DE10210703A1

DE10210703A1 - Anordnung zur Erzeugung eines Bilds aus hochenergetischer Strahlung

Info

Publication number: DE10210703A1
Application number: DE10210703A
Authority: DE
Inventors: Andres Sommer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-13
Also published as: DE10210703B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung eines Bilds auch hochenergetischer Strahlung (P). Zur Verbesserung der Qualität des Bilds wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß an einer einer Strahlenquelle (1) abgewandten Rückseite einer Szintillatorschicht (2) ein Kollimator (3) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Anordnung kommt z. B. bei Geräten zur Strahlentherapie zum Einsatz, um das Strahlenbündel genau auf den zu behandelnden Bereich zu richten. Ein derartiges Gerät zur Strahlentherapie ist z. B. aus dem Datenblatt der Firma Siemens "Primus A91004-M2630-E764-01-4A00" bekannt.
Bei der bisher bekannten Anordnung durchdringt die hochenergetische Strahlung den zu bestrahlenden Bereich des Patienten und trifft dann auf eine aus einem Szintillatormaterial hergestellte Schicht auf. In dieser Schicht wird die hochenergetische Strahlung z. T. in Licht umgewandelt. Das Licht wird über einen Umlenkspiegel auf eine außerhalb des Wirkbereichs der hochenergetischen Strahlung befindliche Einrichtung zur Umwandlung des sichtbaren Lichts in ein Bild geworfen.
Die mit der bisherigen Anordnung erzeugten Bilder sind nicht besonders konturscharf. Die Qualität der Bilder erlaubt es mitunter nicht, die zur Strahlentherapie eingestrahlten hochenergetischen Strahlenbündel mit der erforderlichen Genauigkeit auf z. B. tumorbefallenes Gewebe zu richten. Es kommt mitunter unerwünschterweise zur Zerstörung von gesundem Gewebe.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Anordnung angegeben werden, mit der aus hochenergetischer Strahlung ein möglichst konturscharfes Bild erzeugt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7.
Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, daß an einer der Strahlenquelle abgewandten Rückseite der Szintillatorschicht ein Kollimator vorgesehen ist. - Diese Maßnahme ermöglicht auf überraschend einfache Weise die Erzeugung eines konturscharfen Bilds.
Zweckmäßigerweise ist die Szintillatorschicht aus einer Keramik hergestellt, die vorzugsweise als wesentliche Komponenten Yttrium und/oder Gadolinium enthält. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung einer Gadoliniumoxisul-fidkeramik erwiesen, welche mit Europium als Leuchtstoff dotiert ist. Die vorgeschlagene Keramik ist besonders stabil gegen Umwelteinflüsse. Sie weist hervorragende Leuchteigenschaften auf.
Nach einer Ausgestaltung weist ein vom Kollimator gebildetes Gitter einen Gitterabstand vom 0,4 mm bis 2,0 mm, vorzugsweise 0,6 mm, auf. Zweckmäßigerweise weist der Kollimator in Strahlungsrichtung eine Dicke auf, die mindestens dem dreifachen Gitterabstand entspricht. Der Gitterabstand bestimmt die zu erreichende Auflösung. Je feiner der Gitterabstand gewählt wird, desto besser ist die mögliche Auflösung.
Es hat sich weiter als zweckmäßig erwiesen, daß der Kollimator aus einem Licht absorbierendem Material, vorzugsweise aus Wolfram oder Blei, hergestellt ist. Diese Maßnahme verringert unerwünschte Streustrahlung. Insbesondere wird die Einrichtung zur Umwandlung des sichtbaren Lichts in ein Bild geschützt vor der zerstörenden Wirkung der hochenergetischen Strahlung.
Bei der Einrichtung zum Umwandlung des sichtbaren Lichts kann es sich um eine CCD-Kamera handeln. Eine solche Kamera ist nach dem Stand der Technik verfügbar. Infolge der verbesserten Abschirmungswirkung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kollimators kann eine solche CCD-Kamera unmittelbar zum Einsatz kommen. Es ist nicht mehr erforderlich, besondere Einrichtungen vorzusehen, die besonders widerstandsfähig gegen die Einwirkung hochenergetischer Strahlung sind. Bei der Einrichtung zur Umwandlung des sichtbaren Lichts kann es sich allgemein auch um einen Wandler handeln, der Licht in elektrische Energie umwandelt. Bei einem solchen Wandler kann es sich auch um ein aus Photodioden gebildetes Array handeln.
Von Vorteil ist es, die erfindungsgemäße Anordnung in einem Gerät zur Strahlentherapie einzusetzen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 2 eine erste Detailansicht nach Fig. 1,
Fig. 3 eine zweite Detailansicht nach Fig. 1 und
Fig. 4a bis c Draufsichten auf verschiedene Kollimatoren.
In den Fig. 1 bis 3 ist eine Anordnung zur Erzeugung eines Bilds aus hochenergetischer Strahlung, z. B. harten Röntgenstrahlung, gezeigt. Einer Strahlungsquelle 1, z. B. einer Röntgenquelle, ist eine Szintillatorschicht 2 nachgeordnet. Die Szintillatorschicht 2 kann aus einer Keramik, z. B. Gd₂OS : Eu, hergestellt sein. Die von der Strahlungsquelle 1 ausgehende hochenergetische Strahlung P durchstrahlt ein mit O bezeichnetes Objekt, bei dem es sich z. B. um einen Patienten handeln kann. An der der Strahlungsquelle 1 abgewandten Rückseite der Szintillatorschicht 2 ist ein Kollimator 3 angebracht. Der Kollimator 3 weist in Strahlungsrichtung eine Dicke von etwa 2,5 mm auf. Der Gitterabstand beträgt zweckmäßigerweise 0,6 µm. Der Kollimator 3 kann z. B. aus Blei, Wolfram oder auch einem Kunststoff hergestellt sein.
Durch die Einwirkung der hochenergetischen Strahlung P auf die Szintillatorschicht 2 koppelt darin gebildetes Licht L aus der Szintillatorschicht 3 aus, wird im Kollimator 3 parallel ausgerichtet und trifft auf den Spiegel 4 auf, der in einem Winkel von etwa 45 Grad zur Szintillatorschicht 2 angeordnet ist. Das Licht L wird am Spiegel 4 reflektiert und auf eine Einrichtung 5 zur Erzeugung eines Bildes geworfen. Es kann sich bei der Einrichtung 5 um eine CCD-Kamera, ein aus Photodioden hergestelltes Array oder andere Wandler handeln, die Licht in elektrische Energie umwandeln.
In den Fig. 2 und 3 ist die Wirkungsweise des Kollimators 3 nochmals gezeigt. Auf die Szintillatorschicht 2 einfallende hochenergetische Strahlung wird z. T. in Licht L umgewandelt. Das Licht L verläßt den Kollimator 3 in Form paralleler Strahlenbündel. Gestreutes Licht L wird am Kollimator 3 reflektiert bzw. absorbiert. Das parallelisierte Licht L ermöglicht die Herstellung eines konturscharfen Bildes. Damit ist es möglich, insbesondere eine Einrichtung zur Strahlentherapie genau auf das zu bestrahlende Organ zu justieren. Eine unerwünschte Zerstörung gesunden Gewebes wird vermieden.
Die Fig. 4a bis c zeigen Draufsichten auf verschiedene Kollimatoren 3. Die durch die Kollimatoren 3 gebildete Gitterstruktur kann nach Art eines rechteckigen Gitters (Fig. 4a), nach Art von Rauten (Fig. 4b) oder wabenartig (Fig. 4c) ausgebildet sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, Gitter andersartig auszubilden. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Gitterabstand im Bereich von 0,5 mm bis 2,0 mm, vorzugsweise 0,6 mm, ist.

Claims

1. Anordnung zur Erzeugung eines Bilds aus hochenergetischer Strahlung (P) mit
einer Strahlungsquelle (1) zur Erzeugung hochenergetischer Strahlung (P),
einer in einem Abstand davon angeordneten Szintillatorschicht (2) zur Umwandlung der, ggf. von einem zu durchstrahlten Objekt (O) geschwächten, hochenergetischen Strahlung (P) in sichtbares Licht (L),
einem Mittel (4) zur Umlenkung des sichtbaren Lichts (L) auf
eine außerhalb des Wirkbereichs der hochenergetischen Strahlung (P) befindlichen Einrichtung (5) zur Umwandlung des sichtbaren Lichts (L) in ein Bild,
dadurch gekennzeichnet, daß
an einer der Strahlenquelle (1) abgewandten Rückseite der Szintillatorschicht (2) ein Kollimator (3) vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Szintillatorschicht (2) aus einer Keramik hergestellt ist, die vorzugsweise als wesentliche Komponenten Yttrium und/oder Gadolinium enthält.

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein vom Kollimator (3) gebildetes Gitter einen Gitterabstand von 0,4 mm bis 2,0 mm, vorzugsweise von 0,6 mm, aufweist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kollimator (3) in Strahlungsrichtung eine Dicke aufweist, die mindestens dem 3-fachen Gitterabstand entspricht.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kollimator (3) aus Licht (L) absorbierendem Material, vorzugsweise aus Wolfram oder Blei, hergestellt ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (5) zur Umwandlung des sichtbaren Lichts eine CCD-Kamera ist.

7. Gerät zur Strahlentherapie mit einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.