DE19631968C1

DE19631968C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Lagerung von HL-Dosissonden

Info

Publication number: DE19631968C1
Application number: DE1996131968
Authority: DE
Inventors: Robert Dr Guenther; Sebastian Kolbe
Original assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Current assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1996-08-08
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2016-08-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufnahme, Halterung und Kalibrierung von Halbleiter (HL)-Dosissonden.

HL-Dosissonden haben mindestens einen Halbleiterdetektor integriert, der zur Messung der Dosis bzw. der Dosisleistung bei der Bestrahlung von gynäkologischen Tumoren, insbesondere zur Messung der Dosis in Hoh lorganen, wie Rektum und Harnblase, eingesetzt wird.

Es ist an sich bekannt (z. B. Veröffentlichung PTW Freiburg "Dosimeter AM6 C für Afterloading-Therapie und Ganzkörperbestrahlung"), HL-Dosissonden mit einem oder mehreren Halbleiterdetektoren (Einfach- oder Mehrfachsonden) zur Dosimetrie bei gynäkologischen After loading-Therapien anzuwenden. Die Sonden mit den internen Halbleiterdetektoren werden bei dieser therapeutischen Behandlung in Körperöffnungen und Hohlräume des Patienten eingeführt, so daß mit den Halbleiterdetektoren eine Dosismessung im Körper des Patienten erfolgen kann. Die Meßer gebnisse werden dabei zur Vermeidung von Strahlenschäden benötigt. Zum regelmäßigen Überprüfen des Ansprechvermögens der Halbleiterde tektoren dienen sog. Kalibrieradapter. Ein solcher Adapter besteht aus einem Plexiglasträger mit Bohrungen, in denen ein Applikator des After loading-Therapiesystems, die zu kalibrierenden HL-Dosissonden und eine an ein kalibriertes Dosimeter angeschlossene Bezugssonde (Refe renz-Ionisationskammer) aufgenommen werden können.

In dem Firmenprospekt der ISOTOPEN-TECHNIK DR. SAUERWEIN GmbH, Haan/Rheinland, ist ein Afterloading-Festkörperphantom Typ 9193 vorgestellt, das als Kalibrieradapter vom Arbeitskreis "After loading-Dosimetrie" der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik entwickelt wurde. Das Phantom aus Plexiglas besitzt Bohrungen für sog. Stop fen, in denen die HL-Dosissonden, eine Ionisationskammer sowie eine Applikatorsonde aufgenommen werden. Um eine zentrale Bohrung des Phantoms für den Stopfen mit der Applikatorsonde herum können jeweils im gleichen Abstand zu dieser mindestens zwei Stopfen für HL-Dosissonden sowie eine Referenz-Ionisationskammer als Bezugssonde eingesteckt werden.

Das Meßergebnis dieser Detektoren ist auf Grund der Materialeigenschaf ten von Halbleitern bekanntlich stark temperaturabhängig und nimmt mit steigender Temperatur zu.

Bei der Überprüfung des Ansprechvermögens der Halbleiterdetektoren und bei der Einführung der HL-Dosissonden während der Patientenbehand lung sind die Halbleiterdetektoren je nach Aufbewahrung thermisch an die Umgebung (in der Regel Raumtemperatur) angepaßt. Während der Do sismessung bei der therapeutischen Behandlung gleicht sich die Sonden temperatur (und damit die Temperatur des Halbleiterdetektors) an die Körpertemperatur des Patienten an. Der durch die Temperaturunterschie de verursachte Meßfehler kann dabei bis zu 9% betragen!

Aufgabe ist es deshalb, temperaturabhängige Meßfehler der Halbleiterde tektoren bei der Dosimetrie während der Behandlung des Patienten weit gehend auszuschließen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die HL-Dosissonde während ih rer Aufnahme und Lagerung vor einer Behandlung sowie während der Kalibrierung auf eine Temperatur gleich oder zumindest annähernd gleich der Körpertemperatur des Patienten thermisch stabilisiert wird. Zu diesem Zweck stehen die HL-Dosissonden sowie die Bezugssonde während der Halterung der Stopfen in dein Träger (Phantom) im thermischen Kontakt mit einem temperaturgeregelten Heizelement. Vorzugsweise wird dieser thermische Kontakt durch ein temperaturgeregeltes Wasserbad (bzw. durch ein Gelbad mit wasseräquivalenter Wirkung in bezug auf die radio aktive Strahlung der Quellensonde) realisiert, in welchem die Stopfen für die Aufnahme der HL-Dosissonden und für die Bezugssonde gelagert werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprü chen erwähnt.

Durch die Erfindung befinden sich die HL-Sonden bei ihrer Aufnahme in dem Träger temperaturmäßig jeweils in einem solchen Zustand, welcher gleich oder zumindest annähernd gleich den dosimetrischen Anwen dungsbedingungen während der Patientenbehandlung entspricht.

Unter diesen Bedingungen erfolgt auch das Überprüfen des Ansprech vermögens der Halbleiterdetektoren der Dosissonden, so daß allenfalls nur ein vernachlässigbarer Temperatureinfluß während der Patientenbe handlung im Vergleich zu einem Lagerungs- oder Kalibrierzustand der HL-Dosissonde gegeben ist.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 Prinzipdarstellung der Vorrichtung im Vertikalquerschnitt,

Fig. 2 Prinzipdarstellung der Vorrichtung im Horizontalquerschnitt.

In Fig. 1 ist ein Vertikalquerschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Ein Träger 1 aus Lauramid besitzt eine zylindrische Bohrung 2 zur Aufnahme eines Stopfens 3, der eine Quellensonde 4 mit einer radio aktiven Strahlungsquelle 5 enthält. In vertikaler Richtung ihrer Son denachse 6 ragt die Quellensonde 4 bei ihrer Lagerung in den Träger 1 hinein, so daß die radioaktive Strahlungsquelle 5 in einer horizontalen Strahlungsebene 7 ca. in Höhe der Mitte des Trägers 1 liegt. Drei weite re Stopfen 8, 9, 10, von denen in der Schnittzeichnung von Fig. 1 nur der Stopfen 9 (vgl. Fig. 2) mit einer Fünffachsonde 11 mit fünf Halbleiterde tektoren 12 dargestellt ist, werden ebenfalls in der Vorrichtung aufge nommen. Die Stopfen 3, 8, 9, 10 haben im Träger 1 einen Durchmesser d_a von 2 cm und eine Länge l von ca. 14 cm. Der Stopfen 10 beinhaltet bei spielsweise eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Einfachsonde 24 als weitere HL-Dosissonde zur dosimetrischen Patientenbehandlung; der Stopfen 8 nimmt eine Bezugssonde 25 als geeichte Referenzsonde zur Kalibrierung der besagten HL-Einfach- bzw. Fünffachsonde 24, 11 auf. Im Aufnahmebereich der Stopfen 8, 9, 10 ist der Träger 1 als Badbehälter 13 ausgebildet, in welchem die Stopfen 8, 9, 10, so wie in Fig. 1 am Stopfen 9 gezeigt, durch eine Vertiefung 14 im Boden und durch eine Bohrung 15 in einem Deckel 16 des Badbehälters 13 gehaltert werden. In vertikaler Richtung der Sondenachse 17 des Stopfens 9 ragt die Fünffach sonde 11 dabei so weit in den Träger 1 hinein, daß der mittlere der fünf Halbleiterdetektoren 12 in der horizontalen Strahlungsebene 7 der radio aktiven Strahlungsquelle 5 liegt. Der Halbleiterdetektor der Einfachsonde 24 und das empfindlichen Meßvolumen der Bezugssonde 25 liegen ebenfalls in dieser horizontalen Strahlungsebene 7 (nicht aus der Schnitt darstellung von Fig. 1 ersichtlich). Die Sondenachsen 17 der drei Stopfen 8, 9, 10 mit der Bezugssonde 25 und den HL-Sonden 11, 24 sind in ei nem gleichen Abstand r=8 cm zur Sondenachse 6 der radioaktiven Strah lungsquelle 5 angeordnet. Ferner sind die Sondenachsen 17 (der Fünf fachsonde 11 mit einem Außendurchmesser von ca. 7 mm, der Einfach sonde 24 mit einem Außendurchmesser von ca. 3 mm und der Bezugs sonde 25 mit einem Außendurchmesser von ca. 8 mm) jeweils in einem Abstand a von ca. 2 cm zu Wandungen 22, 23, in einem Abstand b von ca. 4 cm zueinander und in einem Abstand c von ca. 2 cm zu seitlichen Wandungen 26, 27 des Badbehälters 13 entfernt angeordnet.

Der Abstand d zwischen der äußeren Wandung 22 des Badbehälters 13 und der äußeren Teilwandung 28 des Trägers 1 beträgt 1 cm.

Der Badbehälter 13 ist mit Wasser oder mit einem Gel gefüllt, das in be zug auf die Strahlung der radioaktiven Strahlungsquelle 5 wasseräquiva lente Eigenschaften aufweist. Im Bodenbereich des Badbehälters 13 mit der Vertiefung 14 befindet sich ein Heizelement 18 zum Erhitzen des Wasser- bzw. Gelbades. Die Temperatur wird durch einen seitlich im Badbehälter 13 angeordneten Temperaturfühler 19 überwacht, der, wie auch das Heizelement 18, elektrisch an eine aus Übersichtsgründen nicht in der Zeichnung dargestellte Temperaturregeleinheit angeschlossen ist. Diese Temperaturregeleinheit stabilisiert die im Badbehälter 13 angeord neten und in den Stopfen 9, 10, 8 aufgenommenen HL-Sonden 11, 24 sowie die Bezugssonde 25 thermisch auf eine Temperatur gleich oder zumindest annähernd gleich der Körpertemperatur der Patienten, für wel che die HL-Sonden 11, 24 dosimetrisch während gynäkologischer Strah lungsbehandlungen eingesetzt werden. Bei dieser Temperatur erfolgt auch die Kalibrierung der HL-Dosissonden 11, 24 mit Hilfe der Bezugssonde 25 und die Zwischenlagerung der HL-Dosissonden 11, 24.

Aus Gründen einer Wärmeisolation ist der Träger 1, einschließlich des Deckels 16, mit einer Styroporschicht 20 im Dickenbereich von 2 bis 5 cm umgeben. Zum Schutz sowie zur mechanischen Stabilisierung ist diese Styroporschicht 20 mit einer ca. 2 mm starken PMMA-Schicht 21 um mantelt.

Die Stopfen 3, 8, 9, 10 sowie der Deckel 16 des Badbehälters 13 beste hen, wie der Träger 1, ebenfalls aus Laurainid, das in bezug auf die Streu ung und Absorption der Strahlung der radioaktiven Strahlenquelle 5 in der Quellensonde 4 sowie in bezug auf die Dichte (1,04 g/cm³) weitgehend wasseräquivalente Materialeigenschaften aufweist.

Fig. 2 zeigt einen Horizontalquerschnitt durch die Vorrichtung, in der an schaulich ist, daß der Badbehälter 13 mit den Wandungen 22, 23 im Be reich der darin senkrecht stehenden Stopfen 8, 9, 10 kreissegmentartig zur Sondenachse 6 der Quellensonde 4 als Mittelpunkt ausgebildet ist. Eine äußere Teilwandung 28 des Trägers 1 ist ebenfalls kreissegmentartig zur Sondenachse 6 der Quellensonde 4 ausgebildet. Die Wandungen 27, 26 sind kreissegmentartig zu den Sondenachsen 17 der Einfach- 24 bzw. Fünffachsonde 11 gestaltet. Für den Kalibriervorgang wird der Stopfen 8 mit der geeichten Bezugssonde 25 bestückt. In den beiden anderen Stop fen 9, 10 können die Fünffachsonde 11 und die Einfachsonde 24 gelagert werden, die zur dosimetrischen Anwendung während der Afterloading-Therapie vorgesehen sind.

Bezugszeichenliste

1 Träger
2 zylindrische Bohrung
3, 8, 9, 10 Stopfen
4 Quellensonde
5 radioaktive Strahlungsquelle
6 Sondenachse der Quellensonde
7 horizontale Strahlungsebene
11 Fünffachsonde
12 Halbleiterdetektor
13 Badbehälter
14 Vertiefung
5 Bohrung
16 Deckel
17 Sondenachsen der Fünffachsonde 11, der Einfachsonde 24 sowie der Bezugssonde 25
18 Heizelement
19 Temperaturfühler
20 Styroporschicht
21 PMMA-Schicht
22, 23, 26, 27 Wandungen des Badbehälters
24 Einfachsonde
25 Bezugssonde
28 äußere Teilwandung des Trägers 1
r Abstand zwischen den Sondenachsen 6 und 17
a Abstand der Sondenachsen 17 zu den Wandungen 22, 23 des Badbehälters 13
b Abstand der Sondenachsen 17 untereinander
c Abstand der Sondenachsen 17 zu den Wandungen 26, 27 des Badbehälters 13
d Abstand zwischen der äußeren Wandung 22 des Bad behälters 13 und der äußeren Teilwandung 28 des Trägers 1
d_a Durchmesser der Stopfen 3, 8, 9, 10 im Träger 1
l Länge der Stopfen 3, 8, 9, 10 im Träger 1

Claims

1. Verfahren zur Lagerung von HL-Dosissonden, die wenigstens einen Halbleiterdetektor zur Messung der Dosis bzw. Dosisleistung bei der Behandlung gynäkologischer Tumor-Patienten beinhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die HL-Dosissonden während ihrer Aufnahme und Lagerung vor einer Behandlung sowie während der Kalibrierung thermisch auf eine Temperatur gleich oder zumindest annähernd gleich der Körpertemperatur des Patienten stabilisiert werden.

2. Vorrichtung zur Lagerung von HL-Dosissonden, die wenigstens einen Halbleiterdetektor zur Messung der Dosis bzw. Dosisleistung bei der Behandlung gynäkologischer Tumor-Patienten beinhalten, wobei die HL-Dosissonden und eine Bezugssonde jeweils in auswechselbaren Stopfen mit einer definierten Lage zu einer radioaktiven Quellensonde in einem Träger gehaltert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die HL-Dosissonden (11, 24) sowie die Bezugssonde (25) während der Halterung der Stopfen (8, 9, 10) in dem Träger (1) im thermischen Kontakt mit einem temperaturgeregelten Heizelement (18) stehen.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) im Bereich der HL-Dosis- und Bezugssonden (11) als Badbehälter (13) ausgebildet ist, in welchem die Stopfen (8, 9, 10) durch Vertiefungen (14) im Boden des Trägers (1) und durch Bohrungen (15) in einem Deckel (16) des Badbehälters (13) gehaltert werden, und in dem das temperaturgeregelte Heizelement (18) vorzugsweise im Bodenbereich des Badbehälters (13) angeordnet ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß innere und äußere Wandungen (22, 23) des Badbehälters (13) im Bereich der HL-Dosis- und Bezugssonden (11) in ihrem Querschnitt zur axialen Richtung der im Badbehälter (13) gehalterten Stopfen (8, 9, 10) kreissegmentartig zur Sondenachse (6) der Quellensonde (4) als Mittelpunkt ausgebildet sind.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß seitliche Wandungen (26, 27) des Badbehälters (13) im Bereich der äußeren HL-Dosissonden (11, 24) in ihrem Querschnitt zur axialen Richtung der im Badbehälter gehalterten Stopfen (9, 10) jeweils kreissegmentartig zur Sondenachse (17) der HL-Dosissonde (11, 24) als Mittelpunkt ausgebildet sind.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Teilwandung (28) des Trägers (1) in ihrem Querschnitt zur axialen Richtung des im Träger (1) gehalterten Stopfens (3) kreissegmentartig zur Sondenachse (6) der Quellensonde (4) als Mittelpunkt ausgebildet ist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) aus einem Material, vorzugsweise Lauramid, besteht, das im wesentlichen wasseräquivalente Streu- und Absorptionseigenschaften in bezug auf die Strahlung der radioaktiven Quelle (5) der Quellensonde (4) aufweist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1), einschließlich des Deckels (16) des Badbehälters (13) mit einer thermischen Isolationsschicht (20), vorzugsweise aus Styropor, umgeben ist.

9. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 3, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isolationsschicht (20) mit einer mechanischen Stabilisierungsschicht (21) ummantelt ist, die im wesentlichen gleiche Strahlungsstreu- und -absorptionseigenschaften wie das Trägermaterial (1) aufweist und vorzugsweise aus PMMA oder aus Lauramid besteht.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als thermisches Kontaktmedium im Badbehälter (13) Wasser bzw. ein Gel mit wasseräquivalenter Wirkung in bezug auf die Strahlung der radioaktiven Quellensonde (4) eingesetzt wird.