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Gerät für Bewegungsbestrahlung Die Erfindung betrifft ein Gerät zur
Behandlung von im Körperinnern liegenden Krankheitsherden mit Hilfe durchdringender
Strahlung, z. B. Röntgenstrahlung, bei der die Einstrahlungsrichtung auf den Krankheitsherd
kontinuierlich geändert wird (Bewegungsbestrahlung), um den die Hautoberfläche belastenden
Strahlenanteil über einen größeren Hautbereich zu verteilen. Bei bekannten derartigen
Geräten führt die Strahlenquelle z. 3. eine gleichförmige Pendel- oder Umlaufbewegung
um eine durch den Krankheitsherd verlaufende Pendel- oder Rotationsachse aus. Zur
weiteren Verringerung der Hautoberflächen, dosis, d. h. der pro Flächeneinheit der
Hautoberfläche applizierten Strahlenmenge, ist es bekannt, der Pendelbewegung der
Strahlenquelle noch eine senkrecht zur Pendelbahn verlaufende hin- und hergehende
gleichförmige Bewegung zu überlagern. Auch bei dieser senkrecht zur Pendelung erfolgenden
Strahlenquellenbewegung bleibt der Zentral strahl ständig auf die Mitte des bestrahlten
Herdes gerichtet. Die Strahlen nehmen daher dauernd eine andere Auftreffrichtung
zur Hautoberfläche ein, wodurch sich auch die Größe des Hautfeldes ständig nach
Länge und Breite ändert. Außerdem variiert während der Bestrahlung der Abstand der
Strahlenquelle von der Hautoberfläche (Fokus-Haut-Abstand) und die Geschwindigkeit,
mit der der Bestrahlungskegel über die Hautoberfläche wandert. Daraus ergibt sich,
daß die Hautoberflächendosis in einer sehr komplizierten Abhängigkeit zu den Bestrahlungsbedingungen
steht und an den verschiedenen Stellen der im Laufe der Bewegungsbestrahlung überstrichenen
Hautoberfläche sehr unterschiedliche Werte annehmen kann. Diese Schwankungen in
der Hautoberflächendosis für verschiedene Hautstellen des bestrahlten Bereiches
werden bei einer gleichförmigen Bewegung der Strahlenquelle dann besonders groß
sein, wenn die Bewegungsbahn der Strahlenquelle in Richtung der Körperlängsachse
verläuft.
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In der Fig. 1 sind diese Verhältnisse schematisch dargestellt. Eine
Strahlenquelle 1 wird z. B. längs einer parallel zur Körperlängsachse eines Patienten
2 verlaufenden Führungsbahn 3 derart hin- und herbewegt, daß der Zentralstrahl jeweils
durch einen im Körperinnern gelegenen Krankheitsherd 4 verläuft.
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Man erkennt ohne weiteres die Abhängigkeit des Fokusabstandes von
der jeweiligen Stellung der Strahlenquelle 1, woraus sich folgern läßt, daß die
Oberflächendosis in den an den Wendepunkten der Bewegung bestrahlten Hautpartien
bis auf einen wesentlichen Bruchteil der maximalen Oberflächendosis der im mittleren
Bereich der Bewegung bestrahlten Hautpartien abfällt. Da die maximale Hautoberflächendosis
die dem Krankheitsherd zuführbare Dosis
(Herddosis) begrenzt, wäre es erwünscht,
die Herddosis ohne Erweiterung des bestrahlten Hautoberflächenbereiches zu erhöhen,
und zwar derart, daß man die Oberflächendosis in allen Gebieten auf das Maximum
anhebt.
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Eine ähnliche Abhängigkeit von den Bestrahlungsbedingungen wie für
die Hautoberflächendosis besteht auch für die dem Herd in verschiedenen Stellungen
der Strahlenquelle zugeführte Dosis. Je nach der Entfernung der Strahlenquelle vom
Herd (Fokus-Herd-Abstand) und je nachdem, ein wie großer Teil dieser Strecke innerhalb
des Körpers verläuft, wird die Herddosisleistung während der Bewegung der Strahleuquelle
variieren. Das bedeutet, daß in den an das Herdzentrum angrenzenden Gebieten die
während einer Bewegungsbestrahlung applizierte Dosis in verschiedenen Richtungen
von der Herdmitte aus unterschiedlich ist. Erwünscht wäre dagegen eine gleichförmige
Herddosis, die innerhalb und in der Nähe des Herdes geometrisch einfache und übersichtliche
Isoo,senkurven aufweist.
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Gemäß der Erfindung lassen sich die aufgezeigten Verhältnisse (gleichförmige
Hautoberflächendosis oder gleichförmige Herddosis) mit einem Bewegungsbestrahlungsgerät
mit vorgegebener Führungsbahn für die Strahlenquelle dadurch erzielen, daß bei ungleichförmiger
Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlenquelle diese Geschwindigkeit durch eine motorische
Antriebsvorrichtung unter Berücksichtigung der gegenseitigen geometrischen Beziehungen
zwischen Führungsbahn der Strahlenquelle und Hautoberflächenform in Richtung dieser
Führungsbahn sowie im Hinblick auf die während des Bestrahlungsvorganges wechselnden
Fokus-Haut- bzw. Fokus-Herd-Abstände im Sinne einer gleichförmigen Haut- bzw.
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Herddosis steuerbar ist.
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Diese für die Geschwindigkeitssteuerung einzuhaltenden Bedingungen
werden für ein praktisch brauchbares Bestrahlungsgerät zweckmäßig für einen Normalfall
einmalig festgelegt. Diese Festlegung erfolgt dabei mit Hilfe von Dosismessungen.
Hat man den Dosisverlauf längs einer Bewegungsbahn für eine gleichförmig bewegte
Strahlenquelle ermittelt, so wählt man den Geschwindigkeitsablauf der Strahlenquelle
den relativen Änderungen dieser gemessenen Dosis umgekehrt proportional, um im Sinne
der Erfindung eine gleichförmige Hautoberflächen- bzw.
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Herddosis zu erhalten.
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Es besteht zwar bereits ein Vorschlag, der darauf abzielt, bei einem
Gerät für Bewegungsbestrahlung mit während der Bewegung der Strahlenquelle veränderbarer
Blendenöffnung eine gleichförmige Bestrahlung der Körperoberfläche zu erzielen.
Nach diesem Vorschlag soll aber lediglich jeder Teil der Hautoberfläche eine gleich
lange Zeit bestrahlt werden. Diese Methode würde aber nur dann zu einer gleichförmigen
Bestrahlung der Hautoberfläche führen, wenn der Abstand der Strahlenquelle von der
Hautoberfläche und auch die Auftreffrichtung der Strahlen auf die Hautoberfläche
während der ganzen Bewegung konstant blieben. Dieses Erfordernis ist aber weder
bei dem erwähnten bekannten Gerät noch sonst in der Praxis gegeben.
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An Hand eines Ausführungsbeispiels sodl der Gegenstand der Erfindung
nachfolgend erläutert werden.
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In der Fig. 2 ist ein Bestrahlungsgerät nach der Erfindung schematisch
veranschaulicht. Ein von einem Gehäuse 5 umkleideter Lagerbock 6 trägt die Achse
7 eines winkelförmigen Pendelarms 8. Der Arm 8 trägt wiederum in zwei Führungsbuchsen
9, 10 eine Stange 11, die eine gabelförmige Halterung 12 für einen Strahlenquellenbehälterl3
aufweist, z.- B. einen Strahlerkopf für ein radioaktives Präparat. Durch einen im
Boden des Gehäuses 5 untergebrachten, Motor 14, der über eine Kette 15 mit einem
Zahnkranz 16 der Achse 7 in Antriebsverbindung steht, kann der Strahlenquellenbehälter
13 in eine umlaufende oder pendelnde Bewegung versetzt werden. Zusätzlich zu dieser
Bewegung kann dem Behälter 13 noch eine zur Pendelebene senkrecht, geradlinige Bewegung
mitgeteilt werden, indem die Stange 11 in den Führungsbuchsen 9, 10 in ihrer Längsrichtung
verschiebbar ist.
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Synchron zu dieser Bewegung wird der Behälter 13 mittels eines Getriebes
17 und eines am Behälter 13 angelenkten Hebels 18 derart verschwenkt, daß der Zentralstrahl
der Strahlenquelle ständig auf den Bestrahlungsherd gerichtet bleibt.
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Zur Längsverschiebung der Stange 11 dient ein zweiter im Pendelarm
8 untergebrachter Motor 19
und ein Getriebe 20, das die gleichförmige Drehbewegung
des Motors 19 in eine ungleichLförmige Hinr und Herbewegung umwandelt. Ein derartiges
Getriebe ist in der Fig. 3 schematisch dargestellt. Der Motor 19 treibt über ein
Kegelrad 21 ein Tellerrad 22, das auswechselbar eine Scheibe 23 mit einer Führungsnut
24 für den Nocken 25 einer zwischen Führungsrollen 26 bis 28 gelagerten Zahnstange
29 trägt. Durch den unterschiedlichen Abstand der Führungsnut 24 vom Drehpunkt des
Tellerrades 22 wird die Zahnstange 29 bei Drehung des Tellerrades 22 in ihrer Längsrichtung
hin und her verschoben. Die Bewegung der Zahnstange 29 wird über die Zahnräder 30,
31 auf eine an der Stange 11 angebrachte Zahnstange 32 übertragen. Durch eine geeignete
Formgebung der Führungsnut 24 läßt sich die erforderliche ungleichförmige Verschiebung
der Strahlenquelle erzielen.
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Die geforderte ungleichförmige Antriebsbewegung läßt sich auch durch
eine entsprechende Steuerung der Drehzahl des Antriebsmotors erzielen, indem die
Betriebsspannnng des Motors nach einem vorgegebenen Programm steuerbar ist.
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PATENTANSPRACH E 1. Gerät für Bewegungsbestrahlnng mit längs einer
vorgegebenen Führungsbahn motorisch angetriebener Strahlenquelle, dadurch gekennzeichnet,
daß bei ungleichförmiger Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlenquelle diese Geschwindigkeit
durch die Antriebsvorrichtung unter Berücksichtigung der gegenseitigen geometrischen
Beziehungen zwischen Führungsbahn der Strahlenquelle und Hautoberfiädlenform in
Richtung dieser Führungsbahn sowie im Hinblick auf die während des Bestrahlungsvorganges
wechselnden Fokus - Haut- bzw. Fokus - Herd - Abstände im Sinne einer gleichförmigen
Haut- bzw. Herddosis steuerbar ist.