfinder haben erkannt, dass auch ein Drahterodieren zum Ausschneiden der Lamelle nach dem Verpressen möglich ist. Mit anderen Worten ist die Pressstelle derart ausgebildet, dass keine bzw. nur sehr geringe Spannungen durch das Drahterodieren zum Ausschneiden der Lamelle an der Pressstelle auftreten. Die Erfinder haben erkannt, dass eine derartig ausgebildete Lamelle insbesondere für das Kollimieren einer Therapiestrahlung in Form von Röntgenstrahlung geeignet ist.
Nach einem Aspekt der Erfindung sind das erste und das zweite Material paramagnetisch.
Mit anderen Worten sind das erste und das zweite Material nicht magnetisierbar. Insbesondere ist die magnetische Permeabilität des ersten und des zweiten Materials kleiner als 1,05µ₀. Dabei beschreibt µ₀ die Permeabilität im Vakuum. Mit anderen Worten bedeutet „paramagnetisch“, dass das erste und das zweite Material eine Permeabilität kleiner als 1,05µ₀ aufweisen.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch Verwendung von paramagnetischen Materialien die Lamelle auch in einem Magnet-Resonanz-Tomographie (Akronym: MRT) System verwendet werden kann. Insbesondere wird auf diese Weise eine Strahlentherapie unter Überwachung mittels MRT ermöglicht.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das erste Material Wolfram oder eine Wolfram umfassende Verbindung.
Eine Wolfram umfassende Verbindung wird im Folgenden auch als Wolfram-Verbindung bezeichnet. Die Wolfram-Verbindung umfasst dabei vorteilhafterweise einen Wolframanteil von mindestens 90%. Insbesondere kann die Wolfram-Verbindung einen Wolframanteil von mindestens 95% umfassen.
Insbesondere kann die Wolfram-Verbindung außerdem Nickel umfassen. Insbesondere kann eine Kupfer-Nickel-Verbindung einen „Binder“ bzw. eine „Matrix“ in der Wolfram-Verbindung ausbilden. Alternativ kann eine Eisen-Nickel-Verbindung den Binder bzw. die Matrix ausbilden, wenn die Lamelle nicht paramagnetisch sein muss.
Die Erfinder haben erkannt, dass Wolfram dazu geeignet ist, die Therapiestrahlung, insbesondere die Röntgenstrahlung, in der Strahlentherapie bei sinnvoller räumlicher Ausdehnung, insbesondere sinnvoller Höhe, des Kollimationsbereiches ausreichend abzuschwächen, insbesondere zu kollimieren. Die Erfinder haben erkannt, dass zum Kollimieren der Therapiestrahlung wenigstens das erste Material derart ausgebildet sein muss, dass die Therapiestrahlung beim Durchdringen des ersten Materials ausreichend abgeschwächt wird. Die Erfinder haben erkannt, dass ein Binder aus Kupfer-Nickel die paramagnetischen Anforderungen an die Lamelle in einem MRT erfüllen kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das zweite Material wenigstens ein Material der folgenden Materialien: eine Kupfer-Nickel-Verbindung, Messing, Titan, Stahl, Edelstahl, Bronze, eine Aluminiumlegierung.
Insbesondere kann das zweite Material kostengünstiger sein als das erste Material. Insbesondere ist das zweite Material dazu ausgebildet, mit dem ersten Material verpresst zu werden. Insbesondere kann das zweite Material zerspanbar sein. Insbesondere ist das zweite Material korrosionsbeständig. Insbesondere kann das zweite Material eine Härte von mindestens 50 HV, insbesondere von mindestens 70HV, insbesondere von mindestens 75HV aufweisen.
Die Erfinder haben erkannt, dass das zweite Material keine speziellen Anforderungen bezüglich der Absorptionsfähigkeit der Therapiestrahlung, insbesondere der Röntgenstrahlung, erfüllen muss. Die Erfinder haben erkannt, dass durch Verwenden eines kostengünstigeren zweiten Materials, die Lamelle kostengünstiger herstellbar ist. Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere eine Kupferverbindung wie eine Kupfer-Nickel-Verbindung oder Messing die Anforderungen bezüglich Härte und Kosten erfüllt. Die Erfinder haben erkannt, dass reines Kupfer zu weich ist. Die Erfinder haben erkannt, dass auch Titan und Edelstahl die mechanischen Anforderungen an das zweite Material erfüllen. Die Erfinder haben erkannt, dass eine Bearbeitung des zweiten Materials leichter ist als die des ersten Materials, da das zweite Material insbesondere weniger hart sein kann als das erste Material. Die Erfinder haben erkannt, dass somit ein Herstellungsprozess der Lamelle beschleunigt und vereinfacht werden kann. Die Erfinder haben erkannt, dass ein Fräsen des Haltebereiches aus dem zweiten Material vereinfacht ist im Vergleich zu einem Haltebereich, der aus dem ersten Material hergestellt wird. Die Erfinder haben außerdem erkannt, dass durch Verwenden eines der genannten Materialien als zweites Material, ein Gewicht der Lamelle im Vergleich zu einer Lamelle, die komplett aus Wolfram oder eine Wolfram-Verbindung besteht, reduziert werden kann. Auf diese Weise kann insbesondere eine Handhabbarkeit verbessert werden.
Gemäß der Erfindung sind das erste und das zweite Material heißisostatisch verpresst.
Insbesondere wird die Pressstelle durch heißisostatisches Verpressen ausgebildet. Mit anderen Worten sind das erste und das zweite Material durch heißisostatisches Verpressen miteinander verbunden.
Beim heißisostatischen Verpressen (Akronym: HIP) werden das erste und das zweite Material bei einer Temperatur von bis zu 2000°C und einem Druck zwischen 100MPa und 200MPa verpresst. Insbesondere werden das erste und das zweite Material bei einer Temperatur zwischen 900°C und 1200°C verpresst. Insbesondere kann das heißisostatische Verpressen unter einem Schutzgas erfolgen. Das Schutzgas kann beispielsweise Argon sein.
Die Erfinder haben erkannt, dass mittels heißisostatischen Verpressens eine stabile Pressstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Material, also insbesondere zwischen dem Haltebereich und dem Kollimationsbereich ausgebildet werden kann. Die Erfinder haben erkannt, dass die derart hergestellte Pressstelle sowohl die Anforderungen beim Drahterodieren (Beständigkeit bei Temperaturen über 1000°C) als auch beim Fräsen (Beständigkeit bei einem Krafteinwirkung von bis zu 30N/mm^2, in Ausführungen bei einer Krafteinwirkung von bis zu 50N/mm^2) erfüllen. Die Erfinder haben erkannt, dass die mit heißisostatischem Verpressen hergestellte Pressstelle (Eigen-)Spannungen, die durch die verschiedenen Wärmekoeffizienten bzw. (Wärme-)Ausdehnungskoeffizienten von dem ersten und dem zweiten Material auftreten können, ausgleichen kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist zwischen dem ersten und dem zweiten Material ein Sintermaterial angeordnet. Dabei ist das Sintermaterial dazu ausgebildet, eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Material beim heißisostatischen Verpressen auszubilden.
Insbesondere ist das Sintermaterial ein drittes Material. Insbesondere kann das dritte Material eine Materialzusammensetzung, beispielsweise eine Verbindung, eine Legierung, eine Mischung, eine Schichtung etc. sein. Insbesondere wird die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Material an der Pressstelle durch das Sintermaterial ausgebildet.
Insbesondere ist das Sintermaterial ausgebildet, einen Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem ersten und dem zweiten Material auszugleichen. Insbesondere ist das Sintermaterial dazu ausgebildet, Spannungen bzw. Eigenspannungen zwischen dem ersten und dem zweiten Material auszugleichen.
Das Sintermaterial kann zwischen dem ersten und dem zweiten Material eine Schichtdicke insbesondere zwischen 10mm und 30mm ausbilden.
In Ausführungen der Erfindung kann das Sintermaterial eine Schichtung von verschiedenen Materialien, insbesondere von zwei Materialien, sein. Diese Materialien können eine Kaskade von Wärmeausdehnungskoeffizienten ausbilden. Insbesondere können die Materialien derart ausgebildet sein, dass ihre Wärmeausdehnungskoeffizienten einen feinstufigen Übergang zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des ersten Materials und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des zweiten Materials ausbilden.
Die Erfinder haben erkannt, dass das Sintermaterial als eine „Brücke“ zwischen dem ersten und dem zweiten Material wirken kann. Mit anderen Worten haben die Erfinder erkannt, dass das Sintermaterial als Spannungsausgleich bzw. Ausgleich der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem ersten und zweiten Material wirken kann. Die Erfinder haben außerdem erkannt, dass die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Material insbesondere durch ein weiteres, drittes Material, das Sintermaterial, beim heißisostatischen Verpressen ausgebildet werden kann. Die Erfinder haben erkannt, dass das Sintermaterial als eine Art „Kleber“ zwischen dem ersten und dem zweiten Material ausgebildet sein kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Sintermaterial aus Nickel oder Nickel-Wolfram gebildet.
Mit anderen Worten umfasst das Sintermaterial Nickel oder eine Nickel-Wolfram Verbindung.
Die Erfinder haben erkannt, dass sich das Sintermaterial besonders besonders gut mit einem Material verbindet, wenn beide Materialien wenigstens teilweise dieselben Elemente umfassen. Die Erfinder haben erkannt, dass das Sintermaterial vorteilhafterweise Nickel umfasst, wenn der Binder des ersten Materials Nickel umfasst. Insbesondere kann der Binder dann Kupfer-Nickel oder Eisen-Nickel sein. Die Erfinder haben erkannt, dass auch wenn das Sintermaterial ebenso wir das erste Material Wolfram umfasst, eine besonders stabile Verbindung zwischen dem ersten Material und dem Sintermaterial beim hei-ßisostatischen Verpressen ausgebildet wird.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind das erste und das zweite Material über einen Formschluss miteinander verpresst.
Insbesondere bilden der Haltebereich und der Kollimationsbereich an der Pressstelle einen Formschluss aus. Insbesondere bilden die Kontaktflächen des Haltebereiches und des Kollimationsbereiches den Formschluss aus.
Die Erfinder haben erkannt, dass über den Formschluss eine mechanisch stabile Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Material ausgebildet werden kann. Die Erfinder haben erkannt, dass der Formschluss dabei derart ausgebildet sein kann, dass Spannungen zwischen dem ersten und dem zweiten Material durch den Formschluss aufgenommen werden können.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Formschluss hammerartig oder zapfenartig ausgebildet.
Insbesondere bildet die Kontaktfläche des ersten Materials eine Positivform des Formschlusses aus und die Kontaktfläche des zweiten Materials eine Negativform. Alternativ kann die Kontaktfläche des ersten Materials die Negativform und die Kontaktfläche des zweiten Materials die Positivform ausbilden. Insbesondere sind die Positivform und die Negativform derart ausgebildet, dass sie formschlüssig ineinandergreifen können.
„Zapfenartig“ bedeutet insbesondere, dass die Positivform wenigstens einen zylinderförmigen oder prismaförmigen Stift auf der entsprechenden Kontaktfläche ausbildet. Mit anderen Worten wird die Positivform von wenigstens einem Stift in Form eines Zylinders oder eines geraden Prismas auf der Kontaktfläche gebildet. Mit anderen Worten bildet der Stift eine Querschnittsfläche eines Kreises oder eines Prismas, insbesondere eines Rechteckes, aus. Insbesondere kann der Stift über die gesamte Dicke der Lamelle ausgedehnt sein. Der wenigstens eine Stift ist dabei insbesondere senkrecht auf der entsprechenden Kontaktfläche angeordnet. Insbesondere bildet die andere Kontaktfläche eine entsprechende Vertiefung, die ausgebildet ist, den Stift aufzunehmen, als Negativform aus. Die Vertiefung ist derart ausgebildet, dass der Stift in die Vertiefung gepresst werden kann. Insbesondere kann die Positivform durch mehr als einen Stift ausgebildet werden. Dann bildet die Negativform entsprechend viele Vertiefungen aus. In Ausführungen der Erfindung kann die Negativform wenigstens einen Stift und wenigstens eine Vertiefung und die Positivform entsprechend wenigstens einen entsprechenden Stift und wenigstens eine entsprechende Vertiefung ausbilden.
Der hammerartig ausgebildete Formschluss ist analog zu dem zapfenartig ausgebildeten Formschluss ausgebildet. Im Unterschied zu dem zapfenartigen Formschluss umfasst der wenigstens eine Stift bei dem hammerartigen Formschluss eine Verdickung an dem zu der entsprechenden Kontaktfläche maximal beabstandeten Ende des Stiftes. Die entsprechende Vertiefung wird dabei durch eine Negativform des Stiftes gebildet.
Insbesondere kann der Formschluss beim Verpressen durch ein „Ineinanderschieben“ der Positiv- und der Negativform parallel zu den Kontaktflächen ausgebildet werden. Insbesondere ist dann der wenigstens eine Stift in eine Richtung über die komplette Kontaktfläche der Pressstelle ausgedehnt. Insbesondere ist der wenigstens eine Stift dann über die gesamte Dicke der Lamelle ausgedehnt. Insbesondere sind dann, wenn die Negativform und/oder die Positivform von mehr als einem Stift ausgebildet werden, alle Stifte parallel über die komplette Kontaktfläche ausgedehnt bzw. ausgebildet.
Insbesondere kann der Stift parallel zur Höhe der Lamelle eine Ausdehnung zwischen 0,2cm und 1,5cm aufweisen. Insbesondere kann der Zylinder bzw. das Prisma, das den Stift ausbildet eine Länge zwischen 1cm und 3cm aufweisen. Dabei wird die Länge des Stiftes dadurch definiert, wie weit der Stift über die Kontaktfläche hinausragt.
Die Erfinder haben erkannt, das mit einem zylinderförmigen oder hammerartigen Formschluss eine stabile Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Material bzw. zwischen dem Haltebereich und dem Kollimationsbereich ausgebildet werden kann. Die Erfinder haben insbesondere erkannt, dass insbesondere bei einem hammerartigen Formschluss durch die Verdickung ein „Auseinanderrutschen“ des Haltebereiches und des Kollimationsbereiches verhindert werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Lamelle ein Führungselement. Dabei ist das Führungselement durch das erste und das zweite Material ausgebildet.
Das Führungselement ist insbesondere auf der der Strahlungsquelle zugewandten Seite der Lamelle angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann ein weiteres Führungselement auf der der Strahlungsquelle abgewandten Seite der Lamelle angeordnet sein. Das Führungselement ist dazu ausgebildet, die Lamelle beim Verstellen mit der Verstelleinrichtung zu stabilisieren. Insbesondere verhindert das Führungselement ein Verdrehen bzw. Verkippen der Lamelle relativ zu der Strahlrichtung. Insbesondere wird die Lamelle beim Verstellen des Kollimationsbereiches weiter in das Strahlfeld bzw. den Strahlengang hinein oder weiter aus dem Strahlfeld bzw. dem Strahlengang hinaus entlang des Führungselementes verstellt bzw. bewegt.
Insbesondere kann das Führungselement dazu ausgebildet sein, in einem Führungssystem geführt zu werden. Das Führungssystem umfasst dabei ein Gegenstück zu dem Führungselement. Das Führungssystem kann relativ zu der Quelle der Therapiestrahlung ortsfest sein.
Insbesondere kann das Führungselement als Führungsschiene oder als Führungsleiste ausgebildet sein.
Das Führungselement erstreckt sich wenigstens teilweise über den Kollimationsbereich und wenigstens teilweise den Haltebereich. Insbesondere wird somit das Führungselement aus dem ersten und dem zweiten Material gebildet. Insbesondere kann das Führungselement durch Fräsen ausgebildet werden.
Die Erfinder haben erkannt, dass die Lamelle durch das Führungselement beim Verstellen durch die Verstelleinrichtung stabilisiert werden kann. Die Erfinder haben außerdem erkannt, dass das Führungselement nach dem Verpressen eingefräst werden kann. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass sich das Führungselement nicht durch einen später durchgeführten Verfahrensschritt beim Herstellen der Lamelle verzieht. Die Erfinder haben erkannt, dass auf diese Weise das Führungselement über die Pressstelle hinweg ausgebildet sein kann.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Kollimator. Der Kollimator umfasst eine Mehrzahl von oben beschriebenen Lamellen und eine Verstelleinrichtung. Dabei sind die Lamellen mit ihren Haltebereichen mit der Verstelleinrichtung gekoppelt. Dabei ist die Verstelleinrichtung zum Verstellen jeder Lamelle der Mehrzahl von Lamellen senkrecht zu einer Kontaktfläche des Haltebereiches und des Kollimationsbereiches ausgebildet ist.
Die Mehrzahl von Lamellen umfasst wenigstens zwei Lamellen, die gemäß einem der oben beschriebenen Aspekte ausgebildet sind. In dem Kollimator ist die Mehrzahl von Lamellen nebeneinander angeordnet. Mit anderen Worten sind die Lamellen Seitenfläche an Seitenfläche angeordnet. Dabei ist jede der Lamellen über ihren Haltebereich mit der Verstelleinrichtung gekoppelt. Insbesondere kann jede Lamelle in einer Ebene parallel zu ihrer Seitenfläche mit der Verstelleinrichtung verstellt werden. Insbesondere kann jede Lamelle senkrecht zu den Kontaktflächen des Haltebereiches und des Kollimationsbereiches bzw. senkrecht zu der Pressstelle mit der Verstelleinrichtung verstellt werden.
Eine Seitenfläche der Lamelle wird durch die Höhe der Lamelle definiert und durch das erste und das zweite Material ausgebildet. Mit anderen Worten erstreckt sich die Seitenfläche über den Haltebereich und den Kollimationsbereich. Eine Lamelle umfasst dabei zwei Seitenflächen. Die beiden Seitenflächen einer Lamelle weisen dabei einen Abstand zueinander auf, der der Dicke der Lamelle entspricht.
Gemäß einem optionalen Aspekt der Erfindung kann der Kollimator ein oben beschriebenes Führungssystem umfassen. Insbesondere kann das Führungssystem dazu ausgebildet sein, die Lamellen entlang ihres wenigstens einen Führungselementes zu führen. Insbesondere ist das Führungssystem dazu ausgebildet, ein seitliches Verkippen der Lamellen zu verhindern. Mit anderen Worten stabilisiert das Führungssystem eine Ausrichtung der Lamellen.
Die Erfinder haben erkannt, dass mehrere Lamellen in einem Kollimator angeordnet werden können. Die Erfinder haben erkannt, dass das Strahlfeld durch Verstellen der Lamellen mit der Verstelleinrichtung auf den Behandlungsbereich eingeschränkt werden kann. Die Erfinder haben erkannt, dass dafür der Haltebereich nicht im Strahlengang angeordnet werden muss. Die Erfinder haben erkannt, dass aus diesem Grund das zweite Material die Anforderung bezüglich der Abschwächung der Therapiestrahlung nicht erfüllen muss. Die Erfinder haben erkannt, dass der Haltebereich lediglich eine mechanische Kopplung des Kollimationsbereiches mit der Verstelleinrichtung ausbildet.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer wie oben beschrieben ausgebildeten Lamelle. Das Verfahren umfasst einen Verfahrensschritt eines Verpressens eines ersten Blocks aus dem ersten Material und eines zweiten Blocks aus dem zweiten Material zu einem Kombinationsblock.
Der erste und der zweite Block sind insbesondere quaderförmig oder sichelförmig. Beim Verpressen des ersten und des zweiten Blockes, wird die Pressstelle zwischen den beiden Blöcken ausgebildet. Die Pressstelle wird somit durch eine wenigstens näherungsweise rechteckige Kontaktfläche des ersten Blockes und einer wenigstens näherungsweise rechteckigen Kontaktfläche des zweiten Blockes ausgebildet. Der Kombinationsblock umfasst dabei den über die Pressstelle verbundenen ersten und zweiten Block.
Der erste Block und der zweite Block umfassen wenigstens eine Dicke, die der Dicke der Lamelle entspricht. Mit anderen Worten sind der erste und der zweite Block wenigstens 0,5mm bis 10mm, insbesondere wenigstens 1mm bis 5mm, dick. Insbesondere können der erste und der zweite Block eine Dicke zwischen 2mm und 3mm umfassen. Die Dicke der Blöcke beschreibt eine Ausdehnung parallel zu den Kontaktflächen. Die Kontaktflächen sind somit in eine Richtung wenigstens 0,5mm bis 10mm, insbesondere wenigstens 1mm bis 5mm, ausgedehnt. In Ausführungen können die Kontaktflächen in eine Richtung wenigstens 2mm bis 3mm ausgedehnt sein.
Insbesondere können die wenigstens näherungsweise rechteckigen Kontaktflächen in eine Richtung zwischen 2mm und 40mm ausgedehnt sein. Insbesondere können die wenigstens näherungsweise rechteckigen Kontaktflächen in die darauf senkrechte Richtung zwischen 20mm und 80mm ausgedehnt sein. Insbesondere können die Kontaktflächen des ersten und des zweiten Blocks jeweils eine Fläche von ca. 64mm x 25mm umfassen.
Insbesondere kann erste Block in die Richtung senkrecht zu der Kontaktfläche eine Ausdehnung zwischen 100mm und 180mm umfassen. Insbesondere kann die Ausdehnung des ersten Blocks senkrecht zu der Kontaktfläche ca. 140mm umfassen.
Insbesondere kann zweite Block in die Richtung senkrecht zu der Kontaktfläche eine Ausdehnung zwischen 150mm und 300mm umfassen. Insbesondere kann die Ausdehnung des zweiten Blocks senkrecht zu der Kontaktfläche ca. 230mm umfassen.
Die Erfinder haben erkannt, dass das Verpressen bzw. das Ausbilden der Pressstelle vor einem präzisen Ausformen der Lamelle basierend auf zwei Blöcken erfolgt. Die Erfinder haben erkannt, dass eine durch das Verpressen ausgeübte Kraft eine bereits präzise geformte Lamelle derart verformen würde, dass die Genauigkeitsanforderungen nicht mehr erfüllt werden würden. Die Erfinder haben erkannt, dass dieses Problem gelöst werden kann, indem das erste und das zweite Material verpresst werden, bevor die Lamelle ausgeformt wird. Die Erfinder haben erkannt, dass eine Verformung beim Verpressen der Blöcke im Nachhinein beim Ausformen bzw. Ausschneiden der Lamelle noch ausgeglichen werden kann. Die Erfinder haben außerdem erkannt, dass quaderförmigen oder sichelförmige Blöcke beim Verpressen einfach zu handhaben sind.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren außerdem einen Verfahrensschritt eines Ausschneidens der Lamelle aus dem Kombinationsblock mittels Drahterosion.
Insbesondere wird die Lamelle als „Scheibe“ von dem Kombinationsblock abgeschnitten bzw. ausgeschnitten. Insbesondere ist die „Scheibe“ in dem Kombinationsblock senkrecht zur Pressstelle angeordnet. Insbesondere können beim Ausschneiden die Seitenflächen der Lamelle ausgeformt werden. Die Seitenflächen sind dabei wie oben beschrieben die beiden Flächen der Lamelle, die von dem ersten und dem zweiten Material ausgebildet werden und sich über die Höhe der Lamelle erstrecken. Die Seitenflächen der Lamelle sind beim Kollimieren der Therapiestrahlung parallel zu der Strahlrichtung ausgerichtet.
Insbesondere kann eine Dicke der Lamelle entlang der Höhe variabel ausgebildet sein. Insbesondere kann damit eine Kegelstrahlgeometrie bei der Ausbreitung der Therapiestrahlung berücksichtigt werden. Insbesondere kann diese variable Dicke beim Ausschneiden der Lamelle durch das Ausformen der Seitenflächen ausgebildet werden. Insbesondere kann durch das Ausformen der Seitenflächen die Lamelle derart ausgeformt werden, dass eine Querschnittsfläche eines Querschnitts durch den Kollimationsbereich parallel zu der Pressstelle einer Querschnittsfläche eines Kegelstupfes bzw. einem Trapez entspricht. Insbesondere wird die Dicke der Lamelle dann durch eine maximale und eine minimale Dicke definiert.
Insbesondere kann mehr als eine Lamelle aus dem Kombinationsblock ausgeschnitten bzw. abgeschnitten werden. Insbesondere können scheibenweise zwei oder mehr Lamellen von dem Kombinationsblock abgeschnitten werden. Dabei kann zwischen den Lamellen jeweils eine „Verschnittscheibe“ von dem Kombinationsblock abgeschnitten werden. Auf diese Weise können bei jeder Lamelle die Seitenflächen mittels Drahterosion ausgebildet bzw. ausgeformt werden.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Drahterosion die geforderte Genauigkeit beim Ausschneiden der Lamelle erreicht wird. Die Erfinder haben erkannt, dass durch das Verpressen des ersten und des zweiten Materials vor dem Ausschneiden verhindert wird, dass eine nachträgliche Krafteinwirkung durch ein Fügen bzw. Verpressen des Haltebereiches und des Kollimationsbereiches die Lamelle verformt. Die Erfinder haben erkannt, dass eine wie oben beschrieben ausgebildete Pressstelle beim Drahterodieren mögliche Spannungen durch den Temperatureintrag zwischen den beiden Blöcken bzw. zwischen dem ersten Material und dem zweiten Material aufnehmen kann. Die Pressstelle gewährleistet eine stabile Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Material auch während bzw. nach dem Drahterodieren.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren außerdem einen Verfahrensschritt eines Ausfräsens wenigstens einer Seitenfläche der Lamelle aus dem Kombinationsblock.
Die Seitenfläche ist dabei wie oben beschrieben ausgebildet.
Insbesondere ist die Dicke des Kombinationsblock bei diesem Herstellungsverfahren gleich oder nur wenig größer als die Dicke der Lamelle. Die Dicke des Kombinationsblockes wird durch die Dicke des ersten oder zweiten Blockes vorgegeben. Insbesondere kann die Dicke des Kombinationsblockes gleich oder 5% oder 10% größer sein als die Dicke der Lamelle.
Insbesondere kann beim Fräsen eine Form der Seitenflächen ausgebildet bzw. ausgeformt werden. Insbesondere kann durch das Ausformen der Seitenflächen eine variable Dicke der Lamelle über die Höhe der Lamelle erzeugt werden.
Die Erfinder haben erkannt, dass die Pressstelle auch bei einer Krafteinwirkung durch das Fräsen unverändert stabil ausgebildet bleibt. Mit anderen Worten haben die Erfinder erkannt, dass die Pressstelle auch einer Krafteinwirkung durch das Fräsen Stand hält.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Verpressen des ersten und des zweiten Blockes heißisostatisch durchgeführt. Dabei umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt eines Aufbringens eines Sintermaterials in Pulverform auf einer Kontaktfläche des ersten und des zweiten Blockes.
Das Sintermaterial ist dabei wie oben beschrieben ausgebildet. Insbesondere ist das Sintermaterial ein drittes Material, welches nach dem Verpressen eine Sinterschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Block ausbildet. Die Kontaktfläche bzw. die Kontaktflächen des ersten und des zweiten Blockes sind wie oben beschrieben ausgebildet. Insbesondere bilden der erste und der zweite Block an den Kontaktflächen die Pressstelle des Kombinationsblockes aus.
Vor dem Verpressen ist das Sintermaterial pulverförmig.
Insbesondere wird das Sintermaterial beim heißisostatischen Verpressen mit dem ersten und dem zweiten Material „verbacken“. Dabei wird das Sintermaterial mit dem ersten und dem zweiten Material verschmolzen. Die Pulverform vergrößert dabei eine Oberfläche des Sintermaterials, wodurch das Schmelzen erleichtert wird.
Insbesondere kann das Sintermaterial auf die Kontaktfläche eines der beiden Blöcke aufgetragen werden. Der andere Block kann dann zum Verpressen auf die mit dem Sintermaterial „beschichtete“ Kontaktfläche aufgelegt werden.
Das Sintermaterial wird insbesondere derart aufgetragen, dass es nach dem Verpressen eine zwischen 10mm und 30mm dicke Sinterschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Block ausbildet.
Die Erfinder haben erkannt, dass das Sintermaterial in Pulverform einfach auf die Kontaktfläche eines der beiden Blöcke aufgetragen werden kann. Die Erfinder haben erkannt, dass das Sintermaterial eine stabile Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Block ermöglicht. Die Erfinder haben erkannt, dass das Sintermaterial derart ausgebildet sein kann, dass es Spannungen zwischen dem ersten und dem zweiten Material insbesondere durch den Temperatureintrag bei der Drahterosion aufnehmen bzw. ausgleichen kann. Insbesondere kann das Sintermaterial auch Spannungen durch den Temperatureintrag bei der Verwendung der Lamelle als Kollimator aufnehmen bzw. ausgleichen. Die Erfinder haben erkannt, dass das Sintermaterial dafür nach dem Verpressen vorteilhafterweise eine Sinterschicht von ca. 10mm bis 30mm ausbildet. Die Erfinder haben erkannt, dass das Sintermaterial derart ausgewählt werden kann, dass es eine stabile Verbindung mit dem schwer zu verbindenden ersten Material ausbildet. Die Erfinder haben erkannt, dass auf diese Weise eine Verbindung zwischen zwei normalerweise schwer oder nicht verbindbaren Materialen (erstes und zweites Material) hergestellt werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt das Verpressen über einen Formschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Block. Das Verfahren umfasst dabei außerdem einen Verfahrensschritt eines Ausschneidens einer Positivform des Formschlusses aus einer Kontaktfläche des ersten Blocks und eines Ausschneidens einer Negativform des Formschlusses aus einer Kontaktfläche des zweiten Blocks.
Der Formschluss ist insbesondere wie oben beschrieben ausgebildet. Die Kontaktflächen des ersten und des zweiten Blocks sind insbesondere wie oben beschrieben ausgebildet. Insbesondere bilden die Kontaktflächen nach dem Verpressen die Pressstelle aus.
In einer alternativen Ausführung kann die Positivform aus der Kontaktfläche des zweiten Blocks und die Negativform aus der Kontaktfläche des ersten Blocks ausgeschnitten werden.
Die Formulierung „Ausschneiden der Negativform und der Positivform“ wird gleichbedeutend zu der Formulierung „Ausschneiden des Formschlusses“ verwendet.
Insbesondere können die Positivform und die Negativform mittels Drahterosion aus den jeweiligen Kontaktflächen ausgeschnitten werden. Mit anderen Worten kann das Ausschneiden der Positivform und der Negativform ein Drahterodieren der Positivform und der Negativform umfassen.
Alternativ oder zusätzlich können die Positivform und die Negativform aus den Kontaktflächen ausgefräst werden. Mit anderen Worten kann das Ausschneiden der Positivform und der Negativform ein Fräsen bzw. Ausfräsen der Positivform und der Negativform umfassen. Insbesondere kann während des Fräsens eine Genauigkeit der Positivform und der Negativform regelmäßig kontrolliert werden, um die Genauigkeitsanforderung zu erfüllen.
Insbesondere werden dann in dem Verfahrensschritt des Verpressens der erste und der zweite Block über den Formschluss verpresst. Mit anderen Worten werden die Positivform und die Negativform formschlüssig ineinander gepresst. Insbesondere können beim Verpressen die Blöcke parallel zu ihren Kontaktflächen ineinandergeschoben werden.
Die Erfinder haben erkannt, dass der wie oben beschriebene Formschluss durch Drahterodieren und/oder Fräsen aus den Kontaktflächen des ersten und des zweiten Blockes ausgeschnitten werden kann. Insbesondere haben die Erfinder erkannt, dass mittels Drahterodieren ein präziseres Ausschneiden der Positivform bzw. der Negativform möglich ist als mit Fräsen. Die Erfinder haben erkannt, dass in Ausführungen der Erfindung die Genauigkeit des Fräsens ausreichend sein kann. Die Erfinder haben erkannt, dass ein Ausfräsen des Formschlusses kostengünstiger sein kann als ein Drahterodieren.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren außerdem die Verfahrensschritte eines Ausfräsens wenigstens eines Führungselementes aus dem Kombinationsblock und/oder eines Ausfräsens einer Kontur des Haltebereichs aus dem Kombinationsblock.
Die Führungsleiste ist dabei wie oben beschrieben ausgebildet. Dabei kann das Ausfräsen der Führungsleiste vor dem Ausschneiden der Lamelle aus dem Kombinationsblock erfolgen. Alternativ kann das Ausfräsen der Führungsleiste nach dem Ausschneiden der Lamelle aus dem Kombinationsblock erfolgen.
Die Kontur des Haltebereiches beschreibt eine Ausprägung der Kanten des Haltebereiches, die nicht mit dem Kollimationsbereich in Kontakt stehen. Insbesondere beschreibt die Kontur eine Kontur der Seitenfläche der Lamelle im Haltebereich.
Insbesondere ist die Kontur derart ausgebildet, dass der Haltebereich mit der Verstelleinrichtung koppelbar ist. Insbesondere kann die Kontur des Haltebereiches einen Steg ausbilden, mit dem der Haltebereich mit der Verstelleinrichtung koppelbar ist.
Insbesondere kann die Kontur derart ausgebildet sein, dass das Haltebereich möglichst gewichtssparend ausgebildet ist. Insbesondere kann der Haltebereich Aussparungen in dem durch den Haltebereich ausgebildeten Bereich der Seitenfläche der Lamelle umfassen. Mit anderen Worten kann die Kontur wenigstens eine Aussparung umfassen.
Insbesondere kann der Verfahrensschritt des Ausfräsens der Kontur des Haltebereichs vor dem Ausschneiden oder Ausfräsen der Lamelle bzw. der Seitenfläche der Lamelle aus dem Kombinationsblock ausgeführt werden. Alternativ kann der Verfahrensschritt des Ausfräsens der Kontur des Haltebereichs nach dem Ausschneiden oder Ausfräsen der Lamelle bzw. der Seitenfläche der Lamelle aus dem Kombinationsblock erfolgen. Alternativ kann die Kontur des Haltebereichs teilweise vor und teilweise nach dem Ausschneiden der Lamelle aus dem Kombinationsblock erfolgen.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch das Ausfräsen des Führungselementes und/oder der Kontur des Haltebereiches vor dem Ausschneiden der Lamelle aus dem Kombinationsblock ein Verziehen bzw. Verformen der Lamelle verhindert werden kann.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden klarer und verständlicher im Zusammenhang mit folgenden Figuren und ihren Beschreibungen. Dabei sollen die Figuren und Beschreibungen die Erfindung und ihre Ausführungsformen in keiner Weise einschränken.
In verschiedenen Figuren sind gleiche Komponenten mit korrespondierenden Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstabsgetreu.
Es zeigen

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lamelle zum Kollimieren von Therapiestrahlung,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lamelle zum Kollimieren von Therapiestrahlung,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Lamelle zum Kollimieren von Therapiestrahlung,
4 ein Ausführungsbeispiel eines Kollimators,
5 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer Lamelle zum Kollimieren von Therapiestrahlung.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lamelle 1 zum Kollimieren von Therapiestrahlung.
Die Lamelle 1 umfasst einen Haltebereich 12 und einen Kollimationsbereich 11. Der Haltebereich 12 und der Kollimationsbereich 11 sind über eine Pressstelle 13 miteinander verbunden. Mit anderen Worten sind der Haltebereich 12 und der Kollimationsbereich 11 miteinander verpresst.
Die Lamelle 1 kann für eine Strahlentherapie in einem Strahlengang einer Therapiestrahlung angeordnet werden. Die Therapiestrahlung kann dabei in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung eine Röntgenstrahlung sein. In alternativen Ausführungen kann die Therapiestrahlung eine Partikelstrahlung sein. Der Strahlengang beschreibt dabei eine Ausbreitung der Therapiestrahlung. Der Strahlengang begrenzt ein Strahlfeld. Das Strahlfeld beschreibt dabei einen Bereich in einer Ebene, in welchem sich die Therapiestrahlung ausbreitet, bzw. den die Therapiestrahlung bestrahlt. In der Strahlentherapie wird ein Behandlungsbereich eines Untersuchungsobjektes mit der Therapiestrahlung bestrahlt. In der Strahlentherapie mit Röntgenstrahlung als Therapiestrahlung wird typischerweise ultraharte Röntgenstrahlung (>1MeV) genutzt. Insbesondere kann eine Röntgenstrahlung mit einer Energie von größer oder gleich 6MeV genutzt werden. Um sicherzustellen, dass lediglich der Behandlungsbereich mit der Therapiestrahlung bestrahlt wird, wird das Strahlfeld durch Kollimation der Therapiestrahlung mit wenigstens einer Lamelle 1 eingeschränkt. Insbesondere kann die Lamelle 1 dabei in einem Kollimator 2 als Teil einer Mehrzahl von Lamellen 1 angeordnet werden, wie in 4 dargestellt. In der dargestellten Ausrichtung der Lamelle 1 ist eine Quelle der Therapiestrahlung, insbesondere eine Röntgenquelle, oberhalb der Lamelle 1 angeordnet. Das Untersuchungsobjekt ist unterhalb der Lamelle 1 angeordnet. Die Therapiestrahlung durchdringt die Lamelle 1 parallel zu ihrer Höhe. In der dargestellten Ausrichtung durchdringt die Therapiestrahlung die Lamelle 1 von oben nach unten. Die 1 zeigt eine Aufsicht auf eine Seitenfläche der Lamelle 1. Eine Dicke der Lamelle 1 beschreibt dabei eine Ausdehnung der Lamelle 1 in die Bildebene hinein. Die Lamelle 1 kann eine Dicke zwischen 0,5mm und 10mm umfassen. Insbesondere kann die Lamelle 1 eine Dicke zwischen 1mm und 5mm umfassen. Insbesondere kann die Lamelle 1 eine Dicke zwischen 2mm und 3mm umfassen. Insbesondere kann die Dicke der Lamelle 1 über die Höhe variieren. Insbesondere kann die Lamelle 1 an einem oberen Rand der Seitenfläche dünner sein als an einem unteren Rand. Dabei bezieht sich „oben“ und „unten“ auf die Darstellung gemäß 1. Mit anderen Worten kann ein Querschnitt senkrecht zur Bildebene durch die Lamelle 1 ein Querschnitt eines Kegelstumpfes bzw. ein Trapez sein. Insbesondere wird die Dicke der Lamelle 1 dann durch eine maximale und eine minimale Dicke definiert.
Der Kollimationsbereich 11 ist aus einem ersten Material gefertigt. Das erste Material ist dabei zum Kollimieren der Therapiestrahlung, insbesondere von Röntgenstrahlung, ausgebildet. Mit anderen Worten ist das erste Material dazu ausgebildet, eine Intensität der Therapiestrahlung derart abzuschwächen, dass die Intensität der Therapiestrahlung nach dem Durchdringen des Kollimationsbereiches 11 vernachlässigbar ist. Insbesondere kann, wenn die Therapiestrahlung eine Röntgenstrahlung ist, die Intensität der Röntgenstrahlung durch das Durchdringen der Lamelle 1 auf maximal 2% der einfallenden Intensität abgeschwächt werden. In Ausführungen der Erfindung kann die Intensität der Röntgenstrahlung durch das Durchdringen der Lamelle 1 auf maximal 1% der einfallenden Intensität abgeschwächt werden.
In Ausführungen der Erfindung kann das erste Material insbesondere Wolfram oder eine Wolfram umfassende Verbindung bzw. Wolfram-Verbindung sein. Die Wolfram umfassende Verbindung umfasst dabei einen Wolfram-Anteil von wenigstens 90%. Die Wolfram umfassende Verbindung umfasst dabei insbesondere einen Wolfram-Anteil von wenigstens 95%. Die Wolfram umfassende Verbindung umfasst außerdem einen Binder bzw. eine Matrix.
Der Binder kann insbesondere Eisen-Nickel oder Kupfer-Nickel sein.
Der Haltebereich 12 ist dazu ausgebildet, mit einer Verstelleinrichtung koppelbar zu sein. Insbesondere ist der Haltebereich 12 über einen Steg 121 mit der Verstelleinrichtung koppelbar. Der Steg 121 kann dabei auf einer beliebigen Höhe der Lamelle 1 ausgebildet sein. Insbesondere kann der Steg 121 bei verschiedenen Lamellen 1 in einem Kollimator 2 gemäß 4 auf unterschiedlichen Höhen ausgebildet sein, um ein leichtes bzw. einfaches Verstellen zu ermöglichen. Insbesondere kann auf diese Weise vermieden werden, dass sich die Lamellen 1 in dem Kollimator 2 beim Verstellen mit der Verstelleinrichtung gegenseitig behindern. Der Haltebereich 12 kann wenigstens eine Aussparung 122 umfassen. Durch die Aussparung 122 kann ein Gewicht des Haltebereiches 12 reduziert werden. Insbesondere kann das Gewicht reduziert werden, ohne eine Stabilität des Haltebereiches 12 zu beeinträchtigen. Insbesondere kann eine Kontur des Haltebereiches 12 durch den Steg 121 und/oder die wenigstens eine Aussparung 122 definiert sein. Der Haltebereich 12 ist aus einem zweiten Material gefertigt. Das zweite Material kann in Ausführungen der Erfindung insbesondere wenigstens eines der folgenden Materialien umfassen: eine Kupfer-Nickel-Verbindung, Messing, Stahl, Edelstahl, Titan, Bronze, eine Aluminiumlegierung.
Das erste und das zweite Material können in Ausführungen der Erfindung paramagnetisch sein. Insbesondere ist die magnetische Permeabilität des ersten und des zweiten Materials dann kleiner als 1,05µ₀. Insbesondere kann dann der Binder des Kollimationsbereiches 11 Kupfer-Nickel sein.
Das erste und/oder das zweite Material können in Ausführungen der Erfindung wenigstens eines der folgenden Kriterien erfüllen: Strahlenbeständigkeit (insbesondere bis ca. 250kGy), Einsatztemperatur wenigstens zwischen 15 und 50°C, Eignung zum Drahterodieren (insbesondere ein spezifischer Widerstand kleiner als 100Ωcm), Härte von mindestens 50HV (insbesondere von mindestens 70HV oder 75HV), Zerspanbarkeit, hohe Korrosionsbeständigkeit. Insbesondere können das erste und/oder das zweite Material alle diese Kriterien erfüllen.
Der Kollimationsbereich 11 und der Haltebereich 12 bzw. das erste und das zweite Material sind miteinander verpresst bzw. verbunden. Insbesondere ist eine Kontaktfläche des Kollimationsbereiches 11 mit einer Kontaktfläche des Haltebereiches 12 verpresst. Insbesondere sind der Kollimationsbereich 11 und der Haltebereich 12 an der Pressstelle 13 miteinander verpresst.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite Material bzw. der Kollimationsbereich 11 und der Haltebereich 12 heißisostatisch miteinander verpresst. Insbesondere werden beim heißisostatischen Verpressen das erste und das zweite Material bei einer Temperatur von bis zu 2000°C und einem Druck zwischen 100MPa und 200MPa verpresst. Insbesondere werden das erste und das zweite Material bei einer Temperatur zwischen 900°C und 1200°C verpresst.
In Ausführungen der Erfindung kann an der Pressstelle 13 zwischen dem ersten und dem zweiten Material ein Sintermaterial angeordnet sein. Das Sintermaterial ist dabei dazu ausgebildet, beim heißisostatischen Verpressen eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Material auszubilden. Das Sintermaterial ist dabei nach dem heißisostatischen Verpressen mit dem ersten und dem zweiten Material „verbacken“. Das Sintermaterial kann insbesondere eine Sinterschicht mit einer Dicke von 10mm bis 30mm zwischen dem ersten und dem zweiten Material ausbilden. Das Sintermaterial ist dabei ein drittes Material.
In Ausführungen der Erfindung ist das Sintermaterial aus Nickel oder Nickel-Wolfram. Insbesondere umfasst das Sintermaterial wenigstens einen Bestandteil des ersten Materials. Insbesondere kann dann eine besonders stabile Verbindung zwischen dem Sintermaterial und dem ersten Material ausgebildet werden.
In Ausführungen der Erfindung kann die Lamelle 1 wenigstens ein Führungselement 15 umfassen. Das Führungselement 15 kann an dem oberen Rand oder an dem unteren Rand der Lamelle 1 bzw. der Seitenfläche der Lamelle 1 angeordnet sein. Insbesondere kann ein Führungselement 15 an dem oberen Rand und ein Führungselement 15 an dem unteren Rand der Seitenfläche angeordnet sein. Das wenigstens eine Führungselement 15 kann eine Führungsleiste oder eine Führungsschiene sein. Das Führungselement 15 ist dazu ausgebildet ein Verkippen der Lamelle 1 beim Verstellen der Lamelle 1 mit der Verstelleinrichtung zu verhindern. Insbesondere kann die Lamelle 1 entlang des wenigstens einen Führungselementes 15 verstellt werden. Das Führungselement 15 wird dabei durch das erste und das zweite Material ausgebildet. Mit anderen Worten erstreckt sich das wenigstens eine Führungselement 15 wenigstens teilweise über den Haltebereich 12 und wenigstens teilweise über den Kollimationsbereich 11. Insbesondere kann das wenigstens eine Führungselement 15 in das erste und das zweite Material gefräst sein. Mit anderen Worten kann das Führungselement 15 aus dem ersten und dem zweiten Material ausgefräst sein.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lamelle 1 zum Kollimieren von Therapiestrahlung.
Die Lamelle 1 ist analog zu der Lamelle gemäß 1 ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich zu der Pressstelle 13 gemäß 1 bildet die Pressstelle 13 gemäß 2 einen Formschluss 14` aus. Mit anderen Worten sind das erste und das zweite Material bzw. der Kollimationsbereich 11 und der Haltebereich 12 über einen Formschluss 14` miteinander verbunden bzw. verpresst. Dabei bildet der Kollimationsbereich 11 eine Positivform des Formschlusses 14` und der Haltebereich 12 eine Negativform des Formschlusses aus. Alternativ kann der Kollimationsbereich 11 die Negativform und der Haltebereich 12 die Positivform ausbilden. Die Negativform und die Positivform sind dabei formschlüssig miteinander verpresst.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Formschluss 14` zapfenartig ausgebildet. Insbesondere bildet die Positivform prismaförmige Stifte aus, die mit entsprechenden Vertiefungen in der Negativform verpresst sind.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Lamelle 1 zum Kollimieren von Therapiestrahlung.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ausgebildet. Alternativ zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der Formschluss 14'' hammerartig ausgebildet. Insbesondere bilden dabei die Stifte des Formschlusses 14'' eine Verdickung an einem zu der entsprechenden Kontaktfläche beabstandeten Ende aus. Der Formschluss 14'' kann dabei durch ein seitliches Ineinanderschieben der Positivform und der Negativform beim Verpressen S1 des ersten und des zweiten Materials ausgebildet werden.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kollimators 2.
Der Kollimator 2 umfasst eine Mehrzahl von Lamellen 1. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Kollimator 2 Lamellen 1, die gemäß des dritten Ausführungsbeispiels ausgebildet sind. Alternativ kann der Kollimator 1 auch andere Ausführungen der erfindungsgemäßen Lamelle 1 umfassen. Jede der Lamellen 1 ist mit einem Steg 121 mit einer Verstelleinrichtung gekoppelt. Dabei können die Lamellen 1 gemäß der mit dem Doppelpfeil dargestellten Richtung verstellt werden. Die Stege 121 der verschiedenen Lamellen 1 sind dabei auf verschiedenen Höhen an der entsprechenden Lamelle 1 angeordnet. Insbesondere kann auf diese Weise das Verstellen der Lamellen 1 vereinfacht werden. Insbesondere kann auf diese Weise verhindert werden, dass sich die Lamellen 1 beim Verstellen gegenseitig behindern.
Der Kollimator 2 umfasst außerdem ein Führungssystem 21. Die Lamellen 1 können mit dem Führungssystem 21 beim Verstellen stabilisiert werden. Insbesondere werden die Lamellen 1 dabei entlang ihrer Führungselemente 15 in dem Führungssystem 21 geführt. Insbesondere kann auf diese Weise ein seitliches Verkippen der Lamellen 1 verhindert werden.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer Lamelle 1 zum Kollimieren von Therapiestrahlung.
Insbesondere ist ein Verfahren zur Herstellung einer Lamelle 1 gemäß der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 dargestellt.
Die gestrichelt dargestellten Verfahrensschritte sind optionale Verfahrensschritte, die in Abhängigkeit der Eigenschaften der hergestellten Lamelle 1 von dem Verfahren umfasst sein können.
Das Verfahren umfasst einen Verfahrensschritt eines Verpressens S1 eines ersten Blocks aus dem ersten Material und eines zweiten Blocks aus dem zweiten Material. Die Blöcke werden dabei zu einem Kombinationsblock verpresst bzw. verbunden.
Beim Verpressen S1 wird die Pressstelle 13 zwischen dem ersten und dem zweiten Block ausgebildet. Der erste und der zweite Block sind dabei insbesondere quaderförmig oder sichelförmig. Jeder der Blöcke umfasst dabei eine Dicke, die wenigstens der (maximalen) Dicke der Lamelle 1 entspricht. Beim Verpressen S1 werden jeweils eine Kontaktfläche des ersten Blockes mit einer Kontaktfläche des zweiten Blockes verpresst. Die Kontaktflächen können dabei rechteckig ausgebildet sein. Insbesondere können die rechteckigen Kontaktflächen in eine Richtung zwischen 2mm und 40mm ausgedehnt sein. Insbesondere können die rechteckigen Kontaktflächen in die darauf senkrechte Richtung zwischen 20mm und 80mm ausgedehnt sein. Insbesondere können die Kontaktflächen jeweils eine Fläche von ca. 64mm x 25mm umfassen.
Insbesondere kann der erste Block in die Richtung senkrecht zu der Kontaktfläche eine Ausdehnung zwischen 100mm und 180mm umfassen. Insbesondere kann die Ausdehnung des ersten Blocks senkrecht zu der Kontaktfläche ca. 140mm umfassen.
Insbesondere kann zweite Block in die Richtung senkrecht zu der Kontaktfläche eine Ausdehnung zwischen 150mm und 300mm umfassen. Insbesondere kann die Ausdehnung des zweiten Blocks senkrecht zu der Kontaktfläche ca. 230mm umfassen.
Das Verfahren umfasst einen optionalen Verfahrensschritt eines Ausschneidens S2a der Lamelle 1 aus dem Kombinationsblock mittels Drahterosion.
Insbesondere werden beim Ausschneiden S2a der Lamelle 1 aus dem Kombinationsblock mittels Drahterosion die Seitenflächen der Lamelle 1 ausgeformt.
In Ausführungen der Erfindung kann mehr als eine Lamelle 1 in dem Verfahrensschritt des Ausschneidens S2a aus dem Kombinationsblock ausgeschnitten werden.
Alternativ zu dem Verfahrensschritt des Ausschneidens S2a der Lamelle 1 mittels Drahterosion kann das Verfahren optional einen Verfahrensschritt eines Ausfräsens S2b wenigstens einer Seitenfläche der Lamelle 1 aus dem Kombinationsblock umfassen.
Insbesondere können in dem Verfahrensschritt beide Seitenflächen der Lamelle 1 aus dem Kombinationsblock ausgefräst werden. Mit anderen Worten kann durch das Ausfräsen S2b der Seitenfläche die Seitenfläche der Lamelle 1 ausgeformt werden. Insbesondere ist die Formulierung „die Seitenfläche wird aus dem Kombinationsblock ausgefräst“ gleichbedeutend zu der Formulierung „die Lamelle 1 wird aus dem Kombinationsblock ausgefräst“. Insbesondere entspricht die Dicke des Kombinationsblockes der (maximalen) Dicke der Lamelle 1. Alternativ ist der Kombinationsblock nur wenig, insbesondere maximal 10% dicker als die Lamelle.
In einem optionalen Verfahrensschritt eines Ausfräsens S5 wenigstens eines Führungselementes 15 kann das wenigstens eine Führungselement 15 vor dem Ausschneiden S2a oder dem Ausfräsen S2b der Lamelle 1 aus dem Kombinationsblock ausgefräst werden. Insbesondere wird das wenigstens eine Führungselement 15 parallel zu der Seitenfläche der Lamelle 1 ausgefräst. Das wenigstens eine Führungselement 15 ist dabei wie in der Beschreibung zu den 1 und 4 ausgebildet.
Alternativ kann der Verfahrensschritt des Ausfräsens S5 des wenigstens einen Führungselementes 15 nach dem optionalen Verfahrensschritt des Ausfräsens S2b wenigstens einer Seitenfläche der Lamelle 1 ausgeführt werden.
Das Verfahren umfasst außerdem einen optionalen Verfahrensschritt eines Ausfräsens S6 einer Kontur des Haltebereiches 12 aus dem Kombinationsblock.
Insbesondere werden dabei der Steg 121 und die wenigstens eine Aussparung 122 des Haltebereiches 12 ausgefräst. Insbesondere wird somit die Kontur des Haltebereiches 12 in dem Bereich des Kombinationsblockes ausgefräst, der durch das zweite Material ausgebildet wird. Der Verfahrensschritt des Ausfräsens S6 der Kontur des Haltebereiches 12 kann vor oder nach dem Ausfräsen S5 des wenigstens einen Führungselementes 15 ausgeführt werden.
Insbesondere kann der Verfahrensschritt des Ausfräsens S6 der Kontur des Haltebereiches 12 vor dem Ausschneiden S2a der Lamelle bzw. dem Ausfräsen S2b der wenigstens einen Seitenfläche der Lamelle 1 ausgeführt werden. Alternativ kann die Kontur des Haltebereiches 12 aus der bereits abgeschnittenen bzw. ausgefrästen Lamelle 1 ausgefräst werden. Mit anderen Worten kann der Verfahrensschritt des Ausfräsens S6 der Kontur des Haltebereichs 12 nach dem Verfahrensschritt des Ausschneidens S2a der Lamelle bzw. des Ausfräsens S2b der wenigstens einen Seitenfläche der Lamelle 1 ausgeführt werden. Alternativ kann der Verfahrensschritt des Ausfräsens S6 der Kontur des Haltebereiches 12 teilweise vor und teilweise nach dem Verfahrensschritt des Ausschneidens S2a der Lamelle bzw. des Ausfräsens S2b der wenigstens einen Seitenfläche der Lamelle 1 ausgeführt werden. Beispielsweise kann der Steg 121 vorher ausgefräst werden und die wenigstens eine Aussparung 122 danach.
Das Verfahren umfasst einen weiteren optionalen Verfahrensschritt eines Aufbringens S3 eines Sintermaterials auf einer Kontaktfläche einer der beiden Blöcke. Der Verfahrensschritt des Aufbringens S3 des Sintermaterials wird insbesondere dann ausgeführt, wenn der Verfahrensschritt des Verpressens S1 ein heißisostatisches Verpressen umfasst. Dabei sind das Sintermaterial und die Kontaktflächen wie in der Beschreibung zu 1 ausgebildet. Beim heißisostatischen Verpressen werden der erste und der zweite Block bei einer Temperatur von bis zu 2000°C und einem Druck zwischen 100MPa und 200MPa an den Kontaktflächen aufeinandergepresst. Insbesondere werden der erste und der zweite Block bei einer Temperatur zwischen 900°C und 1200°C verpresst. Insbesondere wird dabei der Kombinationsblock hergestellt. Zwischen den Kontaktflächen ist dabei das Sintermaterial aufgebracht. Beim heißisostatischen Verpressen schmilzt das Sintermaterial und bildet so eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Block aus. Nach dem heißisostatischen Verpressen bildet das Sintermaterial eine Sinterschicht mit einer Dicke zwischen 10mm und 30mm zwischen dem ersten und dem zweiten Block aus. Insbesondere können der erste und der zweite Block und das Sintermaterial beim Verpressen S1 in einem Behälter, insbesondere in einem Stahlbehälter, angeordnet sein. Insbesondere wird der Behälter durch Ausüben eines Drucks zwischen 100MPa und 200MPa komprimiert. Insbesondere kann der Behälter nach dem Verpressen S1 von dem Kombinationsblock entfernt werden. Der Druck kann insbesondere unter Argon Atmosphäre ausgeübt werden. Insbesondere kann der Druck durch Kompression von Argon zu einem Superfluid ausgeübt werden.
Das Verfahren umfasst außerdem die optionalen Verfahrensschritte eines Ausschneidens S4.1 einer Positivform eines Formschlusses 14', 14'' aus der Kontaktfläche des ersten Blockes und eines Ausschneidens S4.2 einer Negativform des Formschlusses 14', 14'' aus der Kontaktfläche des zweiten Blocks. Diese Verfahrensschritte werden dann ausgeführt, wenn das Verpressen S1 ein Verpressen des ersten und des zweiten Blocks über einen Formschluss 14', 14'' umfasst.
Alternativ kann die Negativform aus der Kontaktfläche des ersten Blockes und die Positivform aus der Kontaktfläche des zweiten Blockes ausgeschnitten werden.
Der Formschluss 14' 14'' ist dabei gemäß der Beschreibung zu den 2 und 3 ausgebildet. Insbesondere ist der Formschluss 14', 14'' zapfenartig oder hammerartig ausgebildet.
Beim Ausschneiden S4.1, S4.2 der Positivform und der Negativform können die Positivform und die Negativform mittels Drahterodieren aus den entsprechenden Kontaktflächen des ersten bzw. zweiten Blocks ausgeschnitten werden.
Alternativ können beim Ausschneiden S4.1, S4.2 der Positivform und der Negativform die Positivform und die Negativform aus den entsprechenden Kontaktflächen des ersten bzw. des zweiten Blockes ausgefräst werden.
Wo noch nicht explizit geschehen, jedoch sinnvoll und im Sinne der Erfindung, können einzelne Ausführungsbeispiele, einzelne ihrer Teilaspekte oder Merkmale miteinander kombiniert bzw. ausgetauscht werden, ohne den Rahmen der hiesigen Erfindung zu verlassen. Mit Bezug zu einem Ausführungsbeispiel beschriebene Vorteile der Erfindung treffen ohne explizite Nennung, wo übertragbar, auch auf andere Ausführungsbeispiele zu.

Claims

Lamelle (1) zum Kollimieren von Therapiestrahlung umfassend - einen Kollimationsbereich (11) aus einem ersten Material und - einen Haltebereich (12) aus einem zweiten Material, wobei der Kollimationsbereich (11) und der Haltebereich (12) miteinander verpresst sind, wobei das erste Material zum Kollimieren von Therapiestrahlung ausgebildet ist, wobei der Haltebereich (12) mit einer Verstelleinrichtung zum Verstellen der Lamelle (1) koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Material heißisostatisch verpresst sind.
Lamelle (1) nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Material paramagnetisch sind.
Lamelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Material Wolfram oder eine Wolfram umfassende Verbindung ist.
Lamelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Material wenigstens ein Material der folgenden Materialien umfasst: eine Kupfer-Nickel-Verbindung, Messing, Titan, Stahl, Edelstahl, Bronze, eine Aluminiumlegierung.
Lamelle (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Material ein Sintermaterial angeordnet ist, wobei das Sintermaterial dazu ausgebildet ist, eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Material beim heißisostatischen Verpressen auszubilden.
Lamelle (1) nach Anspruch 5, wobei das Sintermaterial insbesondere aus Nickel oder Nickel-Wolfram gebildet wird.
Lamelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und das zweite Material über einen Formschluss (14` 14") miteinander verpresst sind.
Lamelle (1) nach Anspruch 7, wobei der Formschluss (14`, 14") zapfenartig oder hammerartig ausgebildet ist.
Lamelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Führungselement (15), wobei das Führungselement (15) durch das erste und das zweite Material ausgebildet ist.
Kollimator (2) umfassend eine Mehrzahl von Lamellen (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 und eine Verstelleinrichtung, wobei die Lamellen (1) mit ihren Haltebereichen (12) mit der Verstelleinrichtung gekoppelt sind, wobei die Verstelleinrichtung zum Verstellen jeder Lamelle (1) der Mehrzahl von Lamellen (1) senkrecht zu einer Kontaktfläche des Haltebereiches (12) und des Kollimationsbereiches (11) ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Lamelle (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 umfassend folgende Verfahrensschritte: - Verpressen (S1) eines ersten Blocks aus dem ersten Material und eines zweiten Blocks aus dem zweiten Material zu einem Kombinationsblock.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Verfahren außerdem folgenden Verfahrensschritt umfasst: - Ausschneiden (S2a) der Lamelle (1) aus dem Kombinationsblock mittels Drahterosion.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Verfahren außerdem folgenden Verfahrensschritt umfasst: - Ausfräsen (S2b) wenigstens einer Seitenfläche der Lamelle (1) aus dem Kombinationsblock.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Verpressen des ersten und des zweiten Blockes hei-ßisostatisch durchgeführt wird, wobei das Verfahren außerdem folgenden Verfahrensschritt umfasst: - Aufbringen (S3) eines Sintermaterials in Pulverform auf einer Kontaktfläche des ersten und des zweiten Blockes.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Verpressen über einen Formschluss (14', 14") zwischen dem ersten und dem zweiten Block erfolgt, außerdem umfassend folgenden Verfahrensschritt: - Ausschneiden (S4.1) einer Positivform des Formschlusses (14`, 14") aus einer Kontaktfläche des ersten Blocks, - Ausschneiden (S4.2) einer Negativform des Formschlusses (14`, 14") aus einer Kontaktfläche des zweiten Blocks.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, außerdem umfassend: - Ausfräsen (S5) wenigstens eines Führungselementes (15) aus dem Kombinationsblock, und/oder - Ausfräsen (S6) einer Kontur des Haltebereichs (12) aus dem Kombinationsblock.