DE2417576A1 - Verfahren zur erzielung von bestrahlungsfeldern beliebiger form bei einem radiotherapiegeraet und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur erzielung von bestrahlungsfeldern beliebiger form bei einem radiotherapiegeraet und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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Description

Verfahren zur Erzielung von Bestrahlungsfeldern beliebiger Form bei einem Radiotherapiegerät und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, mit dem es möglich ist, Bestrahlungsfelder beliebiger Form bei Energie-Radiotherapiegeräten zu erzielen, sowie auf eine
Hilfskollimationsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens .
Bei der Hochenergie-Bestrahlung (Co -Beschleuniger) von Feldern großer Dimensionen und unregelmäßiger Form (insbesondere im Fall der Hodgkin1sehen Krankheit) erfordert die Abgrenzung des zu bestrahlenden Volumens gewöhnlich die Verwendung von umfangreichem, schwerem und unbequem zu handhabendem Material, das keine sehr präzise Lokalisierung der zu bestrahlenden Zone in Bezug auf das Bestrahlungsbündel ermöglicht.
Lei/Pe
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Es sind bereits verschiedene zu diesem Zweck verwendete Hilfskollimationsvorrichtungen bekannt:
Einige bekannte Hilfskollimationsvorrichtungen enthalten Pb-Blöcke, die auf einer Plexiglasplatte angeordnet sind, wobei ihre Anordnung von der Form des zu bestrahlenden Feldes abhängt. Das Einsetzen einer solchen Vorrichtung erfordert jedoch eine beträchtliche Zeit, die Vorrichtung ist schwierig in Bezug auf das Bestrahlungsbündel zu positionieren, und die Seitenflächen der Pb-Blöcke konvergieren nicht zu der Quelle,, was zum Auftreten eines beträchtlichen Halbschattens führt. Ferner ist der durch eine solche Vorrichtung gewährleistete Schutz im allgemeinen auf die Höhe der Lungen beschränkt.
Andere bekannte Hilfskollimationsvorrichtungen enthalten einen Block aus expandiertem Polystyrol, dessen Querschnitt demjenigen des Behandlungsfeldes entspricht und dessen Seitenflächen zu der Quelle konvergieren, wobei der Block von P-Kugeln mit etwa 2 mm Durchmesser umgeben ist. Dieses System erfordert eine aufwendige Handhabungsvorrichtung, denn für ein Co -Gerät wiegt ein Kasten etwa 40 kg. Ferner können für jeden Patienten zwei Kästen erforderlich sein, was außerdem einen beträchtlichen Aufbewahrungsplatz notwendig macht. Das Einstellen dieses zweiten Lokalisierungssystema in den Weg des Teilchenbündels erfolgt durch visuelle Ausrichtung des Kreuzes des Behandlungsgeräts mit einem Kreuz, das auf die Oberseite des Kastens gemalt ist, der den Block aus expandiertem Polystyrol enthält. Damit diese Ausrichtung möglih ist, muß der Lokalisierungskasten von dem Bestrahlungskopf entfernt liegen, und seine Abmessungen müssen umso größer sein, je größer dieser Abstand ist.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, unter Beibehaltung des Prinzips der Konvergenz der Seitenflächen der Hilfslokalisierungsvorrichtung zu der Strahlenquelle, wie sie von Abbatucci im Jahre 1967 eingeführt worden ist, ein Verfahren zur Abgrenzung des Bestrahlungsfeldes sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, womit jegliche Handhabung von schweren Lasten vermieden und die automatische Einstellung der Hilfslokalisierungsvorrichtung in Bezug auf das Bestrahlung sbündel gewährleistet wird.
Nach der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzielung von Bestrahlungsfeldern beliebiger Form bei einem Radiotherapiegerät mit einer Teilchen hoher Energie liefernden Quelle und mit einem Hauptkollimator, gekennzeichnet durch eine zu dem Hauptkollimator hinzugefügte Hilfskollimationsvorrichtung mit einem Block aus nichtabsorbierendem Material von vorbestimmter Form, der in Quecksilber eingetaucht ist, das als absorbierendes Material zur Begrenzung des Bestrahlungsfeldes dient.
Eine Hilfskollimatiölvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein. Hauptreservoir und ein Lokalisierungs-Reservoir an einem auf Führungsschienen beweglichen Gestell befestigt sind, daß die Reservoire miteinander durch eine Schlauchleitung verbunden sind, daß das Hilfsreservoir einen Block aus expandiertem Polystyrol von vorbestimmter Form enthält, daß das Hauptreservoir in der Ruhestellung mit Quecksilber gefüllt ist, das in der Arbeitsstellung das von dem Block in dem Lokalisierungs-Reservoir freigelassene Volumen einnimmt, daß der Block Seitenwände hat, die zu einem Punkt zusammenlaufen, der mit der Teilchenquelle
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zusammenfällt, und daß die Querschnitte des Blocks zu dem zu bestrahlenden· Feld auf der halben Höhe des zu behandelnden Volumens geometrisch ähnlich sind.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Hilfskollimationsvorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß für die Reservoire eine erste Verstelleinrichtung vorgesehen ist, die eine vertikale Verstellung der Reservoire mit zwei vorwählbaren Geschwindigkeiten derart ermöglicht, daß dadurch das Lokalierungs-Reservoir nacheinander für einen Bestrahlungsstoß von oben nach unten und für einen Bestrahlungsstoß von unten nach oben einstellbar ist, wobei das Lokalisierungs-Reservoir durch den mit großer Geschwindigkeit erfolgenden Hub im wesentlichen auf die Höhe seiner Arbeitsstellung gebracht und durch den mit langsamer Geschwindigkeit erfolgenden Hub mit großer Präzision gegenüber dem Hauptkollimator eingestellt wirdj und daß fiir das Hauptreservoir eine zweite Verstelleinrichtung vorgesehen ist, mit der das Hauptreservoir in eine in Bezug auf das Lokalisierungs-Reservoir hohe Stellung einstellbar ist, damit das im Hauptreservoir enthaltene Quecksilber in das Lokalisierungs-Reservoir eindringen und das Volumen einnehmen kann, das von. dem im Lokalisierungs-Reservoir angeordneten Polystyrolblock freigelassen ist»
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht nicht nur die Abgrenzung eines Bestrahlungsfeldes beliebiger Form unter Beibehaltung der Konvergenz der Flächen der Hilfslokalisierungsvorrichtung zu der Strahlungsquelle, sondern ergibt zusätzlich noch die folgenden Vorteile:
- das nach der Erfindung ausgebildete Bestrahlungsgerät
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kann für die beiden Stellungen des vertikalen Bestrahlungsstoßes verwendet werden;
- im Weg des nutzbaren Bestrahlungsbündels liegt kein Montageteil;
- Raumbedarf und Gewicht des Geräts sind minimal;
- es ist eine ferngesteuerte Einstellung ohne Gefahr für den auf dem Behandlungstisch liegenden Patient möglich;
- es ist ein maximaler Abstand zwischen dem Austritt des Hilfskollimators und der Haut des Patienten gewährleistet, damit die durch das Vorhandensein des Hilfskollimators verursachte und den Patienten erreichende Sekundär strahlung möglichst verringert wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch ein mit einer Hilfskollimationsvorrichtung nach der Erfindung ausgestattetes Radiotherapiegerät.
Wie aus. der Zeichnung zu erkennen ist, enthält die Kollimationsvorrichtung zwei Reservoire, nämlich ein Hauptreservoir 1 und ein Lokalisierungs-Reservoir 2. Diese Reservoire sind auf einem beweglichen Gestell 3 montiert, das auf Führungsschienen 4 fahrbar ist.
Die beiden Reservoire 1, 2, die bei dem dargestellten Beispiel quaderförmig sind, sind durch eine Schlauchleitung 5 miteinander verbunden, und zwar entweder direkt oder über ein Hilfsreservoir 6, dessen Aufgabe- später erläutert wird.
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In der Ruhestellung ist das Hauptreservoir 1 mit Quecksilber 12 gefüllt, auf dem Wasser aufschwimmt, dem eventuell ein Reinigungsmittel beigefügt ist. Das Wasser dient dazu, das Quecksilber 12 gegenüber der Luft des Behandlungsraums zu isolieren, damit die Verschmutzung dieser Luft durch das Quecksilber 12, das eine hohe Dampfspannung hat, vermieden wird.
Im Ruhezustand ist das Hilfsreservoir 6 mit Wasser gefüllt, dem ein Reinigungsmittel zugesetzt ist. Dieses Wasser wird in der Arbeitsstellung in das Lokalisierungs-Reservoir 2 eingebracht und spielt dort die gleiche Isolierungsrolle, wie sie zuvor für das Hauptreservoir 1 beschrieben worden ist.
Für ein bestimmtes Bestrahlungsfeld, also einen bestimmten Patienten, wird das Lokalisierungs-Reservoir mit einem Block 7 von vorbestimmter Form ausgestattet. Dieser Block besteht aus expandiertem Polystyrol, also einem Material, das besonders strahlungsdurchlassig ist. Dieser Block 7 weist Seitenwände 13 auf, die so geneigt sind, daß alle Wände 13 zu der Bestrahlungsquelle S konvergieren und die Querschnitte des Blocks 7 eine exakte geometrische Ähnlichkeit mit dem zu bestrahlenden Feld auf halber Höhe des zu behandelnden Volumens aufweisen. Der Block 7 ist auf eine rechteckige Platte aus Polymethylmethacrjrlat (Plexiglas) von etwa 2 mm Dicke aufgeklebt, deren Länge und Breite im wesentlichen gleich der Länge bzw. der Breite des Lokalisierungs-Reservoirs sind; dies ermöglicht eine präzise Positionierung des Blocks 7 in dem Lokalisierungs-Reservoir 2. Die Gesamtdicke der aus dem Polystyrolblock 7 und der Plätte bestehenden Anordnung ist geringfügig kleiner als die
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Höhe des Lokalisierungs-Reservoirs 2, so daß der Druck,, der von dem in das Lokalisierungs-Reservoir 2 eingebrachten Quecksilber 12 erzeugt wird, die obere Fläche der Plexiglasplatte 8 in Anlage an der Deckwand des Lokalisierungs-Reservoirs 2 halten kann.
Die Reservoire 1 und 2 sind an einer beweglichen Einrichtung 9 angeordnet, die mit zwei Armen 10 ausgestattet ist, die einen Haltebügel für das Lokalisierungsreservoir 2 bilden (wobei in der Zeichnung nur ein Arm sichtbar ist). Diese Einrichtung 9 kann nach Art eines Aufzugs mit zwei vorwählbaren Geschwindigkeiten bewegt werden; diese vertikale Bewegung ermöglicht es, das Lokalisierungs-Reservoir 2 entweder in eine Stellung zu bringen, die einer Bestrahlung durch einen Bestrahlungsstoß von oben nach unten entspricht (in vollen Linien gezeichnete Stellung), oder in eine Stellung, die einer Bestrahlung durch einen Bestrahlungsstoß von unten nach oben entspricht (gestrichelt gezeichnete Stellung). Die höhere Geschwindigkeit kann nur dann eingeschaltet werden, wenn das Lokalisierungs-Reservoir von dem Behandlungsgerät A entfernt ist. Der mit großer Geschwindigkeit erfolgende Hub ist so eingestellt, daß er das Lokalisierungs-Reservoir 2 in die Nähe seiner Arbeitsstellung, bringt, während die langsame Geschwindigkeit dazu dient, das Lokalisierungs-Reservoir 2 in Anlage an den am Behandlungsgerät A befestigten Hauptkollimator 14 zu bringen, wobei diese Einstellung auf Grund vorhandener (in der Zeichnung nicht dargestellter) Sicherheitseinrichtungen nur dann stattfinden kann, wenn das Lokalisierungs-Reservoir 2 für die vorzunehmenden Bestrahlungen richtig angeordnet ist. Weitere Sicherheitssysteme setzen die mit geringer Geschwindigkeit erfolgende
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Verstellung still, wenn das Lokalisierungs-Reservoir 2 nicht genau einem am Behandlungsgerät A befestigten Anlagesockel 11 gegenüberliegt.
Ein weiteres (in der Zeichnung nicht dargestelltes) Sicherheitssystem überwacht die Berührung zwischen dem Lokalisierungs-Reservoir 2 und dem Hauptkollimator 14 des Behandlungsgeräts A und unterbricht automatisch alle Bewegungssteuerungen des Behandlungsgeräts A, insbesondere die Drehung des Bestrahlungskopfes und des daran befestigten Hauptkollimators 14, wenn der Kontakt hergestellt ist.
Venn das Lokalisierungs-Reservoir 2 an dem Hauptkollimator 14 des Verhandlungsgeräts A anliegt, wird es mit diesem verriegelt, wodurch die Steuerung eines zweiten vertikalen Verstellsystems freigegeben wird, die das Hauptreservoir 1 in die obere Stellung in Bezug auf das Lokalisierungs-Reservoir 2 bringt; diese Stellung ist erforderlich, damit das Quecksilber 12 das Volumen füllt, das von dem im Lokalisierungs-Reservoir 2 angeordneten Polystyrolblock 7 freigelassen ist. Wenn das Quecksilber 12 eine geforderte Höhe im Lokalisierungs-Reservoir 2 erreicht (7 cm bei dem dargestellten Beispiel), schließt es Kontakte, welche die Aufwärtsbewegung des Hauptreservoirs 1 stillsetzen.
Das Lokalisierungs-Reservoir 2 wird mit der Unterseite des Hauptkollimators 14 des Behandlungsgeräts A derart in Berührung gebracht, daß es einen Querschnitt mit kleinsten Abmessungen aufweist,, Die Verwendung von Quecksilber 12 im Lokalisierungs-Reservoir 2 ermöglicht die Verringerung der Dicke des Lokalisierungs-Reservoirs im Vergleich zu herkömmlichen Lokalisierungs-Einrichtungen,
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die mit Hilfe von Bleiziegeln oder Bleikugeln aufgebaut sind.
Die Einstellung des Lokalisierungs-Reservoirs 2 erfolgt besonders genau und völlig ferngesteuert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es ferner, die Bestrahlung der zu behandelnden Bereiche von vorn und von hinten vorzunehmen, während der Patient stets die gleiche Rückenlage beibehalten kann; dadurch wird die Bequemlichkeit des Patienten erhöht und die Genauigkeit der Durchführung der Behandlung vergrößert. Diese Eigenschaft ergibt insbesondere den wesentlichen Vorteil, daß jede Überdosierung oder Unterdosierung auf der Höhe der inneren Organe vermieden wird, die sonst wegen der notwendigerweise verschiedenen Lage dieser Organe unvermeidlich ist, wenn der Patient für die Behandlung zwei verschiedene Stellungen einnehmen muß.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere für einen linearen Neptun-Beschleuniger, ist jedoch auch auf andere Geräte übertragbar.
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Claims (4)

  1. Patentansprüche
    /ί. Verfahren zur Erzielung von Bestrahlungsfeldern be- ^-^ liebiger Form bei einem Radiotherapiegerät mit einer Teilchen hoher Energie liefernden Quelle und mit einem Hauptkollimator, gekennzeichnet durch eine zu dem Hauptkollimator (14) hinzugefügte Hilfskollimationsvorrichtung mit einem Block (7) aus nichtabsorbierendem Material von vorbestimmter Form, der in Quecksilber eingetaucht ist, das als absorbierendes Material zur Begrenzung des Bestrahlungsfeldes dient.
  2. 2. Hilfskollimationsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptreservoir (1) und ein Lokalisierungs-Reservoir (2) an einem auf Führungsschienen (4) beweglichen Gestell (3) befestigt sind» daß die Reservoire (1, 2) miteinander durch eine Schlauchleitung (5) verbunden sind,, daß das Hilfsreservoir (2) einen Block (7) aus expandiertem Polystyrol von vorbestimmter Form enthält, daß das Hauptreservoir (1) in der Ruhestellung mit Quecksilber (12) gefüllt ist, das in der Arbeitsstellung das von dem Block (7) in dem Lokalisierungs-Reservoir (2) freigelassene Volumen einnimmt, daß der Block (7) Seitenwände (13) hat, die zu einem Punkt zusammenlaufen, der mit der Teilchenquelle (S) zusammenfällt, und daß die Querschnitte des Blocks (7) zu dem zu bestrahlenden Feld auf der halben Höhe des zu behandelnden Volumens geometrisch ähnlich sind.
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  3. 3. Hilfskollimationsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Reservoire (1, 2) eine erste Verstelleinrichtung vorgesehen ist, die eine vertikale Verstellung der Reservoire mit zwei vorwählbaren Geschwindigkeiten derart ermöglicht, daß dadurch das Lokalisierungs-Reservoir (2) nacheinander für einen Bestrahlungsstoß von oben nach unten und für einen Bestrahlungsstoß von unten nach oben einstellbar ist, wobei das Lokalisierungs-Reservoir (2) durch den mit großer Geschwindigkeit erfolgenden Hub im wesentlichen auf die Höhe seiner Arbeitsstellung gebracht und durch den mit langsamer Geschwindigkeit erfolgenden Hub mit großer Präzision gegenüber dem Hauptkollimator (14) eingestellt wird, und daß für das Hauptreservoir (1) eine zweite Verstelleinrichtung vorgesehen ist, mit der das Hauptreservoir in eine in Bezug auf das Lokalisierungs-Reservoir (2) hohe Stellung einstellbar ist, damit das im Hauptreservoir (1) enthaltene Quecksilber (12) in das Lokalisierungs-Reservoir (2) eindringen und das Volumen einnehmen kann, das von dem im Lokalisierungs-Reservoir (2) angeordneten Polystyrolblock (7) freigelassen ist.
  4. 4. Hilfskollimationsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das im Hauptreservoir (1) enthaltene Quecksilber mit ¥asser bedeckt ist, und daß zwischen dem Hauptreservoir (1) und dem Lokalisierungs-Reservoir (2) ein Hilfsreservoir (6) angebracht ist, das ¥asser enthält, das in das Lokalisierungs-Reservoir (2) eingebracht wird, damit es das darin enthaltene Quecksilber bedeckt.
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    Hilfskollimationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (7) aus expandiertem Polystyrol zur genauen Positionierung in dem Lokalisierungs-Reservoir (2) auf eine Platte (8) aus Polymethylmethacrylat aufgeklebt ist, und daß die Dicke der von der Platte (8) und dem Block (7) gebildeten Anordnung kleiner als die Höhe des Lokalisierungs-Reservoirs (2) ist.
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