DE3145262A1

DE3145262A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der dosisverteilung und tiefendosis von teilchenbeschleunigern und anderen strahlenquellen mittels eines festkoerperphantoms

Info

Publication number: DE3145262A1
Application number: DE19813145262
Authority: DE
Inventors: Hans Michael 7570 Baden-Baden Günther
Original assignee: Individual
Current assignee: GUENTHER, HANS MICHAEL, 8521 LANGENSENDELBACH, DE
Priority date: 1981-11-14
Filing date: 1981-11-14
Publication date: 1983-05-19
Also published as: DE3145262C2

Description

Titel: Verfahren und Vorrichtung zur Messung
der Dosisverteilung und Tiefendosis von Teilchenbeschleunigern und anderen Strahlenquellen mittels eines Festkörperphantoms Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Dosisvertei 1 ung und Tiefendosis von Tei lchenbeschleunigern und anderen Strahlenquellen mittels eines Festkirperphantoms. Die Erfindung gibt ferner eine bev(Jr1uqte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens (n Im klinischen Anwendungsbereich werden die Dosisverteilung und die Energiebestimmung von Teilchenbeschleunis 3ern im al Igemeinen durch Kontrol Imessungen mit einem Wasserphantom geprüft, wobei in einem Wasserbehälter mit z. B. 200 1 Inhalt ein Strahlendetektor, beispielsweise eine Ionisationskammer, motorised in allen drei Achsen bewegt wird. Dieses Meßverfahren ist sehr unpraktisch, da das genannte 84!asserphantom sehr schwer ist und eine sehr umfangreiche Antriebs- und Steuereinrichtung zur Bewegung desselben benötigt wird.
Außerdem erfordert die Handhabung und Auswertung dieser hochpräzisen Meßmethode viel Fachkenntnis und ist somit nur von Spezialisten ausführbar. Da der Meßaufbau außerdem sehr zeitraubend ist, ist er für tägliche klinische Routinetests denkbar ungeeignet, so daß die erforderlichen Überprüfungen im allgemeinen nur selten erfolgen können.
Auch die Auswertung von Filmen mittels Filmdosimetern ist nur unvollkommen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das wesentlich einfacher und von angelernten Kräften durchgeführt werden kann, wobei es infolge des einfachen Aufbaus auch kostengünstiger durchzuführen ist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Verfahren zur Messung der Dosisverteitung und der Tiefendosis von Tei Ichenbeschleunigern und anderen Strahlenquellen mittels eines Festkörperphantoms vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein ausreichend großer Festkörper aus körperäquivalentem Kunststoff, z. 5. Acrylglas, der einen in seiner Lage innerhalb des Festkörpers örtlich veränderbaren Strahlungsdetektor aufnimmt, entlang den Hauptachsen des Strahlenganges bewegt wird und in Abhängigkeit von der Stellung des Festkörpers zur Strahlenquelle die Dosiswerte gemessen und dufgezeichnet werden.
Zur Durchführun; des Verfahrens wird eine Vorrichtung angegeben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß auf einer planen Grundplatte aus Acrylglas als Festkörper ein Würfel, Quader oder dergleichen aus Acrylglas in einer Fördereinrichtung längsbeweglich angeordnet ist, wobei in dem Festkörper mindestens ein aus dem gleichen Festkörpermaterial {Acrylglas) bestehendes, gegenüber dem restlichen Festteil des Festkörpers bewegbares Teil angeordnet ist, in welchem der mit dem Meßaufzeichnungsgerät verbundene Strahlungsdetektor angeordnet ist.
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird der wesentliche Vorteil erzielt, daß die Durchführung der Messung und Aufzeichnung der Dosisverleilung und der Tiefendosis sehr leicht und mit einem verhältnismäßig einfachen Gerät auch von angelernten Kräften durchgeführt werden kann. Die Ausrichtung des Gerätes zur Sirahlenquelle erfolgt nach dem Lichtfeld.
Somit wird als Abfallprodukt die Ühereinstimmung des Lichtfeldes mit dem Strahlengang überprüft.
Wie Versuche gezeigt haben, liefert das erfindungsgerrläí3e Verfahren reproduzierbare Kurven, die sich leicht auswerten und interpretieren lassen. Dies kann beispielsweise durch Vergleich mit einer Transparentmutterpause, auf der die Toleranzgrenzen eingezeichnet sind, oder durch einen Rechner durchgeführt werden.
Der Aufbau der Vorrichtung ist problemlos und sehr robust, was einen rauhen Betrieb, z. B. im Montageeinsatz, ermöglicht.
Ferner weisen das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung die Möglichkeit auf, mit dem System in allen Lagen zu arbeiten, so daß Rotationsbestrahlungen ohne weiteres ausgemessen werden können. Die Vorrichtung kann dabei in einfacher Weise am Zubehörhalter des Strahlerkopfes eingeschoben werden.
Weitere Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
So kann beispielsweise der Festkörper als Würfel ausgebildet werden, der auf Führungsschienen mit einem einfachen Gleit- oder Rollenmechanismus angeordnet ist und mittels eines Elektromotores über ein Zugband oder dergleichen angetrieben und bewegt wird.
Gemäß dem Anspruch 4 kann der als Zylinder ausgebildete Festkörper aus Acrylglas mit einer zylindrischen Bohrung versehen werden, in welcher eine Walze aus dem gleichen Material drehbar eingesetzt ist, wobei in der Walze exzentrisch ein Hohlraum für den Strahlungsdetektor angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, die Tiefenbewegung (Z-Achse) bei der Strahlungshlessunt zu realisieren, indem nämlich dann durch Drehung der Walze innerhalb des Würfels der Strahlungsdetektor mehr oder weniger in das Innere des -Würfels bewegt wird.
In Abwandlung dieser Ausführungsform ist es auch möglich, in den Würfel einen schräg nach oben verlaufenden Schlitz einzufräsen, wobei in die dadurch entstehende Nut der Strahlungsdetektor, gegebenenfalls mit einem Materialstück aus dem gleichen Material wie der Festkörper, mehr oder weniger tief eingeschoben werden kann. Auf diese Weise kann dann entsprechend der Dicke des Materials die Tiefendosismessung realisiert werden (Z-Achse).
Anhand der Zeichnung soll am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert werden.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf die nur im Prinzip dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform des als Würfel aus Acrylglas gebildeten Festkörpers.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des genannten Würfels.
Wie sich aus der Zeichnung ergibt, besteht die Vorrichtung gemäß der Erfindung im wesentlichen aus einem Würfel 1, der mittels Gleitvorrichtungen 2, beispielsweise schleifende Gleiter oder Rollen, in zwei Schienen 3, 4 in Richtung des Doppelpfeiles 5 längsbeweglich ist.
Die Schienen 3, 4 sind auf einer Acrylglasplatte 6 befestigt. Der Würfel 1 aus Acrylglas ist ferner mittels eines Halters 5' an einem Fördersei I oder -band 7 befestigt, das über eine Antriebswelle 7' eines Elektromotors 8 und eine Umlenkrolle 9 läuft. Der Elektromotor 8 wird über ein nicht näher dargestelltes Steuergerät 10 über die Zuleitungen 11 entsprechend mit Strom versorgt, so daß der Würfel 1 in bel iebiger Weise in Richtung des Doppelpfeiles 5 bewegt werden knn.
Wie sich insbesondere aus den Figuren 1 und 2 ergibt, ist in dem Würfel 1 aus Acrylglas eine zylindrische Bohrung 12 vorgesehen, in welcher eine Walze 13 aus dem gleichen Material um eine Achse 14 in Richtung des Pfeiles 15 drehbar ist. In der Walze 13 befindet sich eine exzentrische Bohrung 16, in Welcher der Strahlungsdetektor, z. B. eine ionenkammer, 17 eingesetzt ist.
Die Höhe h vom unteren Rand der Walze bis zum Ende des Würfels beträgt mindestens 50 mm, während die Gesamtkantenlänge des Würfels mindestens 150 mm beträgt.
Durch Drehung der Achse 14 kann somit die Meßkammer 17 mehr oder weniger in den inneren Bereich des Würfels 1 hineinbewegt werden, wodurch eine Tiefenmessung möglich ist.
Das Materia-l des Würfels 1 und der Walze 13 besteht aus einem Werkstoff, der dem menschlichen oder tierischen Körper in der Aufnahme radibaktiver Strahlung entspricht und stellt somit das Festkörperphantom dar.
Zur Durchführung der Messung wird die Platte 6 mit der gesarnten Anordnung unter die mit X bei 113 dargestellte Strahlenquelle gebracht und längs des Doppelpfeiles 5 verschoben. Die Gravur 18' zeigt das Lichtfeld an. nFr i,flXalf er Strahlung ist in ,den Figuren 2 und 3 durch den Pfeil 19 dargestellt.
Die vom Strahlungsdetektor gelieferten Werte werden über die Zuleitungen 20 einer nicht dargestellten, bekannen Meßauswertvorrichtung zur Ablesung und Auswertung der gemessenen Werte zugel eitet.
Zur Messung der Tiefendosis ist auf der Achse 14 der Walze 13 ein Getriebemotor 21 angeordnet, der starr mit einem Weggeber 22 (Präzisionspotentiometer) verbunden ist.
Zur Befestigung dient ein Haltewinkel 23.
Der Motor 21 ist über die Zuleitungen 24 mit dem Steuergerät 10 verbunden und wird durch diese Leitungen mit Strom versorgt. Die Positionierung wird vom Weggeber 22 über die Leitungen 31 dem Steuergerät über die Leitungen 25 rückgemeldet.
Die Rückmeldung der Positionierung des Würfels 1 zum Steuergerät 10 erfolgt von- einem Weggeber 26, der auf der Achse der Umlenkrolle 9 für das Antriebsband 7 sitzt und über die Zuleitungen 27 mit dem Steuergerät 10 verbunden ist.
In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform des Würfels 1 rils Festkörper dargestellt. In dieser Ausführungsform befindet sich in dem Würfel ein Schrägschlitz 28> der eine schräng nach unten verlaufende Nut bildet. In diese Nut ist, gegebenenfalls mit einem Stuck gleichen Materials, das in diesem Schlitz beweglich ist, der Strahlendetektor 17 eingesetzt, der in Richtung des Doppelpfeiles 29 bewegbar ist. Dadurch ergibt sich ein mehr oder weniger tiefes Eindringen der Meßkammer 17 in den Würfel 1. Auch hierbei beträgt die Höhe h minimal 50 snm, während die Gesamtkantenlnnge des Würfels minde--stens 150 mm beträgt.
Selbstverständlich kann anstelle des Würfels auch ein nder er, heliebig geformter, quaderförmiger, eI 1 ipsuider Körper oder überhaupt ein in seinen äußeren Abmessungen beliebiger Formkörper verwendet werden.
Es ist ferner hervorzuheben, daß bei der Messung durch einen Seitenversatz der Versatz der Abweichung vom Zentralstrahl in X-Richtung korrigiert werden muß. Die Ausführung des motorischen Antriebs, der elektronischen Steuerung sowie der Vermessung der Wegstrecke kann beliebig ausgeführt werden. Grundsätzlich ist jedoch darauf zu achten, daß sich kein Metall im Strahlengang befindet.
Zur optimalen Steuerung können beliebige elektronische Hilfsmittel, wie Mikroprozessoren, Interfaces und so weiter verwendet werden.
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Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Messung der Dosisverteilung und Tiefendosis von Tei Ichenbschleunigern und anderen Strahlenquellen mittels eines Festkörperphantoms, d a d u r c h g e k -e n n z e i c h n e t daß ein ausreichend großer Festkörper aus körperäquivalentem Kunststoff, z. t3. Acrylglas, der einen in seiner Lage innerhalb des Festkörpers örtlich veränderbaren Strahlungsdetektor aufnimmt, en t lang den Hauptachsen des Strahlenganges bewegt wird und in Abhängigkeit von der Stellung des Festkörpers zur Strahlenquelle die Dosiswerte gemessen und aufgezeichnet werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -1 e i c h n e t daß auf einer planen Grundplatte(6) aus Acrylglas als Festkörper ein Würfel, Quader oder dergleichen aus Acrylglas in einer Fördereinrichtung (7', 8, 9) längsbeweglich angeordnet ist, wobei in dem Festkörper mindestens ein aus dem gleichen Festkörpermateri a 1 (Acry glas) bestehendes, gegenüber dem restlichen Festteil des Festkörpers bewegbares Teil angeordnet ist, in welchem der rnil dem Meßaufzeichnungsgerät verbundene Strahlungsdetektor (17) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der aus Acrylglac bestehende Würfel (1) als Festkörper auf Führung§ schienen (3, 4) mittels Gleiteinrichtungen (2) angeordnet ist und. über ein Antriebsband (7' ), einen Zahnriemen, eine Antriebsschnur oder eine Präzisionsspindel von einem Elektromotor (8) längsbeweglich angetrieben wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Festkörper (1) eine zylindrische Bohrung (12) vorgesehen ist, in welcher eine Walze (13) aus dem gleichen Festhör-)ermaterial um eine Achse (14) drehbar angeordnet ist, wobei in der Walze exzentrisch in axialer Richtunq ein Hohlraum (16) vorgesehen ist, in welchem ein Strahlungsdetektor (17) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h geken n z e i c h n e t , daß die Walze 13 mittels eines auf der Achse 14 angeordneten Getriebemotors 23 in Umdrehung versetzt wird, wobei die Positionierung der Walze 13 von einem Weggeber 22 über Leitungen 24 dem Steuergerät 10 rückgemeldet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Würfel (1) einen schräg nach oben verlaufenden, als Nut ausgebildeten Schlitz (21) zur Aufnahme des Strahlungsdetektors (17) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h ge ken n z e i c h n e t, daß zur Steuerung beliebige elektronische Hilfsmittel, wie Mikroprozessoren, oder bereits bestehende Systeme und Geräte Verwendung finden.