DE3900884A1 - Vorrichtung zum bestrahlen von operativ freigelegten tumoren und/oder tumorgebieten im koerperinneren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestrahlen von operativ freigelegten Tumoren und/oder Tumorgebieten im Körperinneren.

Es ist bekannt, zum Beispiel mit Elektronenstrahlen intraoperativ Bestrahlungen vorzunehmen. Dabei wird gesundes Gewebe geschont, und die Bestrahlung kann mit höheren Einzeldosen und gezielter erfolgen. Während des Bestrahlungsvorgangs, zum Beispiel mit Hilfe eines Elektronenstrahlbeschleunigers, ist es unumgänglich, daß sich außer dem Patienten Menschen im Bestrahlungsraum nicht aufhalten. Eine Beobachtung der Bestrahlung der offenen Tumor­ region war bisher nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bestrahlen von operativ freigelegten Tumoren und/oder Tumorgebieten zu schaffen, die bei gezielter wirksamer Bestrahlung mit gewünschter Strahlungsleistung gleichzei­ tig die Beobachtung des bestrahlten Gebietes gestattet.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merk­ malen des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der Erfindung wird dem Elektronenstrahlbeschleuniger ein Vorsatzgerät nachgeschaltet, das eine in einem Gehäuse ausgebildete Kammer aufweist. Die Kammer besitzt eine zur Strahlenaustrittsöffnung des Beschleunigers ausgerichtete Eintrittsöffnung sowie auf der gegenüberliegenden Seite einen rohrförmigen Strahlenaustrittskanal. Erfindungswe­ sentlich ist, daß der Durchmesser der Eintrittsöffnung und des Strahlenaustrittskanals kleiner ist als die Querab­ messungen der Kammer. Zu dem Strahlenaustrittskanal aus­ gerichtet ist ein Tubus, der im Körper des Patienten ober­ halb des zu bestrahlenden Gebietes versenkt angeordnet wird und einen entsprechenden axialen Abstand vom freien Ende des Austrittskanals aufweist. Der Innendurchmesser des Tubus ist annähernd gleich dem Innendurchmesser des Austrittskanals. Schließlich ist in der Kammer ein Umlenk­ spiegel schräg zur Strahlungsrichtung angeordnet, und in der Kammer ist eine seitliche Öffnung vorgesehen, der ein außerhalb der Kammer angeordnetes Objektiv einer optischen Aufnahmevorrichtung, beispielsweise einer Videokamera, zugeordnet ist zur Betrachtung des bestrahlten Gebietes über den Umlenkspiegel, den Strahlenaustrittskanal und den Tubus.

Bei der Erfindung wurde erkannt, daß ein Umlenkspiegel zwar eine gewisse Abschwächung der Elektronenstrahlen be­ wirkt, diese jedoch im zulässigen Rahmen bleibt, wenn der Spiegel entsprechend dünn ausgeführt ist, beispielsweise aus dünnem Glas. Der Spiegel führt zu einer Aufstreuung der Elektronenstrahlung, die zwar eine Verringerung der Dosisleistung im Gefolge hat, jedoch andererseits in einer Homogenisierung der Elektronenstrahlung resultiert. Dadurch, daß über den Strahlenaustrittskanal nur der mittige Be­ reich der Elektronenstrahlung austritt, werden die übrigen Strahlenbereiche ausgeblendet und ein homogener, im Quer­ schnitt begrenzter Elektronenstrahl erhalten, mit dem eine wirksame Bestrahlung durchgeführt werden kann.

Der Umlenkspiegel dient gleichzeitig zur Betrachtung des bestrahlten Gebietes, zum Beispiel mit Hilfe einer Video­ kamera, deren Bildsignale auf einen außerhalb des Bestrah­ lungsraums stehenden Monitor geleitet werden.

Zwischen dem freien Ende des Strahlenaustrittskanals und dem zugeordneten Ende des Tubus ist ein gewisser axialer Abstand notwendig. Er verhindert, daß durch mechanische Berührung der Tubus auf den Patienten bzw. die Wunde ein­ wirkt. Er stellt ferner eine Entkopplung im Hinblick auf die sterilen Bereiche dar. Der Patient bzw. seine unmittel­ bare Umgebung sind steril zu halten. Diese Anforderung läßt sich an den Elektronenstrahlbeschleuniger bzw. an das erfindungsgemäße Vorsatzgerät nicht unbedingt stellen. Durch den Abstand zwischen Bestrahlungsquelle und Tubus wird eine direkte Keimwanderung unterbunden. Schließlich bewirkt der axiale Abstand auch eine elektrische bzw. elek­ tromagnetische Entkopplung; der Elektronenstrahlbeschleu­ niger bzw. das Vorsatzgerät sind an eine elektrische Ener­ giequelle angeschlossen, und es muß verhindert werden, daß im Körper des Patienten ein Strom erzeugt bzw. induziert wird.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Strahlen­ austrittskanal von einem Rohr gebildet, das lösbar in der betreffenden Wand des Gehäuses befestigbar ist, vorzugs­ weise über ein Schraubgewinde. Der Innendurchmesser des Tumors ist an die Größe des zu bestrahlenden Gebietes an­ gepaßt. Entsprechend ist eine Anpassung des Innendurch­ messers des Rohres erforderlich. Daher liegen nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung jeweils ein Satz Rohre bzw. ein Satz Tuben abgestuften Durchmessers vor, um die gewünschte Anpassung zu erreichen.

Über die beschriebene Bildbetrachtung läßt sich auch kon­ trollieren, ob der Tubus koaxial zum Strahlenaustritts­ kanal ausgerichtet ist. Wird letzterer von einem Rohr gebildet, liegt eine koaxiale Ausrichtung vor, wenn die zugeordneten Enden von Rohr und Tubus zum Beispiel kreis­ förmig abgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet sind. Der Tubus besteht vorzugsweise aus Kunststoff, zum Beispiel aus Acrylglas. Eine bessere Beobachtung bzw. Kon­ trolle der Lage des Tubus läßt sich nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dann erreichen, wenn das dem Vorsatzgerät zugeordnete Ende einen Metallring aufweist, der beispielsweise in das Kunststoffmaterial eingebettet werden kann.

Der Spiegel besteht, wie erwähnt, aus relativ dünnem Glas. Um zu verhindern, daß bei Glasbruch Glassplitter in die geöffnete Wunde hineinfallen, sieht eine weitere Ausge­ staltung der Erfindung vor, daß der Spiegel auf der der Eintrittsöffnung zugekehrten Seite mit Kunststoff be­ schichtet ist. Die Kunststoffbeschichtung dient allein der Sicherheit.

Um die gewünschten Strahlenwerte zu erhalten, ist der Ab­ stand zwischen dem freien Ende des Strahlenaustrittskanals und dem zugewandten Ende des Tubus nach Möglichkeit ver­ hältnismäßig genau einzuhalten. Er darf vor allen Dingen nicht zu groß werden, da sonst Streustrahlung austritt. Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß an der dem Tubus zugewandten Außenseite des Gehäuses minde­ stens ein Abstandsanzeiger angebracht ist zur Einstellung des vorgegebenen Abstands zwischen dem freien Ende des Strahlenaustrittskanals und dem zugekehrten Ende des Tumors.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt äußerst schematisch eine Vorrich­ tung nach der Erfindung.

Ein Patient 10 liegt rücklings auf einer schematisch ange­ deuteten Liege 11, die um eine zur Zeichenebene senkrechte Achse 12 schwenkbar gelagert ist. Außerdem kann die Liege senkrecht dazu verschwenkt werden. Die hierzu erforder­ lichen Betätigungsvorrichtungen sind nicht dargestellt. Im operativ geöffneten Bauch des Patienten 10 ist ein Tubus 14 aus Acrylglas versenkt angeordnet, der an seinem oberen freien Ende versenkt einen Metallring 15, zum Beispiel aus Aluminium, aufweist.

Oberhalb des Patienten 10 ist ein Elektronenstrahlbe­ schleuniger 20 angeordnet. Dem Gehäuse des Elektronen­ strahlbeschleunigers 20 ist ein Gehäuse 30 nachgeordnet, das mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel befestigt ist, vorzugsweise mit leicht lösbaren Verschlüssen (nicht ge­ zeigt). Das Gehäuse 30 weist eine Kammer 31 auf, die eine obere zum Elektronenstrahlbeschleuniger 20 ausgerichtete Eintrittsöffnung 32 aufweist, über die ein von einer schematisch angedeuteten Blende 21 gerichteter Elektronen­ strahl 22 in die Kammer 31 eintritt.

Die untere Seite der Kammer 31 ist durch eine verhältnis­ mäßig dicke Wand 33 abgeschlossen, die eine Gewindebohrung 34 aufweist, in die ein Rohr 35 mit Außengewinde ein­ schraubbar ist, wobei ein radialer Flansch 36 in eine ent­ sprechende Ausnehmung der Wand 33 eingreift. Das Rohr 35 steht axial über die Wand 35 vor, wobei sein freies unteres Ende vom oberen Ende des Tubus 15 einen vorgegebenen axialen Abstand a aufweist. Der Innendurchmesser des Rohres 35 entspricht dem Innendurchmesser des Tubus 14. Das Rohr 35 kann durch ein anderes mit einem anderen Innendurch­ messer ausgewechselt werden, wobei in diesem Fall der Tubus 14 den entsprechenden Innendurchmesser aufweist. Ver­ schwenkbare Abstandsanzeiger 37, 38 sind an der äußeren Seite der Wand 33 angebracht und ermöglichen beim Justie­ ren das Einhalten des Abstands a.

Schräg zur Strahlungsrichtung ist in der Kammer 31 ein Um­ lenkspiegel 40 angeordnet, der zum Beispiel aus dünnem Glas besteht, das auf der der Eintrittsöffnung 32 zuge­ kehrten Seite mit Kunststoff beschichtet ist. Die Kammer 31 weist eine seitliche Öffnung 41 auf, der ein Objektiv 42 einer Videokamera 43, beispielsweise einer CCD-Kamera, zugeordnet ist. Schematisch angedeutete Lichtquellen 44 bzw. 45 beleuchten die Kammer 31 bzw. richten eine Licht­ strahlung über das Rohr 35 und den Tubus 15 auf das zu bestrahlende Gebiet, so daß mit Hilfe der Kamera 43, die einem Monitor außerhalb des Bestrahlungsraums angeschlossen ist, das bestrahlte Gebiet ständig beobachtet werden kann. Durch die Art der Beobachtung läßt sich auch kontrollieren, ob Rohr 35 und Tubus 14 koaxial ausgerichtet sind.

Die Elektronenstrahlung 22 durchdringt zwar den Spiegel 40, wird von diesem jedoch aufgestreut, wobei durch das Rohr 35 nur ein mittlerer Teil der Strahlung ausgeblendet und zum Patienten hin gerichtet wird. Die Kammerwände sind so ausgeführt, daß außen über das Rohr 35 Elektronenstrahlung nicht austritt.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Betrachten von operativ freigelegten Tumoren und/oder Tumorgebieten im Körperinneren mit Hilfe eines Elektronenstrahlbeschleunigers, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenaustrittsöffnung des Elektronenstrahlbeschleunigers (20) ein Gehäuse (30) nachgeordnet ist mit einer Kammer (31), die eine zur Strahlenaustrittsöffnung ausgerichtete Eintrittsöffnung (32) sowie auf der gegenüberliegenden Seite einen rohr­ förmigen Strahlenaustrittskanal (35) aufweist, wobei der Durchmesser der Eintrittsöffnung (32) und des Strahlenaustrittskanals (35) kleiner ist als die Ab­ messungen der Kammer (31) quer zur Strahlungsrichtung und der Strahlenaustrittskanal (35) mit einem in dem Körper des Patienten (10) versenkten, axial im Abstand angeordneten Tubus von annähernd gleichem Innendurch­ messer ausrichtbar ist, daß ferner in der Kammer (31) ein für Elektronenstrahlen durchlässiger Umlenkspiegel (40) schräg zur Strahlungsrichtung angeordnet ist und die Kammer (31) seitlich eine weitere Öffnung (44) auf­ weist, der außerhalb der Kammer (31) das Objektiv (42) einer optischen Aufnahmevorrichtung (43) zugeordnet ist zur Betrachtung des bestrahlten Gebietes über den Um­ lenkspiegel (40), den Strahlenaustrittskanal (35) und den Tubus (14).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenaustrittskanal von einem Rohr (35) gebildet ist, das lösbar in der betreffenden Wand (33) des Ge­ häuses (30) befestigbar ist, vorzugsweise über ein Schraubgewinde (34).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Spiegel (40) aus dünnem Glas besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (40) auf der der Eintrittsöffnung (32) zu­ gewandten Seite mit Kunststoff beschichtet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (14) aus Kunststoff, vor­ zugsweise aus Acrylglas besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus auf dem dem Gehäuse (30) zugewandten Ende einen Metallring (15) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vom Strahlenaustrittsrohr (35) und vom Tubus (14) ein Satz abgestufter Innendurchmesser vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Tubus (14) zugekehrten Außenseite des Gehäuses (30) mindestens ein Abstands­ anzeiger (37, 38) angebracht ist zur Einstellung des vorgegebenen Abstands zwischen dem freien Ende des Strahlenaustrittskanals (35) und dem zugeordneten Ende des Tubus (14).