DE3643893A1 - Verfahren zur durchfuehrung einer ferngesteuerten bestrahlung im nachladesystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer fern­ gesteuerten Bestrahlung im Nachladesystem mit folgenden Komponen­ ten:

• - Einem Applikator, in den ein ferngesteuerter Strahler einführ­ bar ist und der während der Bestrahlung am Patienten ange­ bracht ist
• - einem motorischen Antrieb für den Strahler
• - einem Leitrechner, der aus eingegebenen Programmdaten Steuerungsdaten erstellt und
• - einem Steuerrechner, der die Steuerungsdaten in Steuersignale für den Antrieb umsetzt.

Die Durchführung von Bestrahlungen im Nachladesystem ist seit längerer Zeit bekannt. Sie bietet den wesentlichen Vorteil, daß der Applikator in Ruhe in den zu bestrahlenden Körperteil einge­ setzt werden kann, und daß beim Einführen des Strahlers in den Applikator der Anwender keiner Strahlenbelastung ausgesetzt ist. In einem abgeschirmten Raum (Bestrahlungsraum) befindet sich ein motorischer Antrieb für den Strahler, der das Einführen des Strahlers in den Applikator bewirkt. Die Steuerung des Antriebs erfolgt dabei über eine auswechselbare Kurvenscheibe, die ent­ sprechend der gewünschten Isodosenkurve in das Grundgerät ein­ setzbar ist.

Es ist vorgeschlagen worden, ein derartiges Nachladesystem mit Hilfe eines Leitrechners und einem Steuerrechner zu betreiben, so daß beispielsweise die mechanische Steuerscheibe überflüssig und eine größere Flexibilität möglich wird. In den Leitrechner werden als Programmdaten im wesentlichen Bestrahlungsdaten ein­ gegeben, die von dem an den Leitrechner angeschlossenen Steuer­ rechner in Steuersignale für den motorischen Antrieb umgesetzt werden.

Ein derartiges System bietet hinsichtlich seiner Sicherheit Pro­ bleme. Für eine Bestrahlungsanlage ist es erforderlich, daß je­ der erste Fehler sicher erkannt wird. Der Zustand des ersten Fehlers besteht, wenn eine einzelne Schutzmaßnahme versagt oder eine einzelne anomale Situation auftritt, die eine Gefährdung darstellt (gemäß IEC 601 T1). Durch die Verwendung einer intelli­ genten Steuerung müssen auch Fehler in dieser Steuerung ins Kalkül gezogen werden. Da der Steuerrechner nicht, wie elektro­ mechanische Bauteile überdimensioniert werden kann, kommt als übliche Maßnahme zur Überprüfung des Steuerrechners der Einsatz eines zweiten Steuerrechners in Betracht, der parallel zum ersten Steuerrechner arbeitet. Die beiden Steuerrechner könnten ihre jeweiligen Zustände dem Leitrechner zurückmelden, der bei Abweichungen einen Fehler erkennen und auswerten kann. Dieses Sicherheitskonzept ist sehr aufwendig, da der zusätzliche Steuerrechner einen nicht unerheblichen Kostenfaktor darstellt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem die Erken­ nung des ersten Fehlers auch ohne den Einsatz eines zweiten überwachenden Steuerrechners erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

• - Mit Hilfe von Meßgebern werden Ist-Daten über die Position des Strahlers festgestellt und dem Steuerrechner zugeführt,
• - aus den Steuerungsdaten simuliert der Leitrechner die Bewegung des Strahlers und stellt die jeweiligen Soll-Daten fest,
• - durch den Steuerrechner werden die Ist-Daten dem Leitrechner übermittelt und mit Hilfe des Leitrechners wird ein Vergleich der Soll-Daten und Ist-Daten vorgenommen und ausgewertet und ggf. Steuerbefehle zum Zurückziehen des Strahlers erzeugt.

Das Sicherheitskonzept bei dem erfindungsgemäßen Verfahren be­ ruht auf einer gegenseitigen Überprüfung der hierarchisch ange­ ordneten Anlagenteile Leitrechner, Steuerrechner und Mechanik. In der Mechanik werden die Ist-Werte über die Position der Strahlenquelle erzeugt und dem Steuerrechner zur Bildung eines Regelkreises gemeldet. Der Steuerrechner seinerseits gibt die Ist-Werte dem Leitrechner weiter, der seinerseits in einem Simulationsprozeß die zugehörigen Soll-Daten ermittelt und diese mit den gemeldeten Ist-Daten vergleicht. Liegen die festgestell­ ten Abweichungen außerhalb eines definierten Toleranzbereiches kann entweder der Anwender hierauf aufmerksam gemacht werden oder die Bestrahlung abgebrochen werden, indem die Strahlen­ quelle in ihren strahlengeschützten Aufbewahrungsraum im Grund­ gerät zurückgefahren wird.

Vorzugsweise wird ein entsprechender Abbruchbefehl dem Anwender angezeigt, insbesondere dann, wenn durch eine Störung beispiels­ weise dem Antrieb das Zurückziehen der Strahlenquelle nicht ge­ lingt. Für diesen Fall ist vorzugsweise ein eigenes Bedienfeld mit einer Stopptaste für den Anwender vorgesehen, mit deren Hilfe der Bestrahlungsvorgang unter Umgehung des Steuerrechners unmittelbar abgebrochen werden kann und der Rückzug des Strah­ lers in den strahlengeschützten Aufbewahrungsraum bewirkt wird. Der Leitrechner wird demgemäß zunächst den automatischen Abbruch der Bestrahlung versuchen. Gelingt dieser nicht, wird die Warn­ anzeige für den Anwender erstellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet, Fehler des Steuer­ rechners bei der Umsetzung der Steuerdaten in die Steuersignale sowie Fehler des Antriebs in ihrer Auswirkung zu erkennen und nötigenfalls den Abbruch der Behandlung vornehmen zu lassen. In Ergänzung des erfindungsgemäßen Sicherheitskonzepts werden sicherheitsrelevante Anlagenteile entweder überdimensioniert (elektromechanische Anlagenteile) oder, sofern dies nicht mög­ lich ist, redundant ausgeführt (elektronische Anlagenteile und Software).

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher er­ läutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Bestrahlungs­ anlage im Nachladesystem

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Funktions­ hierarchie der Anlagenkomponenten.

Fig. 1 zeigt einen abgeschirmten Bestrahlungsraum 1 und einen durch eine Zwischenwand 2 abgetrennten Bedienraum 3. In dem Be­ strahlungsraum 1 befindet sich ein Bestrahlungsgerät 4, das auf einem fahrbaren Gestell montiert ist. An dem Gestell ist ein Dosimeter 5 zur Überwachung der Strahlenbelastung an Nachbar­ organen des Körpers angeordnet, das mit entsprechenden Sensoren versehen ist. Durch einen an dem Bestrahlungsgerät 4 und einem Applikator 7 angekoppelten Schlauch 6 ist ein Strahler bis in den Applikator 7 ausfahrbar.

Das Bestrahlungsgerät 4 weist zur Umsetzung von über ein Verbin­ dungskabel 8 zwischen den beiden Räumen 1,3 übertragenen Steuer­ signalen auf Stellmotore usw. eine Elektronik auf, die übliche Verstärker, Filter o.dgl. enthält. Über das Verbindungskabel 8 ist mit dem Grundgerät 4 ein Steuerrechner 9 verbunden, der Steuerdaten von einem mit ihm verbundenen Leitrechner 10 erhält. Der Leitrechner 10 weist einen Bildschirm 11 auf. Nebem dem Bild­ schirm 11 ist ein Bedienteil 12 angeordnet, mit dem der Anwender unter Umgehung des Steuerrechners 9 unmittelbar auf das Be­ strahlungsgerät 4 mit einer Stoppfunktion einwirken kann. Der Steuerrechner 9 ist in einem Steuerschrank 13 untergebracht. In der Zeichnung ist noch ein Netzanschluß 14 schematisch darge­ stellt.

Der Funktionsablauf der dargestellten Anlage ergibt sich wie folgt:

In den Leitrechner 10 werden Bestrahlungsdaten eingegeben. Der Leitrechner 10 produziert hieraus Steuerdaten, die in dem Steuerrechner 9 in Steuersignale für das Bestrahlungsgerät 4 um­ gesetzt werden. Mit den Steuersignalen werden Stellmotore als Antriebsaggregate für den Strahler angesteuert. Dadurch wird der Strahler aus einer strahlengeschützten Ausgangsposition herausgefahren und in den Applikator 7 eingeführt. Dort wird der Strahler ggf. einer Oszillationsbewegung unterworfen, um die ge­ wünschte Isodosenverteilung zu bewirken. Nach Abschluß der Behandlung wird der Strahler in seine strahlengeschützte Aus­ gangsposition zurückgefahren.

Fig. 2 verdeutlicht den Informationsfluß zwischen den einzelnen Teilen der Anlage. Mit dem Leitrechner 10 steht der Anwender im Dialog in Verbindung. Der Leitrechner 10 erhält ferner Informa­ tionen von einem Dosimeter 5, dessen Sensoren üblicherweise mit dem Applikator 7 an benachbarten Organen des Patienten ange­ bracht werden, um die zum bestrahlten Gebiet benachbarten Organe vor einer Strahlenüberdosis zu schützen. Der Leitrechner 10 produziert Steuerdaten, die von dem Steuerrechner 9 in Steuer­ signale für den Antrieb, nämlich Elektronik 41 und Mechanik 42 des Bestrahlungsgeräts 4 umgewandelt werden. Die Mechanik 42 ent­ hält Vorrichtungen zur Erzeugung von Signalen für die Elektro­ nik 41, die den Momentanzustand der mechanisch bewegten Teile charakterisieren. Mit der Mechanik und der Elektronik wirkt Zu­ behör 6 zusammen, beispielsweise der das Bestrahlungsgerät 4 und den Applikator 7 verbindende Führungsschlauch. Die richtige An­ kopplung des Führungsschlauches an das Bestrahlungsgerät 4 und den Applikator 7 wird der Elektronik 41 über Sensoren erfaßt. Die Elektronik 41 meldet die festgestellten Ist-Daten der Steuerrechner 9 als Rückkopplungszweig. Der Steuerrechner seiner­ seits leitet die Ist-Daten dem Leitrechner 10 weiter. Der Leit­ rechner 10 simuliert parallel die Bewegung des Strahlers und stellt die zugehörigen Soll-Daten fest. Bei relevanten Abweichun­ gen erkennt der Leitrechner 10 einen Fehler der entweder zum Abbruch der Behandlung führt oder dem Anwender gemeldet wird.

Ist der vom Leitrechner 10 festgestellte Fehler von solch einer Qualität, daß die Bestrahlung abgebrochen werden muß, gelingt jedoch der Abbruch der Bestrahlung durch Zurückziehen des Strahlers beispielsweise aufgrund eines Fehlers in dem Steuer­ rechner 9 nicht, erhält der Anwender von dem Leitrechner 10 ein Signal, so daß er über das Bedienteil 12 unter Umgehung des Steuerrechners 9 das Zurückziehen des Strahlers bewirken kann.

Claims (1)

1. Verfahren zur Durchführung einer ferngesteuerten Bestrahlung im Nachladesystem mit folgenden Komponenten:

   • - Einem Applikator (7), in den ein ferngesteuerter Strahler einführbar ist und der während der Bestrahlung am Patienten angebracht ist
   • - einem motorischen Antrieb für den Strahler
   • - einem Leitrechner (10), der aus eingegebenen Programmdaten Steuerungsdaten erstellt,
   • - einem Steuerrechner (9), der die Steuerungsdaten in Steuer­ signale für den Antrieb umsetzt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
   • - Mit Hilfe von Meßgebern werden Ist-Daten über die Position des Strahlers festgestellt und dem Steuerrechner (9) zuge­ führt,
   • - aus den Steuerungsdaten simuliert der Leitrechner (10) die Bewegung des Strahlers und stellt die jeweiligen Soll-Daten fest,
   • - durch den Steuerrechner (9) werden die Ist-Daten dem Leitrech­ ner (10) übermittelt und mit Hilfe des Leitrechners (10) wird ein Vergleich der Soll-Daten und Ist-Daten vorgenommen und ausgewertet und ggf. Steuerbefehle zum Zurückziehen des Strahlers erzeugt.