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Vorrichtung zur gleichmäßigen Bestrahlung des menschlichen Körpers
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Die Vorrichtung wird zur Strahlenttherapie spezieller Krebsformen
benutzt, die sich durch Genzkörperbestrahlung mittels # - oder Röntgenstrahler behandelt
Lassen. Vielfach wird diese Form der Strahlentherapie zusammen oder anstelle einer
Chemotherapie eingesetzt. Besonders bewährt hat sich die Granzkörperbestrahlung
beispielsweise bei der generalisierte Form der Non-Hoöpkin-Lymphome und bei der
aktive Form der chronisch lymphatischen Leukämie. Bei der akuten Lymphoblasten-Leukämie
und der akuten myeloischen Leukämie dient die Granzkörperbestrahlung zur Konditionierung
des Patienten für eine Knochenmarkstransplantion. Da hier sie Tutorzellen mit einer
Dosis von c. 10 Gy (100C rd) in mäglicht kurzer Zeit bestrahlt werden, ist sehr
derauf zu achten, daß diese Dosis - die ohne ärztlichen Eingriff tötlich wirkt -
möglichst übenell erreicht wird und nirgends überschritten wird.
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Nach dem Stand der Technik werden # - Strahlen oder ultraharte Röntgengirahlen
eingesetzt (Megavoltbedingungen), die aus einer Entfernung von 2 bis 4 m QHA (Quelle-Haut-Abstand)
auf den Patienten gerichtete werden. Der große Abstand des Patienten zur Strahlenquelle
soll
ein möglichst homogenes Strahlenfeld erzeugen und die hert Strah lung soll dazu
beitragen, daß die Dosisunterschiede zwischen mehr oder weniger großen Köpperteilen
gering bleiben. Diesem Zweck dient auch die Gegenfeldbestrahlung (vergleiche Strahlentherapie
153, (1977) , 299/303) Diese Technik ist in mehrfacher Hinsicht unbefriedigend.
Da bei der Ganköpperbestrahlung häufig eine letale Dosis gegeben werden muß, bedeuten
Dosisunterschiede von 70 %, wie sie beispielsweise in dem Blech: E. Scherer (Hersg.)"Strahlentherapie"
Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York 1976, Seite 769 bis 771 für einen 4
MeV-Linearbeschleuniger angegeben werden, eine sehr ernst zu nehmende Gefährdung
des Patienten.
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Der große Abstand zur Strahlenquelle führt zu langen Bestrahlungszeiten,
so d n sich, insbesondere bei einzeitiger Bestrehlung, der Zustand des Patienten
schon während der Bestrahlung verschlechtert (Strahlensyndrom).
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Nachteilig im Sinne der medizinischen Versorgung ist auch, daß nur
wenige Kliniken derartig teure Megavolt-Geräte, wie z.B. einen 4 MeV-Linear beschleuniger,
installieren können. Fiir diese Anlagen ist ein gron-er Raum mit meterdicl.en Betonwänden
erforderlich, der von vornherein im Gebäude eingeplant sein muß. Der Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, mit geringem aufwand eine Vorrichtung zu schiffen, die
den Patienten in kur zer Zeit gleichmäßig bestrahlen kann.
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Die Aufgabe wird dadurch gelost, daß der Patient in einem Behälter
angeordnet Ist, der mit einer gewebeäquivalenten Substanz gefüllt ist und Patient
und Strhlenquelle so gelagert sind, daß sie eine relative Drehgewegung um eine,
ungefähr die Längsachse des Patienten bildende, Mittelachse ausführen können, wobei
zwischen Strahlenquelle und patient mindestens ein geeignet gestaltetes Pbschirmelement
derart angeordnet ist, dan die in Richtung Mittelachse emittierten Strahlen nicht
und die sait lich davon auf den Patienten auftreffenden Strahlen Mit unehmendem
seitlichem Abstand in zunehmendem Maße geschwächt werden.
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Als gewebeäquivalente Substanz ist hier eine Substanz zu verstehen,
die ungefähr die gleiche Schwächung der Strahlen bewirkt wie der menschliche Körper.
In der Regel wird Wasser Bedingung in ausreichendem Maße erfüllen. Als Material
für den Behalter ist aus den gleichen Gründen Kunststoff vorzuziehen. Bei harten
Röntgen oder # -Strahlen kann Je doch auch Metall benutzt werden. Der Patient kann
mit dem Behalter auf einer drehbaren Plattform stehen. In diesem Fall soll der Behlter
annähernd zylindrisch sein. Es ist aber auch möglich, den Patienten innerhlb eines
feststehenden Behälters auf eine drehbare Plattform zu stellen. Der Patient kann
aber auch horizontal auf eine drehbare Stützeinrichtung geschnallt werden. Der Behälter
kann in diesem Fall als offene Wanne ausgebildet sein. Wenn die Strahlenquelle über
dem Patienten angeordnet Ist, sollte der Patient nur knapp untertauchen, um unnötige
Strahlenverluste zu vermeiden. Wird-die Strahlenquelle unterhalb eines wannenartigen
Behälters angeordnet, so ist der Patient möglichst tief ou lagern. Während der Bestrahlung
soll mindestens eine vollständige Drehung ausgeführt werden. Bei zwei Strahlenquellen
genügt unter Symme triebedingungen eine halbe Umdrehung in einer Richtung oder eine
viertel Umdrehung pendelnd. Der Patient kann auch ruhend angeordnet sein, wenn die
Strahlenquelle zusammen mit den zugehörigen Abschirmelementen um die Mittelachse
drehbar ist. Die Strahlenquelle muß in der Lage sein, im Bereich der Mittelrche,
mindestens Uber die L.inge des Patienten> eine einheitliche Strahlendosis zu
erzeugen, Das kann dadurch erreicht werden, daß die Strahlenquelle z.B. 137Cs oder
60Co als Linienquelle ausgebildet ist und ur Mittelachse parallel verläuft. Die
Länge der Strahlenquelle kann verkürzt werden, wenn die Leistung der Strahlenquelle
an den Enden größer ist als im mittleren Bereich. Die gleiche Wirkung erhält man,
renn rian eine punktförmige Strahlenquelle, wie z.B. den Brennfleck einer Röntgenröhre,
r-rnllel zur Mittelr;chse des Behälters verschiebt oder den
Behälter
mit dem Patentien an einer feststehenden Quelle in Richtung der Mittelachse vorbeiführt.
Parallel zur Mittelachse des Behälters sind prismatische Abschirmelemente angeordnet,
deren Querschnitt so ge st?lt.et ist, da die in Richtung Mittelachseomittierten
Strahlen nicht um die seitlich davon auf den Behälter auftreffenden Strahlen mit
zunehmendem seitlichen Abstand in zunehmendem Maße geschwächt werden. Der ungefähr
keilförmige Querschnitt der Abschirmelemente hängt ab von der geometrischen Anordnung
und der Art der Strahlenquelle. Die Abschirmelemente heben die Aufgabe, in Jedem
beliebigen Querschnitt senkrecht zur Mittelachse eine homogene Strahlendosis zu
erzeugen. Es können mehrere Strahlanauellen auf verschiedenen zur Mittelchse parallelen
Pchsen angeordnet sein. Es muß aber mindestens ein Abschirmelement vorhanden sein.
das in der Lange ist. die Dosishomogenität über jeden Querschnitt der Mittelachse
herzustellen. Vorzugsweise werden jeder Strahlenquellenachse jedoch Zwei Abschirmelemente
zugeordnet, die dann entsprechend dünner sein müssen. Die Abschirmelemente werden
vorzugsweise außerhalb des Behälters angeordnet, sie können aber auch innerhalb
des Behälters angeordnet sein.
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Mit einer derartigen Vorrichtung lassen sich nicht nur Ganzkörperbe-Strahlungen
durchftihren, sondern auch Teilkörperbestrahlungen, wie bei -spie3sweise das abdominelle
Bad. Die Körperteile, die nicht bestrahlt werden sol len, müssen in an sich bekannter.
Weise ausgeblendet werden.
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!Tm eine scharfe Abgrenzung zu erreichen, soll die Strahlung so kolli
miert werden, daß sie annihernd rechtwinkling zur Mittelachse einfällt.
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Das läßt sich beispielsweise durch rechwinklig zur Mittelachse angeord
nete Bleibleche erreichen. Es sind nur rotationssymmetrische Strablenfelder zu verwirklichen.
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Mit der beschriebenen Vorrichtung läßt sich der renschliche Körper
sehr gleichmäßig bestrahlen. Fs kann daher erwartet werden, daß der Therapie
erfolg
deutlich verbessert wird. Geringe Dosisunterschiede sind nur durch die untcrschiedliche
Dichte des menschlichen Körpers verursacht, nicht jedoch von en unterschiedlichen
Querschnitten der Köryerteile.
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Da eine hohe Strahlenabsorption durch die Wirkung der Abschirmelemente
ausgeglichen wird, kommt es nicht mehr zu Uberdosierungen äußerer Kör perteile.
Laufende Berechnungen oder Messungen der Strahlenabsorption sind nicht erforderlich,
weil die Pbsorption durch die geometrische Anordnung gegeben ist und nicht durch
die Wille des Patienten. Statt Röntgenanlagen im Megavoltbereich genügen hier die
einfachen Röntgen anlagen, die mit Spannungen von einigen hundert Yilovolt betrieben
werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich die Strehlenquelle sehr
nahe - big auf ca. 0,1 m CHA - an den Patienten heranbringen. Die Bestrahlungszeit
kann bei gleicher Strahlleistungstark verkürzt werden.
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Dip Vorrichtung kann daher sehr kompakt gebaut werden und mit :-enigen
om Blei ärtlich abgeschirmt werden. Ein großer Bestrahlungsraum mit meterdicken
Wänden und ein großer Elektronenbeschleuniger ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung
nicht erforderlich.
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Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 3 beispielsweise beschrieben.
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Fig. 1 stellt eine Vorrichtung dat, bei welcher der Patient in einem
wassergefüllten sich drehenden zylindrischen Gefäß steht.
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Fig. 2 ist eine Draufsicht von Fig. 1 Fig. 7 ist eine Draufsicht
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der nur der Patient gedreht wird.
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Der Patient 1 steht in einem Behälter 3 , der bis über den Kopf des
Patienten mit Wasser geffillt ist. Win Schnorchel 3 stellt die Luftversorgung sicher.
Der Behilter ? in Fig. 1 und 2 steht auf einer drehbaren
Plattform
4, die sich während der Bestrahlung um die Mittelachse dreht. Tn Fig. 2 steht nur
der Patient innerhalb eines wassergefüllten Behälters 2 auf einer drehbaren Plattform.
Die als Mittelachse bezeichnete Drehachse soll in etwa der Längsachse des Patienten
entsprechend. Geeignete Stützeinrichtungen, die den Patienten in seiner Lage fixieren,
können hier eine Hilfe sein. Eine Röntgenröhre 5 wird beispielsweise an einer Schiene
so parallel zur Mittelachse geführt, dNft die auf der Mittelachse empfangene Dosis
Uberall gleich ist Wegen des Randeffektes muß die Röntgenröhre in den angedeuteten
Randbereichen 6 und 7 ie cm ihrer Bewegungslinie starker emittieren als im mittleren
Bereich. Damit diese Randeinflüsse den Patienten nicht berühren, sollte die Wasserschicht
über Kopf und Füße überstehen. Es ist daher zweckmäßig, wenn der Patient ihrerhalb
des Behälters 2 etwas erhöht steht. Mit 8 ist die Stromversorgung und die Kühlmittelzufuhr
der Röntgenröhre 5 angedeutet. Zwischen der als Strahlenquelle benutzten Röntgenröhre
5 und den Patienten sind zwei Abschirmelemente 9 parallel zur Mittelachse angeordnet.
Die Abschirmelemente 9 lassen die Strahlung auf die Mittelachse unrehindert passieren.
Die Strahlung seitlich. davon wird aber mit zunehmendem Abstand stärker durch die
Abschirmelemente 9 geschwächt. Die Abschirmelemente 9 sollen die Strahlung so weit
schwächen, daß die peripheren Bereiche des Patienten - die ohne die Abschirmelemente
9 überdosiert wiirden - die gleiche Strahlendosie empfangen wie Körperteile itr
Bereich der Mittelachse. Die Dicke der Abschirmelemente kann errechnet oder durch
Versuch ermittelt werden.
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