DE4138247A1

DE4138247A1 - Anordnung zur lokalisation von strahlenquellen in der kontakttherapie

Info

Publication number: DE4138247A1
Application number: DE19914138247
Authority: DE
Inventors: Robert Dr Guenther
Original assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Current assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Priority date: 1991-11-21
Filing date: 1991-11-21
Publication date: 1993-05-27
Anticipated expiration: 2011-11-22
Also published as: DE4138247C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lokalisation von Strahlenquellen in der Kontakttherapie, vorzugsweise in der interstitiellen, intrakavitären und intraluminaren Afterloading- Kontakttherapie mit schrittweise bewegten radioaktiven Quellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Lokalisation von radioaktiven Quellen bzw. von gelegten Applikatoren für die Afterloadingtherapie werden Röntgenaufnahmen in zwei Ebenen angefertigt. Bedingt durch die Filmanfertigung, Entwicklung und Auswertung ist die Zeit zwischen dem Legen der radioaktiven Quellen bzw. der Applikatoren und dem Vorliegen der Lokalisationsdaten (Koordinaten der einzelnen radioaktiven Quellen bzw. Applikatoren) sehr zeitaufwendig. Außerdem bereitet die eindeutige Zuordnung der einzelnen Präparate auf den zwei Röntgenaufnahmen zum Teil Schwierigkeiten. Strahlendetektorensysteme in Form von einem Einzeldetektorsystem als Blasensonde und Mehrfachdetektorsystem (AM 6 der Firma Techn. Werkstätten Dr. Pychlau mit 5 Sonden) als Rektumsonde, sind bekannt. In der bekannten Form sind diese Strahlendetektorsysteme zur Lokalisation von Strahlenquellen nicht geeignet.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Strahlendedektoranordnung in der Kontakttherapie zur Lokalisation von Strahlenquellen zu schaffen, die eine schnelle und genaue Angabe der Lokalisationsdaten ermöglicht und somit eine optimale Strahlungsplanung gestattet.

Es soll eine Strahlendetektoranordnung geschaffen werden, die eine schnelle und genaue Lokalisation von radioaktiven Quellen bzw. Quellenpositionen in der Kontakttherapie, insbesondere in der interstitiellen, intrakavitären und intraluminalen Afterloading-Therapie ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Drei nicht auf einer Gerade liegende Strahlendetektoren, insbesondere direktanzeigende Halbleiterdetektoren, werden mit einstellbar festen Abständen zueinander in einer wasser- bzw. gewebeäquivalenten Platte, vorzugsweise aus PMMA, untergebracht. Dieses Detektorsystem ist an der Körperoberfläche, die den applizierten radioaktiven Quellen bzw. Applikatoren gegenüberliegt, angebracht. Zur Vermeidung von Luftpolstern ist Wasser bzw. leicht verformbares wasser- oder gewebeäquivalentes Material zwischen der PMMA-Platte und der Körperoberfläche in den Bereichen, wo kein direkter Kontakt möglich ist, in einer Gummiblase angebracht. Der Abstand zwischen den einzelnen Strahlendetektorenmitten liegt im Bereich von 5 bis 80 mm. In die PMMA-Platte sind drei Bohrungen angebracht, zwei Bohrungen liegen auf einer Achse und sind durch einen Steg getrennt. Die dritte Bohrung steht senkrecht auf der gemeinsamen Achse der zwei ersten Bohrungen, die ebenfalls durch einen Steg von den zwei anderen Bohrungen getrennt ist. Durch auswechselbare Zylinderdistanzstücke lassen sich unterschiedlich feste Abstände zwischen den einzelnen Detektoren in Abhängigkeit vom geschätzten Abstand der Detektoren zu den gelegten radioaktiven Quellen bzw. Applikatoren einstellen.

Die Anordnung zur Lokalisation von radioaktiven Quellen bzw. Quellenpositionen in der Kontakttherapie wird anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 Eine schematische Darstellung der eingesetzten Anordnung zur Lokalisation der Quellenposition bei Bestrahlung der Speiseröhre.

Fig. 2 Eine schematische Darstellung der Lokalisationsplatte.

Fig. 3 Eine schematische Darstellung der Anordnung zur Lokalisation von radioaktiven Quellen zur Bestrahlung des Corpus-Ca. nach der konventionentionellen Packmethode nach Heymann.

Fig. 4 Eine schematische Darstellung der Aufnahmeplatte zur Fixierung der Lokalisationsplatte.

Fig. 5 Wie Fig. 1, die Lokalisationsplatte ist aber unter dem Körper angebracht.

Fig. 1 zeigt eine flexible Afterloadingsonde 2 mit den Quellenpositionen 3 bis 7. Die Lokalisationsplatte 8, die teilweise auf der Körperoberfläche 9 aufliegt, enthält die Strahlendetektorsonden 10, 11 und 12 mit den Strahlendetektoren 13, 14 und 15. An der Lokalisationsplatte 8 ist eine Gummiblase 16 angebracht, in die Wasser bzw. verformbares wasser- oder gewebeäquivalentes Material 17 eingefüllt werden kann, um mögliche Hohlräume zwischen der Körperoberfläche 9 und der Lokalisationsplatte 8 auszufüllen.

Die Lokalisationsplatte 8, die aus PMMA besteht, wird näher durch die Fig. 2 erläutert. Die Lokalisationsplatte 8 ist beispielsweise 20 mm dick, mit einer quadratischen Fläche von 120 × 120 mm². In die PMMA-Platte sind drei Bohrungen 18, 19 und 20 mit einem Durchmesser von 4 mm angebracht. Die Bohrungen 18 und 19 liegen auf einer gemeinsamen Achse, die 30 mm vom Rand entfernt ist. Die Bohrungen 18 und 19 sind in der Mitte durch einen 3 mm starken Steg 21 getrennt. Die Bohrung 20 steht senkrecht zu den Bohrungen 18, 19, und ist 60 mm von der Seitenwand entfernt. Zwischen der Achse der Bohrungen 18 und 19 und der Bohrung 20 steht ebenfalls ein Steg 22 von 3 mm. In die Bohrungen 18, 19, 20 werden entsprechend den gewünschten Abständen zwischen den Strahlendetektoren 13, 14 und 15 definierte Zylinderdistanzstücke 23, 24 und 25 eingesetzt und danach die Strahlendetektorsonden 10, 11 und 12 mit den Strahlendetektoren 13, 14 und 15 eingeführt, wobei der weitere Verlauf der Sonden nicht näher gezeigt wird. In der Lokalisationsplatte 8 sind jeweils in der Nähe der Bohrlochenden Gewindebohrungen 26, 27 und 28 angebracht, in die nicht näher gezeichneten Andruckschrauben zur Fixierung der Strahlendetektorsonden 10, 11 und 12 eingedreht sind. Am rechten Ende zur Seite der Lokalisationsplatte 8 sind zwei Bohrungen 27 und 28 mit einem Durchmesser von 6 mm in 10 mm Abstand angebracht.

Die Arbeitsweise, wie mittels beschriebener Anordnung die Lokalisation der Quellenpositionen erfolgt, ist folgende: Aus den mit den drei Strahlendetektoren gemessenen Dosisleistungswerten einer Quellenposition werden die Koordinaten dieser Quellenposition berechnet.

Als frei wählbares Koordinatensystem wird das System genutzt, daß durch die Bohrungen in der Lokalisationsplatte festgelegt ist. Die Achse der gemeinsamen Bohrung 13 und 14 ist die x-Achse, die y-Achse ist durch die Achse der Bohrung 15 gegeben und die z-Achse steht senkrecht auf der Lokalisationsplatte 8. Die Dosisleistungsverteilung D wird durch die Beziehung

gegeben, wobei W (d) die Winkelabhängigkeit und K (r) die

Abhängigkeit beschreibt. Dabei ist d der Winkel zwischen der Längsachse der Quelle und der Geraden zwischen dem Quellpunkt (Quellenposition) und dem Aufpunkt (Strahlendetektor) und r der Abstand zwischen Quellpunkt und Aufpunkt. C ist eine quellenspezifische Konstante.

In O. Näherung wird K (r) _* W (d) = 1 gesetzt. Aus den zur Verfügung stehenden drei Gleichungen für die Dosisleistungswerte werden die Koordinaten der Quellenposition berechnet. Mit den so berechneten Koordinaten der Quellenposition werden die Produkte K (r) _* W (d) berechnet und erneut die Koordinaten der Quellendposition bestimmt.

Die Iteration wird solange fortgesetzt, bis die Koordinatenänderungen von zwei aufeinanderfolgenden Iterationsschritten einen vorgegebenen Grenzwert nicht mehr überschreiten.

Fig. 3 zeigt die Bestrahlung des Corpus Ca. nach der konventionellen Heymann-Packmethode mit den fünf radioaktiven Quellen 3 bis 7 innerhalb der Uteruskontur 32. Zwischen der Lokalisationsplatte 8 und der Körperoberfläche 9 befindet sich eine 10 mm starke Aufnahmeplatte 31 aus PMMA mit den Abmessungen 240×150 m². Zwischen der Aufnahmeplatte 31 und der Körperoberfläche 9 ist in den Bereichen, wo kein direkter Kontakt vorliegt, eine Gummiblase 16, gefüllt mit Wasser oder leicht verformbaren wasser- bzw. gewebeäquivalenten Material 17 angebracht. Die Lokalisationsplatte 8 ist bereits in Fig. 2 beschrieben.

Die Fig. 4 zeigt schematisch die Aufnahmeplatte 31 zur definierten Fixierung der Lokalisationsplatte 8. An den Längsseiten der Aufnahmeplatte 31 sind die überstehenden Stege 33 und 34 mit einem Abstand von 120 mm zueinander angebracht. Vom rechten Ende her sind in der Nähe des Steges 34 der Aufnahmeplatte 31 die Bohrungen 35 bis 41 mit einem Durchmesser von 6 mm im Abstand von 20 mm angebracht. Durch die Bohrungen 29 und 30 in der Lokalisationsplatte 8 und den Bohrungen 35 bis 41 und den Stegen 33 und 34 ist ein definiertes Versetzen der Lokalisationsplatte 8 bis maximal 120 mm in 10 mm Schritten möglich, indem ein nicht näher gezeichneter Zylinderstift in die übereinanderliegenden Bohrungen gesteckt wird.

Arbeitsweise mit der Erfindung in der konventionellen Kontakttherapie:

Legen des 1. Präparates. Erfassen der Dosiswerte in den Strahlendetektoren 13, 14 und 15 in der Bohrlochposition 35/29. Verschieben der Lokalisationsplatte in die Bohrlochposition 41/29 erneut messen. Legen des 2. Präparates. Erfassen der Meßwerte in Bohrlochposition 41/29. Verschieben in Position 35/29 und erneut Meßwerte erfassen. Legen des 3. Präparates usw. Durch Subtraktion der Dosisleistung von zwei nacheinander gelegten Präparaten wird die Dosisleistung des zuletzt gelegten Präparates erhalten. Durch die Messung der Dosisleistung in jeweils zwei Stellungen der Lokalisationsplatte stehen pro Präparat 6 Meßwerte zur Verfügung. Mit jeweils drei Meßwerten in den Strahlendetektoren 13, 14 und 15 lassen sich iterativ die Koordinaten des Präparates bestimmen. Mit Hilfe der zweiten Meßgruppe läßt sich eine Information über die Lage der Längsachse des radioaktiven Präparates zur x-Achse, die mit der gemeinsamen Achse der Bohrungen 18 und 19 bei geeigneter Wahl des Koordinatensystems zusammenfällt, erhalten.

In Fig. 5 wird eine Anordnung beschrieben, wo die Lokalisationsplatte 8 unter dem Patienten angebracht ist. Die oben beschriebene Lokalisationsplatte 8 wird unter dem Patienten (Körperunterseite) auf die Tischoberkante 42 aufgelegt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß das Wasser bzw. das verformbare wasser- bzw. gewebeäquivalente Material 17 in der Gummiblase 16 besser an den Körper angedrückt wird.

Bezugszeichen

1 Körperunterseite
2 flexible Afterloadingsonde
3-7 Quellenpositionen
8 Lokalisationsplatte
9 Körperoberfläche
10-12 Strahlendetektorsonden
13-15 Strahlendetektoren
16 ausfüllbare Gummiblase
17 Wasser bzw. flexibles wasser- oder gewebeäquivalentes Material
18-20 Bohrungen zur Aufnahme der Strahlendetektorsonden
21, 22 Stege zwischen den Bohrungen
23-25 Distanzzylinder
26-28 Gewindebohrungen zur Aufnahme der Strahlendetektorsonden-Andruckschraube
29, 30 Fixierbohrungen in der Lokalisationsplatte
31 Aufnahmeplatte
32 Uteruskontur
33, 34 Überstehende Stege zur Führung der Lokalisationsplatte
35-41 Fixierbohrungen in der Aufnahmeplatte
42 Tischoberkante

Claims

1. Anordnung zur Lokalisation von radioaktiven Strahlenquellen oder Quellenpositionen in der Kontakttherapie, vorzugsweise in der interstitiellen, intrakavitären und intraluminalen Afterloadingtherapie bei schrittweise bewegten Quellen, insbesondere bei Ir-192-Quellen unter Verwendung von Strahlendetektorsonden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei nicht auf einer Gerade liegende Strahlendetektoren mit einstellbar festen Abständen zueinander in einer wasser- bzw. gewebeäquivalenten Lokalisationsplatte (8) eingebracht sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Strahlendetektoren (13, 14 und 15) direktanzeigende Halbleiterdetektoren sind.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Bohrungen (18 und 19) zur Aufnahme der Strahlendetektorsonden (10 und 11) auf einer gemeinsamen Achse liegen und durch einen Steg (21) und die Bohrung (20) senkrecht zur gemeinsamen Achse der zwei Bohrungen (18 und 19) steht und ebenfalls durch einen Steg (22) von der gemeinsamen Achse der zwei Bohrungen (18 und 19) getrennt ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß fest einstellbare Abstände zwischen den Strahlendetektoren (13, 14 und 15) durch auswechselbare Distanzzylinder (23, 24 und 25) realisierbar sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzzylinder (23, 24 und 25) aus dem gleichen Material wie die Lokalisationsplatte (8) ist.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lokalisationsplatte (8) definiert abstandsveränderbar auf der Aufnahmeplatte (31) angebracht ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeplatte (31) aus dem gleichen Material wie die Lokalisationsplatte (8) ist.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Luftpolstern zwischen der Körperoberfläche (9) und der Lokalisationsplatte (8) oder der Aufnahmeplatte (31) verformbares wasser- oder gewebeäquivalentes Material bzw. Wasser (17) eingebracht ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare wasser- bzw. gewebeäquivalentes Material oder Wasser (17) in einer Gummiblase (16), die an der Aufnahmeplatte (31) oder an der Lokalisationsplatte (8) befestigt ist, eingebracht ist.

10. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 3, 5, 6, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lokalisationsplatte (8) bzw. die Aufnahmeplatte (31) auf der Körperoberfläche (9) oder unter der Körperunterseite (1) angebracht ist.

11. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den Strahlendetektoren (13, 14 und 15) im Bereich von 5 bis 80 mm sind.