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Die
Erfindung bezieht sich auf Bestrahlungstherapievorrichtungen und
weiter auf einen entfernbaren Mehrlamellen-Elektronenkollimator
zur Verwendung in einer Bestrahlungstherapievorrichtung.
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Bei
herkömmlichen
Bestrahlungstherapien wird typischerweise ein Bestrahlungsstrahl
auf einen Tumor in einem Patienten gerichtet, um eine vorbestimmte
Dosis einer therapeutisch wirksamen Strahlung entsprechend einem
bestimmten Behandlungsplan zu liefern. Dies wird typischerweise
erreicht, indem eine Bestrahlungstherapievorrichtung verwendet wird,
wie eine Vorrichtung, wie sie im
US-Patent 5,668,847 .
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Die
Strahlentherapiebehandlung von Tumoren betrifft dreidimensionale
Behandlungsvolumina, die typischerweise Segmente von normalem, gesundem
Gewebe und Organen enthalten. Gesundes Gewebe und Organe befinden
sich häufig
in dem Behandlungsweg des Bestrahlungsstrahls. Dies verkompliziert
die Behandlung, da das gesunde Gewebe und gesunde Organe berücksichtigt
werden müssen,
wenn der Tumor mit einer Strahlendosis beaufschlagt wird. Während eine
Schädigung
von gesundem Gewebe und gesunden Organen minimiert werden muss,
ist es genauso wichtig, daß der
Tumor eine ausreichend hohe Strahlendosis empfängt. Bei vielen Tumoren sind
die Heilungsraten eine empfindliche Funktion der Dosis, die die
Tumore empfangen. Daher ist es wichtig, die Gestalt des Bestrahlungsstrahls
und dessen Wirkungen eng auf die Gestalt und das Volumen des zu
behandelnden Tumors abzustimmen.
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Für eine Bestrahlungstherapie
können
sowohl primäre
Photonenstrahlen als auch primäre Elektronenstrahlen
verwendet werden. Entsprechend enthalten zahlreiche vorhandene Bestrahlungstherapievorrichtungen
die Möglichkeit,
sowohl Photonen- als auch Elektronenstrahlen zu erzeugen und zu
liefern. Die klinische Praxis erfordert derzeit erhebliche manuelle
Tätigkeiten,
um eine entsprechende Elektronenstrahlenbehandlung durchzuführen. Entsprechende
Photonenfelder bzw. Behandlungsflächen werden typischerweise
geformt, indem eine oder mehrere Kollimatorvorrichtungen verwendet
werden, die zwischen der Strahlenquelle und der Behandlungsfläche angeordnet
sind. Viele dieser Photonenstrahlkollimatorvorrichtungen können automatisch
positioniert werden, um eine erwünschte Photonenfeldgestalt
für eine
Behandlungsfläche
eines Patienten zu liefern. Bei der Durchführung einer Photonenbestrahlungstherapie
ist nur ein geringer manueller Umfang erforderlich.
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Derzeit
werden bei etwa 30% aller Patienten, die eine Bestrahlungstherapie
bekommen, primäre Elektronen
verwendet. Von Bestrahlungstherapievorrichtungen gelieferte Elektronenfelder
bzw. Elektronenbestrahlungsflächen
werden typischerweise geformt, indem entweder ein handelsüblicher
Elektronenapplikator (rechteckig oder kreisförmig im Querschnitt) verwendet
wird oder ein kundenspezifisch ausgeschnittener, der aus Cerrobend® hergestellt
ist. Beide diese Strahlenformverfahren haben Grenzen. Handelsübliche Elektronenapplikatoren
bestrahlen häufig
unnötigerweise
Bereiche von gesundem Gewebe, da sie dem Target nicht genau entsprechen. Kundenspezifische
Ausschnitte, die aus Cerrobend® hergestellt sind, sind
genau formentsprechend, sind jedoch in der Herstellung teuer, müssen aufbewahrt werden
und erfordern eine spezielle Qualitätssicherung. Das Cerrobend®-Material
kann ebenfalls eine spezielle Handhabung erfordern, da potentiell
toxische Metalle verwendet werden. Jede dieser Möglichkeiten, ein Elektronenbestrahlungsfeld
zu formen, leidet auch darunter, daß sie bei der Verwendung ineffizient
sein können.
Ein Strahlentherapeut, der eine vorbestimmte Behandlung durchführt, muss
den Behandlungsraum während
der Behandlung wiederholt betreten, um den geeigneten Ausschnitt
für jedes Feld
bei der Therapie einzusetzen. Dies ist nicht nur ineffizient, sondern
schließt
auch effektiv die Durchführung
von Behandlungen aus, die eine Modulation des Elektronenbehandlungsfeldes
sowohl bezüglich der
Intensität
als auch der Energie bei einer einzigen Gestellposition erfordern.
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In
der
WO 00/1389 A1 ,
von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen wird, ist eine
Bestrahlungstherapievorrichtung mit einem ersten Kollimator und
einem zweiten Kollimator beschrieben, wobei der erste Kollimator
einer Mehrzahl von länglichen,
mit ihren Längsseiten
nebeneinander angeordneten Lamellen enthält, von denen jede längsbeweglich
ist. Der zweite Kollimator enthält
eine Mehrzahl von Schlitzen, wobei der erste und der zweite Kollimator
derart zueinander ausgerichtet sind, dass jeder Schlitz des zweiten
Kollimators einer Lamelle des ersten Kollimators zugeordnet ist.
Die Schlitze haben eine Breite, die einem Bruchteil der Breite der
Lamellen entspricht. Der zweite Kollimator ist abnehmbar, um ihn
gegen einen anderen zweiten Kollimator auszutauschen. Mit der bekannten
Vorrichtung wird bspw. eine erste Bestrahlung durchgeführt, bei
der der erste Kollimator den Außenrand
eines Bestrahlungsmusters definiert und der zweiten Kollimator dazu
dient, die effektive Breite jeder Lamelle des ersten Kollimators
zu verringern. Auf dieser Weise bleiben zwischen den Schlitzen des
zweiten Kollimators Zwischenräume,
die dann ausgefüllt
werden können, indem
wenigstens einer von Patient, erster Kollimator und zweiter Kollimator
bewegt wird, sodass eine Fläche,
die bei der ersten Bestrahlung nicht bestrahlt wird, bei der zweiten
Bestrahlung bestrahlt wird. Dieser Vorgang kann wiederholt werden,
bis die gesamte zu bestrahlende Fläche bestrahlt wurde.
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Die
US 5 160 847 A beschreibt
einen Kollimator, der insgesamt in einen Zubehörschacht eines Beschleunigerkopfes
einschiebbar ist.
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Die
WO 99/17305 A1 beschreibt
einen Mehrlamellenkollimator mit zwei Lagen beweglicher Lamellen,
wobei die Beweglichkeitsrichtungen der Lamellen der beiden Lagen,
senkrecht zu den Beweglichkeitsebenen gesehen, orthogonal zueinander sind.
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In
der
US 4 672 212 ist
ein Mehrlamellenkollimator beschrieben, der geeignet ist, einen
Strahl aus hochenergetischen Photonen, Elektronen, Protonen oder
Schwerionen zu bilden. Der Mehrlamellenkollimator enthält niedrige,
längliche,
gekrümmte
und im Querschnitt keilförmige
Lamellen, die nebeneinander in sich gegenüberliegenden Paaren angeordnet
sind.
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Die
US 4 880 985 beschreibt
einen Kollimator zum Richten eines hochenergetischen Elektronenstrahls
durch eine Ausgangsapparatur und durch ein davon beabstandetes,
nicht damit verbundenes Kollimatorrohr, das vor einem Zielbereich
eines Patienten angeordnet ist. Das Kollimatorrohr ist einstellbar
positioniert und wird mittels einer Halterung gehalten, die unabhängig von
dem eigentlichen Beschleunigeraufbau abgestützt ist.
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Onkologen
hätten
gerne die Möglichkeit,
gemischte Strahlenbehandlungen vorzuschreiben, die die Anwendung
modulierter Elektronen- und Photonenbehandlungsfelder enthalten.
Mit Ausnahme einiger hochspezialisierter und teurer Vorrichtungen
ist es mit vorhandenen Strahlentherapievorrichtungen nicht möglich, solch
gemischtes Strahlenbehandlungen durchzuführen. Bei vorhandenen Bestrahlungstherapievorrichtungen
besteht zwar die Möglichkeit, sowohl
Elektronen- als auch Photonenstrahlen zu liefern; die Vorrichtungen
ermöglichen
jedoch nicht, gemischte Strahlenbehandlungen durchzuführen, ohne den
wiederholten Austausch und manuelle Eingriffe seitens eines Therapeuten
während
der Behandlung zu erfordern.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bestrahlungstherapievorrichtung
zu schaffen, mit der gemischte Strahlenbehandlungen möglich sind,
bei denen sowohl Photonen- als auch Elektronenstrahlen in einem
einzigen Behandlungsgang verwendet werden können und wobei der Elektronenstrahl
sowohl hinsichtlich Intensität
als auch Energie ohne Eingreifen eines Strahlentherapeuten moduliert
werden kann.
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Die
Aufgabe wird mit einer Bestrahlungstherapievorrichtung gemäß dem Anspruch
1 gelöst.
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Die
Unteransprüche
2 bis 11 sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen
der erfindungsgemäßen Bestrahlungstherapievorrichtung
gerichtet.
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Der
Anspruch 12 kennzeichnet eine Ausführungsform eines an einem Zubehörschacht
der Bestrahlungsvorrichtung anbringbaren Elektronenkollimators,
dessen Antriebselektronik zur Verlängerung ihrer Lebensdauer vor
intensiver Strahlung geschützt ist.
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Entsprechend
einer Ausführungsform
der Erfindung wird eine Bestrahlungstherapievorrichtung geschaffen,
die eine Strahlungsquelle enthält,
die derart angeordnet ist, dass sie einen Strahl längs eines
Strahlenpfades auf eine Behandlungsfläche lenkt. Das System enthält einen
Behandlungskopf, der einen ersten steuerbaren Kollimator zum selektiven
Einstellen des Strahls und eine zweiten Kollimator enthält, der
zwischen dem ersten Kollimator und der Behandlungsfläche angeordnet
ist und zum selektiven Einstellen des Strahls steuerbar ist. Bei
einer Ausführungsform
ist der zweite Kollimator entfernbar an einem Zubehörschacht
der Bestrahlungstherapievorrichtung montiert. Entsprechend einer
Ausführungsform
wird der erste Kollimator zum Einstellen eines von der Quelle erzeugten
Photonenstrahls verwendet, während
der zweite Kollimator zum Einstellen eines von der Quelle erzeugten
Elektronenstrahls verwendet wird.
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Entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Elektronenkollimator zur Verwendung
zum Einstellen eines Elektronenstrahl in einer Bestrahlungstherapievorrichtung
geschaffen, welcher Kollimator eine Antriebselektronik enthält, die
abnehmbar am Äußeren eines
Zubehörschachtes
der Bestrahlungstherapievorrichtung montiert ist. Der Elektronenkollimator
enthält
weiter eine Mehrzahl von Lamellen, die mittels der Antriebselektronik
derart positionierbar sind, daß sie
sich quer über
einen Pfad des Elektronenstrahls bewegen, welche Mehrzahl von Lamellen
entfernbar an dem Zubehöreinsatz
der Bestrahlungstherapievorrichtung montiert ist.
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Die
genaue Natur der Erfindung sowie ihre Zwecke und Vorteile werden
aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
in einfacher Weise verständlich,
wobei in allen Figuren der Zeichnungen gleiche Bezugszeichen gleiche
Teile bezeichnen, und in denen darstellen:
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1 ein
Schema einer Bestrahlungsbehandlungsvorrichtung nach dem Stand der
Technik;
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2 ein
Blockdiagramm von Teilen der Bestrahlungstherapievorrichtung gemäß 1 entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ein
Schema eines Behandlungskopfes zur Verwendung in einer Bestrahlungstherapievorrichtung
entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und
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4 ein
Diagramm zur Darstellung eines Kollimators zur Verwendung in einer
Bestrahlungstherapievorrichtung entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die
nachfolgende Beschreibung erfolgt, um einen Fachmann in die Lage
zu versetzen, die Erfindung auszuführen und zu verwenden und beschreibt die
seitens des Erfinders als besonders vorteilhaft angesehenen Arten
der Durchführung
der Erfindung. Dem Fachmann sind jedoch verschiedene Modifikationen
ohne weiteres zugänglich.
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Bezugnehmend
auf die Zeichnungen und insbesondere 1 ist eine
Bestrahlungstherapievorrichtung 10 entsprechend Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Entsprechend einer Ausführungsform
der Erfindung enthält
die Bestrahlungstherapievorrichtung 10 eine Strahlenabschirmvorrichtung
(nicht dargestellt) innerhalb eines Behandlungskopfes 24,
eine Steuereinheit in einem Gehäuse 30 und
eine Behandlungseinheit 32. Am Äußeren des Behandlungskopfes 24 ist
ein Zubehörschacht 25 angebracht.
Der Zubehörschacht 25 ist
in einer Ausführungsform
derart konfiguriert, daß er
im Laufe der Behandlungsplanung und der Behandlung weitere Bauteile
aufnimmt und sicher hält
(beispielsweise Strichplatten, Keile usw.).
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Die
Behandlungstherapievorrichtung 10 enthält ein drehbares Gestell 26,
das um eine waagrechte Drehachse 20 im Laufe einer therapeutischen
Behandlung geschwenkt werden kann. Der Behandlungskopf 24 ist
an einem Vorsprung des Gestells 26 befestigt. Ein Linearbeschleuniger
(nicht dargestellt) ist innerhalb des Drehgestells 26 angeordnet,
um die hochenergetische Strahlung zu erzeugen, die für die Therapie
erforderlich ist. Die Achse des von dem Linearbeschleuniger und
dem Gestell 26 emittierten Strahlenbündels ist durch den Strahlenpfad 12 gekennzeichnet.
Für die
Therapie können
Elektronen, Photonen oder andere erfassbare Strahlung verwendet
werden. Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ermöglichen
die kontrollierte Abgabe sowohl von primärer Elektronen- als auch von
primärer
Photonenstrahlung auf eine Behandlungszone 18 während des
Verlaufes einer vorgeschriebenen Behandlung.
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Während eines
Behandlungsverlaufes bzw. eines Behandlungsgangs wird der Bestrahlungsstrahl
auf eine Behandlungszone 18 eines Objektes 22 gerichtet,
beispielsweise einen Patient, der behandelt werden soll und dessen
Tumor im Isozentrum der Drehgestelldrehung liegt. Die Platten oder Lamellen
der Strahlenabschirmvorrichtung innerhalb des Behandlungskopfes 24 sind
im wesentlichen für die
emittierte Strahlung undurchlässig.
Die Kollimatorlamellen oder -platten sind zwischen der Strahlenquelle
und dem Patienten angebracht, um das Feld zu begrenzen (zu formen).
Bereiche bzw. Flächen des
Körpers,
beispielsweise gesundes Gewebe, werden daher nur so wenig Strahlung
wie möglich
ausgesetzt, vorzugsweise gar keiner Strahlung. Die Platten oder
Lamellen sind derart beweglich, daß die Verteilung der Strahlung über das
Bestrahlungsfeld nicht gleichmäßig sein
muss (ein Bereich kann eine höhere
Dosis als ein anderer Bereich empfangen). Weiter kann das Gestell
gedreht werden, damit verschiedene Strahlenwinkel und Bestrahlungsverteilungen möglich sind,
ohne daß der
Patient bewegt werden muss.
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Entsprechend
einer Ausführungsform
der Erfindung werden verschiedene Strahlenformvorrichtungen verwendet,
um die Bestrahlungsstrahlen, die auf die Behandlungszone 18 gerichtet
sind, zu formen. Bei einer Ausführungsform
sind ein Photonenkollimator und ein Elektronenkollimator vorgesehen. Jeder
dieser Kollimatoren kann, wie nachfolgend beschrieben werden wird,
getrennt gesteuert und positioniert werden, um die auf die Behandlungszone 18 gerichteten
Strahlen zu formen bzw. zu begrenzen. Entsprechend einer Ausführungsform
ist der Photonenkollimator (nicht in 1 dargestellt)
innerhalb des Behandlungskopfes 24 enthalten und der Elektronenkollimator
(nicht in 1 dargestellt) ist entfernbar
an dem Zubehörschacht 25 angebracht.
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Die
Bestrahlungstherapievorrichtung 10 enthält weiter eine zentrale Behandlungsbearbeitungs- oder
Steuereinheit 32, die typischerweise von der Bestrahlungstherapievorrichtung 10 entfernt
angeordnet ist. Die Bestrahlungstherapievorrichtung 10 ist normalerweise
in einem unterschiedlichen Raum angeordnet, um den Therapeuten vor
Strahlung zu schützen.
Die Behandlungseinheit 32 enthält einen Prozessor 40,
der mit einer Bedienkonsole 42 (enthaltend eine oder mehrere
visuelle Anzeigeeinheiten oder Monitore) und eine Eingabevorrichtung,
wie eine Tastatur 44. Daten können auch über Datenträger, wie Datenspeichervorrichtungen
oder ein Verifizierungs- und Aufzeichnungs- oder automatisches Einrichtsystem eingegeben
werden. Zur Steuerung der Bestrahlungstherapievorrichtung 10 kann
mehr als eine Steuereinheit 32, Prozessor 40 und/oder
Bedienkonsolen 42 vorgesehen sein.
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Die
Behandlungsbearbeitungseinheit 32 wird typischerweise von
einem Therapeuten betätigt,
der die aktuelle Abgabe der Bestrahlungsbehandlung abwickelt, wie
sie von einem Onkologen vorgeschrieben ist. Der Therapeut bedient
die Behandlungsbearbeitungseinheit 32 unter Verwendung
der Tastatur 44 oder einer anderen Eingabeeinheit. Der
Therapeut gibt Daten ein, die die an den Patienten zu liefernde Strahlendosis
definieren, beispielsweise entsprechend der Vorschrift seitens eines
Onkologen. Das Programm kann auch über eine andere Eingabevorrichtung
eingegeben werden, wie eine Datenspeichervorrichtung. Verschiedene
Daten können
vor und während
der Behandlung auf den Bildschirm der Bedienkonsole 42 angezeigt
werden.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ermöglichen
die Abgabe sowohl von primären Elektronen-
als auch primären
Photonenstrahlen an die Behandlungszone 18 während des
Verlaufes einer vorgeschriebenen Behandlung. Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ermöglichen
die Erzeugung und die Steuerung sowohl von Photonen- als auch von
Elektronen-Bestrahlungsstrahlen, die der Form und Abmessung der
Behandlungszone 18 eng entsprechen.
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Bezugnehmend
auf 2 ist ein Blockschaltbild dargestellt, das Teile
der Bestrahlungstherapievorrichtung 10 und der Behandlungseinheit 32 entsprechend
einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Genauer sind Behandlungsabgabeelemente der
Bestrahlungstherapievorrichtung dargestellt, die in der Bestrahlungstherapievorrichtung 10 und
Behandlungseinheit 32 der 1 konfiguriert
sein können.
Die Behandlungsabgabeelemente enthalten einen Computer 40,
der betriebsmäßig mit
einer Bedienkonsole 42 zum Empfang der Steuereingaben einer
Bedienperson und zur Anzeige der Behandlungsdaten für eine Bedienperson
verbunden ist. Die Bedienkonsole 42 wird typischerweise
von einem Bestrahlungstherapeuten bedient, der die Abgabe der Bestrahlungsbehandlung,
wie von einem Onkologen vorgeschrieben, administriert. Unter Verwendung
der Bedienkonsole 42 gibt der Bestrahlungstherapeut Daten
ein, die die an einen Patienten abzugebende Strahlung definieren.
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Eine
Massenspeichervorrichtung 46 speichert Daten, die verwendet
werden und wäh rend
des Betriebs der Bestrahlungstherapievorrichtung erzeugt werden,
die beispielsweise Behandlungsdaten enthalten, wie sie von einem
Onkologen für
einen jeweiligen Patienten definiert werden. Diese Behandlungsdaten
werden beispielsweise erzeugt, indem ein Behandlungsplansystem 60 verwendet
wird, das manuelle und computerisierte Eingaben enthalten kann,
um eine Strahlgestalt vor der Behandlung eines Patienten festzulegen.
Das Behandlungsplansystem 60 wird typischerweise verwendet,
um eine Strahlgestalt zu definieren und zu simulieren, die erforderlich
ist, um eine geeignete therapeutische Strahlendosis an eine Behandlungszone 18 zu
liefern.
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Daten,
die die Strahlgestalt und die Behandlung definieren, werden beispielsweise
in der Massenspeichervorrichtung 46 zur Verwendung durch den
Computer 40 bei der Durchführung der Behandlung gespeichert.
Entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Behandlungsplanung Aktivitäten enthalten,
die vor der Bestrahlungsbehandlung ablaufen, wie die Erzeugung von
Behandlungsdaten, die eine Photonenbehandlung, eine Elektronenbehandlung
und/oder eine Behandlung mit gemischtem Strahl definieren. Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ermöglichen
die Verwendung gemischter Strahlenbehandlungen ohne die Notwendigkeit
langer Unterbrechungen zum Installieren von Elektronenapplikatoren oder
anderen Abschirmvorrichtungen. Weiter ermöglichen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung die Formung des Bestrahlungsfeldes von
Elektronenstrahlen während
einer Behandlung in einer Vorrichtung, die auch die Formung des
Bestrahlungsfeldes von Photonenstrahlen während einer Behandlung ermöglicht.
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In 2 ist
zwar nur ein einziger Computer 40 dargestellt; für Fachleute
ist jedoch ersichtlich, daß die
hier beschriebenen Funktionen auch unter Verwendung einer oder mehrerer
Rechnervorrichtungen erreicht werden, die zusammenarbeiten oder
unabhängig
voneinander arbeiten. Dem Fachmann ist weiterhin ersichtlich, daß jedwelcher
geeigneter allgemein einsetzbarer oder speziell programmierter Computer
verwendet werden kann, um die hier beschriebene Funktionalität zu erreichen.
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Der
Computer 40 ist weiter mit verschiedenen Steuereinheiten
betriebsmäßig verbun den,
zu denen beispielsweise eine Gestellsteuerung 43 und eine
Tischsteuerung 48 gehören.
Im Betrieb steuert der Computer 40 die Bewegung des Gestells 26 über die
Gestellsteuerung 44 und die Bewegung des Tisches 16 über die
Tischsteuerung 48. Diese Vorrichtungen werden von dem Computer 40 gesteuert,
um einen Patienten in einer geeigneten Lage zu positionieren, damit
er die Behandlung mittels der Strahlungstherapievorrichtung erfährt. Bei
einigen Ausführungsformen
kann das Gestell 26 und/oder der Tisch 16 während der
Behandlung repositioniert werden, um eine vorbestimmte Strahlendosis
zu liefern.
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Der
Computer 40 ist betriebsmäßig auch mit einer Dosissteuereinheit 50 verbunden,
die eine Dosimetriesteuereinheit enthält und die derart aufgebaut
ist, daß sie
eine Strahlenquelle 52 derart steuert, daß ein erwünschter
Strahl erzeugt wird, der zu den erwünschten Isodosiskurven führt. Die
Strahlenquelle 52 kann eine oder mehrere von beispielsweise Elektronen-
und/oder Photonenstrahlquelle sein. Die Strahlenquelle 52 kann
verwendet werden, um die Bestrahlungsstrahlen auf jedwelche Anzahl
von für Fachleute
bekannten Weisen zu erzeugen. Beispielsweise kann die Strahlenquelle
eine Dosissteuereinheit 50 enthalten, wie sie verwendet
wird, um ein Triggersystem zu steuern, das Injektortriggersignale
erzeugt, die einer Elektronenkanone in einem Linearbeschleuniger
(nicht dargestellt) zugeführt
werden, um als Ausgang einen Elektronenstrahl zu erzeugen. Die Strahlenquelle 52 wird
typischerweise verwendet, um einen Strahl einer therapeutisch wirksamen Strahlung
zu erzeugen, der längs
einer Achse (in 1 mit 12 bezeichnet)
zur Behandlungszone 18 eines Patienten 22 gerichtet
ist.
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Entsprechend
einer Ausführungsform
der Erfindung wird der von der Strahlungs- bzw. Strahlenquelle 52 erzeugte
Strahl geformt, indem eine oder mehrere Kollimatorbaugruppen verwendet
werden, abhängig
von der Art des zu erzeugenden Strahls. Beispielsweise wird in einer
Ausführungsform
ein von der Strahlenquelle 52 erzeugter Photonenstrahl durch
Manipulieren an einem Photonenkollimator 64 geformt, während ein
von der Strahlenquelle 52 erzeugter Elektronenstrahl durch
Manipulieren an einem Elektronenkollimator 62 geformt wird.
Entsprechend einer Ausführungsform
sind der Photonenkollimator 64 und der Elektronenkollimator 62 Mehrlamellenkollimatoren
mit einer Mehrzahl von individuell bewegbaren Bestrahlungsblockierlamellen.
Die Lamellen jedes der Kollimatoren werden individuell von einer
Antriebseinheit 58, 59 angetrieben und werden unter
Steuerung der Elektronenkollimatorsteuerung 54, der Photonenkollimatorsteuerung 55 und
Sensoren 56 und 57 positioniert.
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Antriebseinheiten 58, 59 bewegen
die Lamellen jedes Kollimators in das und aus dem Behandlungsfeld,
um eine erwünschte
Feldgestalt für jeden
Typ von Strahl zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform, in der ein Elektronenstrahl
erzeugt wird und primäre
Elektronen in einer Behandlung verwendet werden, arbeitet die Photonenkollimatorsteuerung 55,
um individuelle Lamellen des Photonenkollimators 64 zurückzuziehen,
während
die Elektronenkollimatorsteuerung 54 individuelle Lamellen
des Elektronenkollimators 62 quer über den Pfad des Elektronenstrahles
positioniert, um eine erwünschte Elektronenfeldgestalt
an den Isozentrum zu erzeugen. Ähnlich
arbeitet in einer Ausführungsform,
in der ein Photonenstrahl erzeugt wird und primäre Photonen bei der Behandlung
verwendet werden, die Elektronenkollimatorsteuerung 54 derart,
daß individuelle Lamellen
des Elektronenkollimators 62 zurückgezogen werden, während die
Photonenkollimatorsteuerung 55 arbeitet, um individuelle
Lamellen des Photonenkollimators 64 quer über den
Pfad des Photonenstrahls zu positionieren, um an dem Isozentrum
eine erwünschte
Photonenstrahlfeldgestalt zu erzeugen. Bei anderen Ausführungsformen
können
beide Kollimatoren 62, 64 in gegenseitiger Abstimmung
während
einer Behandlung gesteuert werden, um an dem Isozentrum eine erwünscht Feldgestalt
zu erzeugen.
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Bezugnehmend
auf 3 ist eine perspektivische Ansicht von Teilen
der Bestrahlungstherapievorrichtung 10 dargestellt. Genauer
zeigt 3 Teile des Behandlungskopfes 24 und
längs des
Strahlenpfades 12 angeordnete Elemente. Entsprechend einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
der Behandlungskopf 24 einen Zubehörschacht 25 oder eine
andere Montagevorrichtung, der bzw. die zwischen dem Behandlungskopf 24 und der
Behandlungsfläche 18 angeordnet
ist. Komponenten eines Photonenkollimators (Bezugszeichen 64 der 2)
sind als Kollimatorblöcke 90, 92 in 3 dargestellt.
Kollimatorblöcke 90, 92 sind
innerhalb des Behandlungskopfes 24 angeordnet und enthalten
eine Anzahl von individuellen Elementen oder "Lamellen", die unabhängig voneinander gesteuert werden
können,
um an dem Isozentrum eine erwünschte
Feldgestalt zu erzeugen. Jedwelcher einer Anzahl bekannter Kollimatoren
und Formvorrichtungen können
als Photonenkollimator (Bezugszeichen 64 der 2)
in Verbindung mit Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein separater Elektronenkollimator 62 vorgesehen.
Entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind Komponenten des Elektronenkollimators 62 abnehmbar bzw.
entfernbar an dem Zubehörschacht 25 montiert, so
daß der
Elektronenkollimator 62 rasch von Strahlentherapeuten oder
anderen Technikern installiert und entfernt werden kann, um der
Bestrahlungstherapievorrichtung Möglichkeiten zur Formung des elektronischen
Bestrahlungsfeldes zuzufügen
oder sie davon zu entfernen. Entsprechend einer Ausführungsform
sind individuelle Lamellenbetten, die aus einer Anzahl individueller
Kollimatorlamellen 70a–n bestehen,
an den Zubehörschacht 25 derart
angebracht, daß sie
in eine Richtung 72 quer über den Strahlenpfad 12 bewegt
werden können.
Bei einer Ausführungsform
sind die individuellen Lamellen 70a–n aus die Strahlen abschwächenden
Materialien hergestellt. Beispielsweise sind Messing oder Wolfram
derzeit bevorzugte Materialien, obwohl andere Materialien mit ähnlichen
Strahlenabschwächungseigenschaften
verwendet werden können.
In einer Ausführungsform
haben einzelne Lamellen 70a–n eine Breite von etwa 1–2 cm. Fachleute
erkennen, daß andere
Formen und Abmessungen einzelner Lamellen 70a–n gewählt werden
können,
um verschiedene Feldformen in der Behandlungszone 18 zu
erzeugen.
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Kollimatorantriebe 58a–n und andere
Steuerschaltungen sind ebenfalls abnehmbar an dem Zubehörschacht 25 montiert.
Bei einer Ausführungsform
sind die Kollimatorantriebe 58a–n und andere Steuerschaltungen
an einer Außenfläche des
Zubehörschachts
von dem Strahlenpfad 12 entfernt montiert, was eine größere Dauerhaltbarkeit
und Betriebsdauer der elektrischen Komponenten bewirkt, die zum
Betätigen
des Elektronenkollimators 62 verwendet werden.
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Entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Behälter 80 (beispielsweise
ein Ballon oder ähnliches),
der mit Helium gefüllt
ist, längs
eines Teils des Strahlenpfades 12 angeordnet, um die Menge
freier Luft längs
des Strahlenpfades 12 zu vermindern. Bei einer Ausführungsform
ist der Behälter 80 entfernbar
an dem Zubehörschacht 25 angebracht.
Durch Ersatz eines Teils der Luft in der Luftsäule durch Helium (oder ein
anderes Gas mit geringer Dichte) wird die Penumbra bzw. der Halbschatten
des Elektronenstrahls vermindert, wodurch die Gestalt und die Wirkung
des Strahls im Isozentrum besser gesteuert werden kann. Genauer hält die Verwendung
von Helium längs
des Strahlenpfades 12 die Spreizung des Elektronenstrahls
auf einem klinisch akzeptablen Maß, indem die Anzahl der Streuvorgänge der
Elektronen vermindert wird, bevor diese die Behandlungszone 18 erreichen.
In Betrieb kann ein geformtes Elektronenfeld an der Behandlungszone 18 erreicht
werden, indem Lamellen des Photonenkollimatorblocks 90, 92 zurückgezogen werden,
der Elektronenstrahl durch den mit Helium gefüllten Behälter 80 hindurchtritt
und der Strahl selektiv durch Manipulieren des Elektronenkollimators 62 geformt
wird. Auf diese Weise können
in der Behandlungszone 18 mehrere Felder während einer Behandlung
erzeugt werden, ohne daß eine
manuelle Tätigkeit
erforderlich ist. Weiter unterstützen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gemischte Strahlbehandlungen, indem selektiv
zwischen Elektronen- und
Photonenstrahlen geschaltet wird. Entsprechend Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, wird ein manuelles Eingreifen und ein
Einrichten der Ausrüstung
vermindert oder eliminiert.
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Die
Anmelder haben herausgefunden, daß das Montieren von Komponenten
des Elektronenkollimators 62 an dem Zubehörschacht 25 mehrere
Vorteile bringt. Beispielsweise schafft während der meisten Behandlungsarten
der Elektronenkollimator 62 einen ausreichenden Freiraum
für den
Patienten in allen Gestell- und Tischpositionen. Weiter erfahren elektronische
Komponenten, wie Kollimatorantriebe 58a–n eine größere Langlebigkeit, da sie
entfernt von dem Strahlenpfad 12 angeordnet sind. Zusätzlich kann
während
der Behandlung eine größere Genauigkeit
erhalten werden, da das gesamte Schwenkgewicht des Behandlungskopfes 24 und
des Zubehörschachtes 25 minimiert
sind. Die erfindungsgemäße Konfiguration
hat den weiteren Vorteil, daß Komponenten
auf einfache Weise entfernt und ersetzt werden können. Der Zubehörschacht 25 enthält in einigen
Ausführungsformen
einen oder mehrere Zubehörschlitze
(nicht dargestellt), in die Komponenten des Elektronenkollimators 62 eingesetzt
werden können.
Bei einigen Ausführungsformen
werden Komponenten des Elektronenkollimators 62 eingebaut,
indem die Komponenten einfach in einen oder mehrere Zubehörschlitze
des Zubehörschachtes 25 eingesetzt
bzw. eingeschoben werden. Als ein Ergebnis können bei Behandlungen, die
einen größeren Freiraum
erfordern (beispielsweise Photonenbehandlungen von Brustkrebs und ähnliches)
Komponenten des Elektronenkollimators 62 auf einfache Weise
entfernt werden, und dann, wenn sie benötigt werden, wieder installiert
werden.
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Die
Anordnung der Komponenten des Elektronenkollimators 62 an
dem Zubehörschacht 25 dient
auch dazu, den Elektronenhalbschatten am Isozentrum zu vermindern,
was eine größere Genauigkeit
bei der Abgabe von Elektronenbehandlungen schafft. Fachleute erkennen,
daß der
Elektronenhalbschatten weiter vermindert werden kann, indem Komponenten
des Elektronenkollimators 62 näher am Isozentrum angeordnet
werden; dies vergrößert jedoch
Kollisionsprobleme. Bei einigen Ausführungsformen können zusätzliche
Kollisionserfassungs- und Verhinderungskomponenten in der Bestrahlungstherapievorrichtung 10 verwendet
werden, um Kollisionen zu vermindern und zu ermöglichen, daß Komponenten des Elektronenkollimators 62 näher positioniert
werden können.
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Bezugnehmend
auf 4 sind Einzelheiten der Konstruktion des Elektronenkollimators 62 dargestellt. 4 ist
eine Ansicht des Elektronenkollimators 62 mit dem Auge
des Strahls, die die Anordnung des Behälters 80 in Beziehung
zu Komponenten des Elektronenkollimators 62 zeigt. Bei
einer Ausführungsform
enthält
der Elektronenkollimator 62 eine Mehrzahl individueller
Kollimatorantriebe 58a–n,
von denen jeder derart angeschlossen ist, daß er einzelne Lamellen 70a–n des Kollimators
antreibt. Wie dargestellt, können
einzelne Lamellen 70a–n
positioniert werden, indem die Kollimatorantriebe 58a–n verwendet
werden, um eine erwünschte
Kollimatorgestalt zu erzeugen, wodurch eine erwünschte Elektronenbestrahlungsfeldform
an der Behandlungsfläche
eines Patienten erzeugt wird.
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Fachleuten
ist klar, daß verschiedenartige Adaptionen
und Modifikationen der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
möglich
sind, ohne vom Gedanken bzw. vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Es wurde zwar eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, die
entfernbare bzw. ausbaubare Elektronenkollimatorkomponenten verwendet;
in einer Ausführungsform
können
die Elektronenkollimatorkomponenten in einer Art angebracht sein,
die ein einfaches Entfernen nicht erleichtert. Daher sei darauf
hingewiesen, daß die
Erfindung innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche anders ausgeführt werden
kann, als vorstehend genauer beschrieben.
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Die
vorliegende Anmeldung steht in Beziehung zu den gemeinschaftlich
in Eigentum befindlichen
US-Patentanmeldungen
Serial-Nr. 09/909,589 , angemeldet am 20. Juli 2001 für "Automated Delivery of
Treatment Fields" und
der
US-Patentanmeldung Serial-Nr.
09/910,526 , angemeldet am 20. Juli 2001, für "Verification of Electron
Treatment Fields".