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Anlage für Therapie und Forschung zur Nutzbarmachung radioaktiver
Substanzen Die Erfindung betrifft eine Anlage für Therapie und Forschung zur Nutzbarmachung
radioaktiver Substanzen für medizinische und andere Zwecke.
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Eine derartige Anlage ist bekannt, die aus einer Strahlungsquelle
für radioaktive Stoffe besteht, die an einem Träger angebracht ist, der in einem
mit zur Abschirmung dienendem Schwermetall gefüllten Gehäuse derart drehbar untergebracht
ist, daß er aus einer abgeschirmten Stellung des Trägers im Inneren des Gehäuses
in eine Betriebsstellung bewegbar ist, die einer im Gehäuse vorgesehenen Öffnung
entspricht. Ferner ist es auch bekannt, im Gehäuse einer derartigen Anlage eine
Lichtvisiereinrichtung vorzusehen.
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Die bekannten Einrichtungen erfüllen dann ihren Zweck, wenn von der
Strahlungsquelle aus eine jeweils gleichbleibende Strahlenwirkung auf eine gleichbleibende
Bestrahlungsfläche ausgeübt werden soll. Wenn nacheinander bei der gleichen Bestrahlungsfläche
verschiedene Strahlersubstanzen Anwendung finden sollen, macht sich eine sehr zeitraubende
und umständliche und daneben auch gefahrvolle Auswechslung der jeweiligen Strahlungsquelle
erforderlich. Ferner stellt die bekannte Lichtvisiereinrichtung nicht sicher, daß
die zu bestrahlende Fläche vor der Einwirkung der radioaktiven Strahlung genau eingestellt
werden kann, ohne daß bereits zu diesem Zeitpunkt die radioaktive Strahlung zur
Wirkung kommt.
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Zweck der Erfindung ist, eine Anlage zu schaffen, mit deren Hilfe
die radioaktiven Substanzen nicht nur ausreichend abgeschirmt werden können, um
der radioaktiven Strahlung ausgesetzte Personen vor schädlichen Strahlenwirkungen
zu schützen, sondern auch gleichzeitig eine geregelte Freilegung der radioaktiven
Substanz durch Fernsteuerung zu ermöglichen, so daß ein Strahlenbündel gewünschter
Gestalt, Größe und Richtung nach Belieben nutzbar gemacht werden kann. Das wird
gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Strahlungsquelle an dem inneren Ende
einer Stange angebracht ist, die in zur Abschirmung genügender Länge an einer in
das Innere des Gehäuses hineinreichenden, drehbeweglich gelagerten Trommel parallel
zu deren Achse einschiebbar vorgesehen ist, und daß eine an einer weiteren Stange
angeordnete Lichtquelle an der Trommel parallel zu deren Achse um 180° zum Stoffträger
versetzt einschiebbar vorgesehen ist, so daß durch Drehen der Trommel wahlweise
die Strahlungsquelle oder die Lichtquelle in Betriebsstellung gegenüber der im Gehäuse
vorgesehenen Öffnung einstellbar ist.
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Ein Merkmal der weiteren Ausgestaltung besteht darin, daß das Gehäuse
mit einem doppelt wirkenden pneumatischen Zylinder versehen ist, gegen welchen an
der Trommel befestigte Anschlagelemente bei der Drehung anschlagen, um die Trommel
in ihre beiden Stellungen zu bringen. Ferner ist vorgesehen, daß das äußere Ende
der Trommel als Rotor eines Motors ausgebildet ist, so daß es zur Drehung der Trommel
dient und dadurch den Stoffträger in die und aus der Betriebsstellung bewegt. Weiterhin
besteht die Möglichkeit, daß handbetätigte Mittel zum Zurückführen des Stoffträgers
aus der Betriebsstellung in die abgeschirmte Stellung im Falle des Versagens der
Kontrolleinrichtung vorgesehen werden, die die Anlage nach Handbetätigung durch
eine selbsttätig arbeitende Verriegelung für den weiteren Gebrauch absperren. Es
kann außerdem ein in die Öffnung des Gehäuses eingesetzter Mehrfach-Abschirmblock
für die kontrollierte Bestrahlung lebender oder unbelebter Substanz vorgesehen sein.
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Ein Merkmal der weiteren Ausgestaltung ist, daß der Träger für die
radioaktive Substanz in seine Stellung und aus seiner Stellung in der drehbaren
Trommel durch Fernsteuerungsmittel mit Hilfe eines Kabels gebracht wird, das an
den Stoffträger anschließbar und mit einem Transportbehälter zu verbinden ist.
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Damit ist eine Anlage geschaffen, die die Aufgabenstellung voll und
ganz erfüllt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht des Kopfes und der Strahlenbündelungsvorrichtung;
Fig. ? ist ein Längsschnitt nach Linie II-11 der Fig. 3 in vergrößertem Maßstabe
und zeigt einen Teil des Inneren des Kopfes;
Fig. 3 ist eine Endansicht
mit teilweisem Schnitt nach Linie III-III der Fig. 2; Fig. 4 ist eine ähnliche Ansicht
wie Fig. 2 in verkleinertem Maßstab, die weitere Einzelheiten erkennen läßt; Fig.5
veranschaulicht eine typische Anlage für statische Feldtherapie; Fig. 6 und 7 zeigen
Teile der Anlage nach Fig. 5 in vergrößertem Maßstabe, und Fig. 8 stellt Mittel
zum Entfernen und Wiedereinsetzen der radioaktiven Quelle von dem bzw. in den Kopf
dar.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die radioaktive Quelle
1 an einem Ende einer Schwermetallstange2 von ausreichender Länge angebracht, um
den, gewünschten Grad der Abschirmung längs ihrer Achse sicherzustellen. Die Stange
2 mit der radioaktiven Quelle 1, die im folgenden als Stoffträger bezeichnet ist,
ist in einem festen Schwermetallzylinder 3 gelagert, der im folgenden kurz als Trommel
3 bezeichnet ist. Der Stoffträger ist parallel zur Achse der Trommel 3 und in einiger
Entfernung von ihr gelagert. In symmetrischer Stellung auf der anderen Seite der
Trommelachse ist ein sogenannter Lichtträger 4 gelagert, der sich darin von dem
Stoffträger unterscheidet, daß eine kleine hochleistungsfähige Lampe 5 mit kleinen
Glühdrähten eine Stellung einnimmt, die derjenigen der radioaktiven Quelle 1 in
dem Stoffträger entspricht.
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Die den Stoff- und den Lichtträger enthaltende Trommel 3 ist auf zwei
Lagern 6 und 7 gelagert, so daß die Trommel frei um ihre Achse in einem Stahlgehäuse
8 gedreht werden kann, das eine große Masse Abschirmmetall 9 enthält, so daß die
radioaktive Quelle 1 normalerweise innerhalb der Abschirmmetalimasse eingeschlossen
ist. Das Gehäuse 8 und seine Füllung 9 sind mit einer konischen Öffnung 10 versehen,
die vom inneren Ende der die Trommel 3 enthaltenden Kammer zur Außenfläehe des Gehäuses
8 führt. Die Spitze jener Öffnung fällt mit der Lampe 5 zusammen, so daß durch Drehung
der Trommel 3 um 180° -.die Lampe 5 und der radioaktive Stoff 1 ihre Stellungen
vertauschen und letzterer über die konische Öffnung 10 freigelegt wird.
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Der -Stoff- und der Lichtträger sind in der Trommel 3 mit Riegeln
11 und 12 befestigt, können aber nach Entfernung der Deckplatte 13 von hinten nach
Bedarf zurückgezogen werden. Bei dem Stoffträger geschieht das von fern durch weiter
unten beschriebene Mittel. Der Lichtträger wird normalerweise von Hand herausgezogen.
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Um -die Trommel 3 bei normaler Betriebsweise zu drehen, ist das äußere
oder rückwärtige Ende derselben als Rotor eines Elektromotors ausgebildet durch
Anbringung eines besonderen Ringes 14 aus leitendein Material. Dieser Ring liegt
zentral in einem Spezial-Motorlamellenpaket 15, das an dem Stahlgehäuse 8 gelagert
ist. Diese Lamellen bilden mit den zugehörigen Spulen.windungen 16 den Stator
des Motors. Bei :der Erregung des Motors dreht sich die Trommel nur für eine halbe
Umdrehung, wonach die Trommel 3 durch einen Anschlag 17 zum Stillstand gebracht
wird, der an der Trommel befestigt ist und gegen einen mechanischen, am Gehäuse
8 befestigten Anschlag 18 anstößt. Der Anschlag 18 ist am äußeren Ende der Schraube
19 befestigt, die ihrerseits in einem Teil 20 befestigt ist, der in einem doppelt
wirkenden pneumatischem Zylinder 21 gleitbar gelagert -ist. Diese Anordnung bewirkt
einen nachgiebigen Anschlag und soll Beschädigungen oder Erschütterungen verhindern,
wenn die schwere umlaufende Trommel 3 angehalten wird. Die Wicklungen 16 des Motors
sind so angeordnet, daß der Erregerstrom bei angehaltenem Motor eingeschaltet bleiben
kann, um die Teile in Betriebsstellung zu halten. Während ihrer halben Umdrehung
bewegt sich die Trommel gegen. die Wirkung einer kräftigen Feder 22, die beim Abschalten
des Erregerstroms die Trommel 3 selbsttätig in ihre Ausgangsstellung zurückführt,
wo ein zweiter Anschlag 23 an der Trommel gegen die entgegengesetzte Seite des mechanischen
Anschlages 18 anstößt. Demnach ist klar, daß die ganze Anordnung so getroffen ist,
daß bei abgeschaltetem Strom und stillgesetzter Trommel 3 die Lampe 5 über die konische
Öffnung 10 freigegeben wird und bei eingeschaltetem Strom und stillgesetzter Trommel
3 der radioaktive Stoff 1 gleichfalls durch die besagte Öffnung 10 freigegeben wird.
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Es sind Vorkehrungen dafür getroffen, daß die Strahlungsquelle 1 nur
durch Erregung der Motorwicklungen freigelegt werden kann, wenn die weiter unten
beschriebenen Maßnahmen ausgeführt worden sind. Es ist jedoch möglich, die Strahlungsquelle
von Hand in Ausnahmefällen mittels eines Handgriffes 24, der am rückwärtigen Ende
der Trommel 3 speziell für diesen Zweck angebracht ist, abzuschirmen. Im Falle .einer
derartigen Abschirmung der Strahlungsquelle ist die Trommel gegen jede andere Bewegung
durch einen selbsttätig arbeitenden Riegel 25 verriegelt.
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Der oben beschriebene Mechanismus umfaßt eine Anzahl Schalter 26 zur
Betätigung von Signallampen, Verschlüssen, Warnlichtern und ähnlichen Einrichtungen.
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Der Kopf ist normalerweise so gelagert, wie in Fig. 5, die einen Teil
eines Behandlungsraumes schaubildlich veranschaulicht, dargestellt, nämlich in .einem
Joch 27, in welchem er sich drehen kann. Diese Drehung kann entweder von Hand mittels
eines geeigneten Getriebes geschehen oder mittels eines im Joch 27 untergebrachten
Elektromotors. Das Joch 27 kann auf mannigfache Weise gehalten werden, um eine Drehung
des Kopfes um eine zur Jochachse senkrechte Achse und lineare Verschiebungsbewegungen
in bis zu drei zueinander senkrecht stehenden Richtungen zu ermöglichen. Eine typische
Lagerung, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, besteht aus einem waagerechten Teleskoparm
28, der in .einem Halteteil 29 verschiebbar ist, welcher seinerseits von einem Ständer
30 getragen wird, so daß er in senkrechter Richtung gehoben und gesenkt werden kann.
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Motorisierte Bewegungen der Lagerung des Kopfes werden zweckmäßig
von einem beweglichen Pult, einer hängenden Schalttafel od. dgl. aus gesteuert.
Ein besonderes Kennzeichen der Kopflagerung ist die Vorsehung einstellbarer Anschläge
oder Schalter für jede mögliche Bewegung innerhalb der Lagermittel. Der Zweck solcher
Vorrichtungen ist es, das Gammastrahlenbündel, welches vom Kopf über die Öffnung
10 im Betrieb ausgeht, auf einen definierten festen Winkelbereich zu beschränken
und die Strahlungsquelle mit definiertem Volumen in Abstand zu hatten.
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Das bewegliche Pult 31 hat, wie aus Fig. 7 hervorgeht, einen Tisch
32 und Anzeigelampen 3.3, eine Auzahl Schalter 36 zur Steuerung der Bewegungen der
Kopfhalterung, während die Kraftzuleitung durch das Fußpedal 37 gesteuert wird.
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Um den Strahlungskopf für irgendwelche anderen Zwecke zu benutzen,
ist eine Fernsteuerstation entweder in Gestalt einer Schalttafel oder eines Schalttisches
38
vorgesehen, der außerhalb des Behandlungsraumes angeordnet ist, wie aus Fig. 5 ersichtlich.
Die Freilegung der Strahlungsquelle kann nur von dieser Station aus erfolgen. Das
geschieht durch Erregung der :Motorwicklungen 16 der Trommel 3, wie oben beschrieben.
Bevor es möglich ist, die Strahlungsquelle freizulegen, müssen eine festgelegte
Anzahl elektrischer Relais oder Kontakte geschlossen werden. Die Anzahl dieser Vorrichtungen
ändert sich je nach den Erfordernissen, doch ist eine Mindestfolge gemäß nachstehendem
Beispiel vorgesehen Ein in den Riegel der Tür 39 oder eine andere geeignete Verriegelung
des Behandlungsraumes eingebauter Schalter.
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Ein Verschluß, um die Freilegung so lange zu verhindern, bis die geeignete
Zeitschaltvorrichtung eingestellt ist.
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Wenn erst die erforderliche Folge von Relais und Kontakten geschlossen
ist, wird die Strahlungsquelle mittels eines Druckknopfschalters 40 an der Fernsteuerstation
38 freigelegt. Wenn die Quelle 1 bei ihrer Drehung einen vorbestimmten Punkt nahe
der vollständigen Freigabe erreicht hat, wird die Freigabe-Zeitschaltvorrichtung
41, die vorher auf die erforderliche Zeitdauer eingestellt worden ist, erregt. Am
Ende dieser voreingestellten Zeitdauer schaltet die Zeitschaltvorrichtung 41 den
Strom für den Motor ab, und die Strahlungsquelle 1 kehrt unter der Wirkung der Feder
22 in ihre abgeschirmte Stellung zurück. Es kann auch eine Aufzeichnungseinrichtung
42 für die Dauer der Freilegung der Strahlungsquelle vorgesehen werden, um die Zeit
zu überprüfen, während welcher die Strahlungsquelle l tatsächlich frei gelegen hat.
Eine weitere Anzeige des Endes einer Exponierung der Strahlungsquelle kann mittels
eines hörbaren Signals erfolgen, das nicht besonders dargestellt ist und mit dem
Schließen der Zeitschaltvorrichtung eingeschaltet wird und dann so lange ertönt,
bis die Strahlungsquelle 1 in ihre abgeschirmte Stellung zurückgekehrt ist. Zu beliebiger
Zeit während einer Freilegung kann die Strahlungsquelle 1 in ihre abgeschirmte Stellung
mittels eines Druckknopfschalters 43 an der Schalterstelle 38 zurückgeführt werden.
Als weitere Sicherheitsvorkehrung ist ein Hauptrelais 44 vorgesehen, das dazu dient,
jede Energie von der Gesamteinrichtung abzuschalten. Für den Fall, daß die Federeinrichtung
22 die Strahlungsquelle 1 nicht zurückführen sollte, ist ein Schalter 45 vorgesehen,
um den Motor umzupolen und die Strahlungsquelle auf diese Weise in ihre abgeschirmte
Stellung zurückzuführen. Als letzte Notmaßnahme ist eine Rückführung der Strahlungsquelle
von Hand mittels des Handgriffes 24, wie oben beschrieben, möglich.
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Des weiteren sind Vorkehrungen getroffen, um, falls gewünscht, die
Strahlungsquelle von der Fernschaltstation 38 aus so lange nicht freizugeben, wie
das Getriebe für die Halterung des Kopfes unter Strom steht, beispielsweise also
während der Einstellung auf einen zu behandelnden Patienten. Das kann durch ein
System von Keilverschlüssen geschehen, so daß nur eine Person entweder die Halterung
am Schaltpult 31 oder die Exponierung der Strahlungsquelle an der Fernschaltstation
38 steuert.
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Ein sichtbares Zeichen für die Stellung der Strahlungsquelle 1 wird
von einem System von drei farbigen Lampen 33 geliefert, die an jeder beliebigen
passenden Stelle, beispielsweise an der Tür des Behandlungsraumes 39, am Schaltpult
31 oder der Fernschaltstation 38 angebracht sein können und anzeigen, daß die Strahlungsquelle
abgeschirmt, in Bewegung befindlich oder freigegeben ist. Das hörbare Warnsignal
tritt immer dann in Tätigkeit, wenn die Strahlungsquelle freigelegt oder in Bewegung
befindlich ist und die Zeitschaltvorrichtung 41 abgeschaltet ist. Es kann noch eine
weitere Sicherheitsvorrichtung vorgesehen werden, die insbesondere dann dienlich
ist, wenn die Anlage zur Behandlung eines lebenden Subjekts verwendet werden soll.
Diese Sicherheitsvorrichtung kann aus einem Druckschalter oder -relais bestehen,
der bzw. das derart angeordnet ist, daß es durch Bewegung des unter Behandlung befindlichen
Subjektes betätigt wird. Wenn die Sicherheitsvorrichtung betätigt wird, wird die
Strahlungsquelle selbsttätig in ihre abgeschirmte Stellung zurückgeführt.
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Es sind auch Vorkehrungen getroffen, um an dem Kopf eine Anzahl von
Standardzubehörteilen anzubringen, beispielsweise feste Applikatoren, veränderliche
Diaphragmen und Halbschattengeräte zur Strahlenbündelung.
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Der Kopf kann mit den üblichen Einstellskalen, Zeigern und optischen
oder mechanischen Maßstäben versehen werden, damit er auf zu behandelnde Patienten
eingerichtet werden kann. In die konische Öffnung 10 des Kopfes kann eine Bestrahlungskammer
eingegeklemmt werden, wobei der Mehrfach-Abschirmblock 46, wie in Fig. 4 dargestellt,
in der Weise Verwendung findet, daß gesteuerte Bestrahlungen lebender und unbelebter
Materie, die auf den Block 47 aufgebracht wird, ausgeführt werden können, ohne den
Operateur unnötig zu behelligen.
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Um die radioaktive Quelle gegen eine andere auszutauschen, wird zuerst
die Deckplatte 13 entfernt und ein Abschirmpflock herausgenommen. Sodann wird ein
Transportbehälter bündig an das hintere Ende der Trommeleinrichtung gebracht und
eine Kabelverhindung 47 vom (nicht dargestellten) Transportbehälter bei 49 an dem
Stoffträger 1, wie aus Fig. 8 ersichtlich, befestigt. Ein dickwandiger Zylinder,
der normalerweise einen. Teil der Abschirmung des Transportbehälters bildet, wird
so, vorgeschoben, daß er die Lücke zwischen dem Kopf und dem Behälter umgibt und
der Stoffträger 1 über die Röhre 50 durch Fernsteuerung in den Transportbehälter
hineingezogen wird. Ein neuer Stoffträger kann in gleicher Weise in die Trommel
eingeführt werden.