DE60131186T2

DE60131186T2 - Apparat zur radiotherapie und zugehörige kollimatoranordnung

Info

Publication number: DE60131186T2
Application number: DE60131186T
Authority: DE
Inventors: Kevin John Brown; Ralph Peter Horsham STREAMER
Original assignee: Elekta AB
Current assignee: Elekta AB
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: CN1470061A; CA2425057A1; GB2367993A; EP1325503A1; GB2367993B; EP1325503B1; DE60131186D1; AU2001287890A1; CA2425057C; JP2004511279A; CN1272804C; GB0024843D0; US20040013237A1; WO2002031837A1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein radiotherapeutisches Gerät und insbesondere auf die zugehörige Kollimatoranordnung innerhalb des Bestrahlungskopfes.
STAND DER TECHNIK
Bei einem herkömmlichen lamellenreichen Kollimator (MLC) wird der die Bestrahlung bewirkende Strahl durch eine Anordnung dünner Lamellen kollimiert, die längs aneinander liegen und die in Längsrichtung ausgefahren werden können, um einen einheitlichen Rand zu erzeugen. Die Lamellen bewegen sich in einer gegebenen Richtung (Y), und im Allgemeinen gibt es zwei Gruppen von zusätzlichen Hilfsblenden orthogonal hierzu (X). Diese sind massiv ausgebildet und bewegen sich in X-Richtung und in Y-Richtung hinein und heraus. Diese führen zwei Funktionen durch. Die X-Blende ermöglicht eine Einstellung des Feldrandes in kontinuierlicher Weise, während die Lamellen allein nur eine diskrete Einstellung jeweils einer Lamelle ermöglichen. Die Y-Blende vermindert die Leckwirkung durch die Lamellen hindurch. Die X-Blende schirmt auch den Spalt zwischen den Lamellen ab, die außerhalb des Behandlungsfeldes liegen, und diese werden dadurch wirksam „geschlossen".
Eine derartige Anordnung mit einem Kopf und einer Kollimatoranordnung gemäß der EP-A-0 314 214 ist in 1 dargestellt. Hierbei ist eine Röntgenstrahlquelle 10 hinter einem Primärkollimator 12 angeordnet, der einen divergierenden Strahlungskonus 14 bildet. Der Strahl wird durch eine Kombination 16 eines Filters, einer Ionenkammer und eines Keils modifiziert, bevor er durch einen Spiegel 18 hindurchtritt, der unter einem Winkel gegenüber der Strahlachse angeordnet ist. Dies bewirkt eine Ansicht in Richtung des Strahles für eine Kamera, die bei 20 angeordnet ist. Auf diese Weise ist die Kamera in der Lage, die Position der folgenden Kollimatoren für Prüfzwecke zu sehen.
Hinter dem Spiegel 18 wird der Strahl durch einen lamellenreichen Kollimator (MLC) 22 moduliert, der durch eine Anordnung gegenüber liegender Lamellen gebildet ist. Diese können in Längsrichtung in einer Y-Richtung von links nach rechts in 1 bewegt werden, wie dies durch die Pfeile 28 gekennzeichnet ist. Eine große Zahl schmaler Lamellen bildet eine Anordnung, die sich in die Figur hinein und aus dieser heraus erstreckt. Indem jede Lamelle in eine gewünschte Position bewegt wird, bildet die Anordnung einen kollektiven Rand, der den Strahl kollimiert.
Dem MLC 22 folgend, ist ein Y-Kollimator vorgesehen. Dieser besteht aus einem Backenpaar 32, 34, das sich jeweils über die Breite der lamellenreichen Anordnung 22 erstreckt und in der gleichen Y-Richtung wie die Lamellen 24, 26 der MLC-Anordnung herein und heraus bewegt werden kann. Diese Lamellen liegen daher hinter den Lamellen der MLC 22 und begrenzen einen Strahlungsleckstrom zwischen den einzelnen Lamellen.
Weiter besteht ein X-Kollimator 36 aus einem Paar von Backen, die jenen des Y-Kollimators ähneln, aber tiefer und um 90° versetzt sind. Eine solche Backe 38 ist in 1 dargestellt. Die Backen der X-Kollimatoren bewegen sich quer zu den Lamellen des MLC 22. Um eine Kollision zwischen gegenüber liegenden Lamellen in der MLC-Anordnung 22 zu vermeiden, wird eine minimale Annäherungsdistanz definiert, die einen minimalen Spalt zwischen den Lamellen in der Y-Richtung bildet. Dies erzeugt jedoch einen Spalt in der Kollimation. Um diesen abzudecken, sind die Lamellen so angeordnet, dass dieser Spalt von dem Behandlungsbereich entfernt liegt und die relevante X-Kollimatorbacke wird vorgeschoben, um eine Abdeckung zu bewirken. Der X-Kollimator kann auch das Strahlungsfeld in X-Richtung durch Bruchteile von der Lamellenbreite zurichten. Die Backen sind tiefer, da sie an Stellen eine volle Abschwächung des Strahls bewirken müssen, im Gegensatz zum Y-Kollimator, der eine sekundäre Abschwächung hinter dem MLC 22 vorsieht.
Diese sich bewegenden Blenden bilden zusammen mit ihren entsprechenden Lagern und Auslesesystemen einen komplexen Aufbau der Konstruktion und vergrößern die Tiefe des Gerätes, wodurch der Zwischenraum zwischen diesem und dem Patienten vermindert wird. Die vorliegende Erfindung sucht diese Probleme zu lösen.
Daneben beschreibt die oben erwähnte EP-A-0 314 214 einen Stand der Technik mit anderen Kollimatoranordnungen.
Die US-A-4,672,212 beschreibt einen Bestrahlungskopf mit einem Primärkollimator 9 und einem lamellenreichen Kollimator zusammen mit Blockkollimatoren 7 zwischen dem Primärkollimator 9 und dem lamellenreichen Kollimator. Der Blockkollimator 7 wirkt in der Richtung quer zur Bewegungsrichtung des lamellenreichen Kollimators.
Die US-A-5,166,531 beschreibt einen Bestrahlungskopf mit einem lamellenreichen Kollimator.
Die US-A-5,165,106 beschreibt einen lamellenreichen Kollimator, bei dem einzelne Lamellen um ein Lager 28 gedreht werden, um sie in den Behandlungsstrahl einzuschwenken und aus diesem heraus zu schwenken.
In der Literaturstelle „Development of Treatment Technique for Radiotherapy Optimisation" von Lind und Brahmen, International Journal of Imagery Systems and Technology, Band 6, 33–42 (1995) werden verschiedene Formen von Anordnungen diskutiert, einschließlich dynamischen lamellenreichen Kollimatoren, und es wird ein Bestrahlungskopf einschließlich einem Primärkollimator, Blockkollimatoren beschrieben, und die lamellenreichen Kollimatoren wirken in einer Richtung quer zu den Blockkollimatoren.
Die US-A-3,969,629 beschreibt einen Bestrahlungskopf mit einem Primärkollimator 15, einem Sekundärkollimator 18 und zwei quer angeordneten Blockkollimatoren 19, 20.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft demgemäß einen Bestrahlungskopf gemäß dem Patentanspruch 1.
Dies bedeutet, dass zum Schließen eines Paares gegenüber liegender Lamellen diese in ihre Stellung mit minimaler Trennung überführt werden, wobei der Spalt durch den Lamellenrandkollimator überdeckt wird. Auf diese Weise wird der frühere X-Kollimator überflüssig.
Bei dieser Anordnung befindet sich der MLC hinter dem Blendenkollimator. In Kombination mit dünnen Lamellen stehen die MLC-Lamellen mit einer stark verminderten Lamellenbreite am Isozentrum des radiotherapeutischen Gerätes vor. Infolgedessen wird eine Kollimation des Strahlungsfeldes durch Teillamellenbreiten dazwischen überflüssig. Derartige Lamellen können auch an einer Stelle fokussiert werden, die etwas gegenüber dem Ziel versetzt ist, wodurch ein Leckstrom zwischen den Lamellen auf einen klinisch annehmbaren Wert vermindert wird und wodurch der früher erforderliche Y-Kollimator wegfallen kann.
Der Lamellenrandkollimator ist vorzugsweise fixiert. Dies bedeutet, dass der komplexe Aufbau eines beweglichen Kollimators mit seinen zugeordneten Lagern, Antriebsmechanismen usw. nicht mehr erforderlich ist. Der Blendenkollimator kann auch in der X-Richtung wirken, und in der Praxis wird dies gewöhnlich der Fall sein.
Der Blendenkollimator könnte in den Primärkollimatoren, in den Filtern usw. integriert sein, aber dies muss nicht der Fall sein. In der Praxis ist es wahrscheinlich zweckmäßiger, eine neue Kollimatorgruppe vorzusehen, die mit den bestehenden Quellen benutzt werden kann. Dies schließt oft einen Primärkollimator, Filter, Kameras usw ein.
Die projizierte Differenz in der Y-Richtung zwischen der ersten und zweiten Erstreckung ist vorzugsweise nicht kleiner als die projizierte minimale Annäherung gegenüber liegender Lamellen der MLC-Anordnung. Dies gewährleistet eine ausreichende Abdeckung für den gegenüber liegenden Lamellenspalt durch den Lamellenrandkollimator. Vorzugsweise beträgt die projizierte Differenz mehr als das Zweifache oder mehr als das Dreifache der projizierten minimalen Annäherung, um eine Positionierungstoleranz zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein radiotherapeutisches Gerät mit einem Bestrahlungskopf gemäß vorstehender Definition.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen bekannten oben beschriebenen Bestrahlungskopf mit Kollimatoren;
2 zeigt eine entsprechende Ansicht eines Bestrahlungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung; und
3 zeigt eine Ansicht von unterhalb des Bestrahlungskopfes gemäß 2 her betrachtet.
EINZELBESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Gemäß 2 schafft die vorliegende Erfindung ein vereinfachtes Verfahren der Benutzung eines MLC durch Ersatz der bewegten X-Blende und Y-Blende durch feste Blenden vor und hinter dem MLC, wie dies in 2 dargestellt ist. Es werden die herkömmlichen Konfigurationen von Primärkollimator, Filter und Ionenkammer beibehalten.
Eine Strahlungsquelle 10 emittiert Röntgenstrahlen, die durch einen Primärkollimator 12 auf einen divergierenden Strahl 14 begrenzt und durch die Kombination 16 eines Filters mit einer Innenkammer und einem Keil eingestellt werden. Ein fester Blendenkollimator 50 kollimiert dann den Strahl auf eine Zwischenfeldgröße 52 in X-Richtung und in Y-Richtung.
Ein lamellenreicher Kollimator 54 ist hinter dem Blendenkollimator 50 angeordnet. Das maximale Feld des MLC 54 ist etwas kleiner als die mittlere Feldgröße 52. Infolgedessen kann die Position aller Lamellen in der MLC-Anordnung 54 durch eine Kamera bei 20 über einen Spiegel 18 betrachtet werden, wie dies bei dem bekannten Ausführungsbeispiel gemäß 1 der Fall ist. Dies ergibt eine Rückversicherung während des Betriebes, die bestätigt, dass das Gerät ordnungsgemäß arbeitet.
Hinter dem MLC 54 ist ein Lamellenrandkollimator 56 mit zwei massiven festen Stangen 58, 60 in X-Richtung und demgemäß quer zu den Lamellen des MLC 54 ausgerichtet. Diese Stangen sind so angeordnet, dass sie in die Zwischenfeldgröße 52 von der Außenseite hiervon über einen Betrag vorstehen, der am Isozentrum weiter vorsteht als die projizierte minimale Annäherung der gegenüber liegenden Lamellenpaare der MLC-Anordnung 54. Um Raum für die üblichen Positionierungstoleranzen zu schaffen, sind in dem Ausführungsbeispiel die Stangen dreimal so groß wie diese minimale Abmessung. Ein Verhältnis von zwei wird oft als ausreichend betrachtet. Wenn demgemäß eine Lamelle voll zurückgezogen oder fast zurückgezogen ist und die gegenüber liegende Lamelle voll auf die minimale Annäherung ausgefahren ist oder nahezu ausgefahren ist, wird der Spalt 62 dazwischen durch den Lamellenrandkollimator 56 abgedeckt.
Auf diese Weise und wie oben erläutert, werden X-Kollimator und Y-Kollimator zugunsten von einfachen festen Kollimatoren ersetzt.
Der Lamellenrandkollimator wird bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 benutzt, da das optische Auslesesystem, das benutzt wird, um die Position der Lamellen des MLC zu beobachten, eine deutliche Sichtlinie nach den Enden der Lamellen erfordert. Bei einem System, bei dem abwechselnde Auslesesysteme benutzt werden, könnten die geschlossenen Lamellen über dem Blendenkollimator positioniert werden, und demgemäß würde der Lamellenrandkollimator dann überflüssig.
3 zeigt zur Veranschaulichung das Bild, das eine Kamera an der Stelle 20 betrachtet, wobei der Blendenkollimator 50 weggelassen ist. Die strichlierten Linien 50' zeigen die Lage des Blendenkollimators 50. Ein Tumor (beispielsweise) ist bei 64 angeordnet, und die Lamellen des MLC 54 werden genügend weit geöffnet, damit ein geeignetes Strahlungsfeld auf den Tumor gerichtet werden kann. Außerhalb des Tumorfeldes werden die Lamellen des MLC 54 ausgefahren oder eingefahren, wie dies erforderlich ist, derart, dass ihre Spitzen über dem Lamellenrandkollimator 60 liegen. Demgemäß wird der Spalt 62 zwischen gegenüber liegenden Lamellenspitzen durch den Lamellenrandkollimator 60 überdeckt. Der gegenüber liegende Lamellenrandkollimator 58 ist redundant, aber er ermöglicht eine Flexibilität bei der Benutzung, da das volle Ausfahren der Lamellen langsam geschehen kann.
Für den Fachmann ist es klar, dass zahlreiche Abwandlungen des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels getroffen werden können, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Bestrahlungskopf für ein Strahlentherapiegarät, umfassend reihenfolglich, in der Richtung des Strahls, einen Primärkollimator, einen Lochkollimator (50), einen Multileaf-Kollimator (54) mit einem Paar gegenüberliegenden Arrays von Längslamellen, wobei jede longitudinal in einer Y-Richtung beweglich ist, und einen Lamellenkantenkollimator (56), wobei der Lochkollimator (50) zum Kollimieren des Strahls (14) in einem gewissen Ausmaß in der Y-Richtung fixiert und angepasst ist, und wobei der Lamellenkantenkollimator (56) angepasst ist, um den Strahl (14) in einem gewissen Ausmaß in der Y-Richtung in einem zweiten und deshalb geringeren Ausmaß weiter zu kollimieren.
Bestrahlungskopf nach Anspruch 1, worin der Lamellenkantenkollimator (56) fixiert ist.
Bestrahlungskopf nach Anspruch 1 oder 2, worin der projizierte Unterschied in der Y-Richtung zwischen dem ersten und zweiten Ausmaß nicht geringer ist als das projizierte minimale Aufeinanderzubewegen der sich gegenüberliegenden Lamellen des MLC-Arrays.
Bestrahlungskopf nach Anspruch 3, worin der projizierte Unterschied mehr als das Zweifache des projizierten minimalen Aufeinanderzubewegens beträgt.
Bestrahlungskopf nach Anspruch 3, worin der projizierte Unterschied mehr als das Dreifache des projizierten minimalen Aufeinanderzubewegens beträgt.
Bestrahlungskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin der Lochkollimator (50) in einem gewissen Ausmaß zum Kollimieren des Strahls (14) in der X-Richtung dient.
Strahlentherapiegarät, umfassend einen Bestrahlungskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche.