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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Testvorrichtung zum
Testen der richtigen Positionierung einer radioaktiven Strahlungsquelle
für die Brachytherapie
in einer Applikatorspitze und ein entsprechendes Verfahren.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Strahlungstherapie wurde für
viele Jahre in medizinischen Anwendungen insbesondere für die Behandlung
von Krebs mit relativem Erfolg verwendet. Um die unerwünschten
Nebenwirkungen der Bestrahlung zu verbessern, wurde die Brachytherapie entwickelt.
Bei dieser Methode werden radioaktive Strahlungsquellen mit kleiner
Größe entweder
für kurze
Zeit oder dauerhaft in den Körper
eingeführt, um
Strahlung direkt zu der zu behandelnden Stelle zu liefern und die
Bestrahlung von gesundem Gewebe so weit wie möglich zu verhindern. Die Brachytherapie
wurde nicht nur bei der Behandlung von Krebs verwendet, sondern
wurde auch z. B. bei der Nachbehandlung einer Herzoperation, z.
B. um die Bildung von Narbengewebe zu verhindern, oder für die Behandlung
einer Makula-Degeneration,
insbesondere mit dem Alter verbundenen Makula-Degeneration, verwendet.
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Die
für die
Brachytherapie verwendeten Strahlungsquellen sind gewöhnlich Vorrichtungen
mit minimaler Größe mit Abmessungen
eines Durchmessers von 0,8 bis 1,0 mm und einer Länge von
etwa 4,5 bis 5 mm. Diese werden entweder durch Hohlnadeln, die die
Strahlungsquelle zur Behandlungsstelle liefern, eingeführt. Dieses
Einführungsverfahren
wird vorwiegend bei dauerhaften Implantaten verwendet. Alternativ
werden die Strahlungsquellen unter Verwendung eines Katheters oder
eines Applikators, der das gut bekannte Verfahren der Nachladung
verwendet, aufgebracht. Bei dieser Technologie wird der Katheter
zuerst an die Stelle gebracht, um die gewünschte Behandlungsstelle zu
erreichen, und nach der Anordnung des Katheters wird die Strahlungsquelle
an dessen proximalem Ende eingeführt,
dann bis zum distalen Ende des Katheters vorgeschoben. Die Voreinführung des
Katheters ohne die Strahlungsquelle verhindert die Bestrahlung von
gesundem Gewebe während
des Einführungsprozesses, da
die Strahlungsquelle viel schneller durch den Katheter zur Behandlungsstelle
vorgeschoben werden kann, sobald er sich in Position befindet.
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Um
die richtige Positionierung der Strahlungsquelle innerhalb des Körpers eines
Patienten zu überwachen,
verwendet die derzeitige Technologie entweder die emittierte Strahlung
oder überwacht
bevorzugter durch einen Röntgenstrahl
den Fortschritt eines strahlungsundurchlässigen Markers, der in der Strahlungsquelle
oder im Strahlungsstäbchen
enthalten ist. Entsprechende Verfahren, Quellen und Stäbchen sind
beispielsweise in den europäischen
Patentanmeldungen 1 060 765, 1 060 764 und 1 084 733 offenbart.
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Alternativ
kann die Strahlungsquelle an der Spitze eines Applikators befestigt
werden, der dann schnell zur Behandlungsstelle vorgeschoben wird. Die
entsprechenden Anwendungen werden typischerweise in leicht zugänglichen
Bereichen oder Körperhöhlen und
insbesondere bei der Behandlung der Makula-Degeneration verwendet. Entsprechende Applikatoren
sind z. B. in der offen gelegten US-Veröffentlichung US2002/0115902
oder im US-Patent Nr. 6 443 883 offenbart, die beide ophthalmische
Brachytherapie-Vorrichtungen betreffen.
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Bei
der herkömmlichen
Brachtherapie, insbesondere der Tumortherapie, werden typischerweise
Strahlungsquellen verwendet, die ein bezüglich des Umfangs axialsymmetrisches
Strahlungsfeld aufweisen, um das die Strahlungsquelle umgebende gesamte
Gewebe axialsymmetrisch zu bestrahlen. In dieser Hinsicht unterscheidet
sich typischerweise die Strahlungsquelle, die bei der Therapie der
Makula-Degeneration verwendet wird. In diesem Fall sollen Gefäßneubildungsherde
bestrahlt werden, wohingegen die Bestrahlung der Netzhaut, der Linse,
des Glaskörpers
und des Sehnervs sehr unerwünscht
ist.
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Um
eine solche Bestrahlung zu verhindern, offenbart das vorstehend
angeführte
US-Patent Nr. 6 443 881 beispielsweise die Verwendung einer teilweise
abgeschirmten Strahlungsquelle, die Strahlung im Wesentlichen in
nur einer Richtung emittiert. Die offen gelegte US-Patentveröffentlichung
US 2002/0115902 offenbart eine chirurgische Vorrichtung für die lokalisierte
Lieferung von β-Strahlung
in chirurgischen Eingriffen, teilweise ophthalmischen Eingriffen.
Die bevorzugte chirurgische Vorrichtung umfasst eine Kanüle mit einem
eine β-Strahlentherapie
emittierenden Material am distalen Ende der Kanüle. Das die β-Strahlentherapie emittierende
Material ist in einer teilweise abgeschirmten Kammer untergebracht.
Die Abschirmung wird durch ein dünnwandiges
Metall wie z. B. Edelstahl oder durch ein dünnwandiges Polymer-, Kunststoff-
oder ähnliches
Material erreicht. Die Abschirmung kann auch so ausgelegt sein,
dass sie zurückziehbar
ist, um dann einen Umfangsstrahlungsweg während des Aussetzungszeitraums
vorzusehen.
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Angesichts
der betreffenden Abmessungen und angesichts der kritischen Angelegenheit,
die Strahlungsquelle an der gewünschten
Behandlungsstelle bereitzustellen, ohne Umgebungsgewebe unnötig zu bestrahlen,
ist es für
den Chirurgen kritisch, den Ort der Strahlungsquelle genau zu bestimmen und
insbesondere ihre Positionierung innerhalb der Applikationsvorrichtung,
z. B. an der Applikator- oder Kanülenspitze,
genau zu bestimmen. Insbesondere wenn die Strahlungsquelle kein
auf dem Umfang homogenes Strahlungsfeld emittiert und die emittierte Strahlung
auf Grund einer teilweisen Abschirmung der Strahlungsquelle vielmehr
gerichtet ist, muss der anwendende Chirurg ferner überprüfen oder
testen, dass die Strahlungsquelle tatsächlich derart angeordnet ist,
dass sie ihre Strahlung in der gewünschten Richtung, d. h. auf
die zu behandelnde Stelle und nicht auf das Umgebungsgewebe, emittiert.
Dies bedeutet, dass er nicht nur die Positionierung der Quelle im
Applikator, sondern auch die Orientierung der Quelle darin testen
muss.
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Ein
solches Testen muss selbstverständlich unmittelbar
vor dem Aufbringen der Quelle durchgeführt werden, so dass Tests zum
Zeitpunkt der Operation ausgeführt
werden mussten, was innerhalb einer sterilen Umgebung bedeutet.
Außerdem
darf ein solches Testen nicht wieder den Applikator oder die Kanüle verunreinigen,
sondern muss denselben bzw. dieselbe in einem sterilen Zustand halten.
Dies war im Stand der Technik nicht möglich.
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GB-A-1211316
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum genauen Bestimmen der Position
einer radioaktiven Quelle, die in einem Quellenträger montiert
ist, der beispielsweise für
eine Gammagraphieüberwachung
oder Untersuchung einer Metallkomponente mit beliebiger Form, insbesondere
einer zylindrischen oder Kugelform, verwendet wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
obigen Aufgaben wurden gelöst
und die Nachteile des Standes der Technik wurden beseitigt, indem
eine Testvorrichtung zum Testen der richtigen Positionierung einer
radioaktiven Strahlungsquelle für
die Brachytherapie in einer Applikatorspitze geschaffen wird, wobei
die Vorrichtung umfasst
- – eine Basisvorrichtung, die
enthält
- – mindestens
zwei Strahlungsdetektoren,
- – mindestens
zwei Kanäle
zum Führen
der Strahlung,
- – mindestens
zwei Öffnungen
in der Oberfläche der
Basisvorrichtung, wobei jeder Kanal einen Strahlungsdetektor mit
einer Öffnung
in der Oberfläche
der Basisvorrichtung verbindet, und
- – einen
Applikatorhalter mit einem Hohlraum zum Aufnehmen der Applikatorspitze,
einschließlich der
radioaktiven Strahlungsquelle, wobei der Applikatorhalter ferner
mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei Öffnungen, die so angeordnet ist/sind,
dass sie mit der (den) Öffnung(en)
in der Basisvorrichtung übereinstimmt
(übereinstimmen),
und mindestens einen, vorzugsweise mindestens zwei Kollimationskanäle umfasst,
wobei der Kanal (die Kanäle)
Verlängerungen
des Kanals (der Kanäle)
in der Basisvorrichtung durch die Öffnung(en) in der Basisvorrichtung
bildet (bilden), und wobei der Kanal (die Kanäle) separate Punkte des Hohlraums
mit der (den) Öffnung(en) im
Applikatorhalter verbindet (verbinden), um Strahlung, die in separaten
Positionen des Hohlraums auf den jeweiligen Strahlungsdetektor emittiert
wird, zu führen
und parallel zu richten, wobei sich einer der Punkte am distalen
Ende des Hohlraums befindet.
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Im
zweiten Aspekt bezieht sich die Erfindung ferner auf ein Verfahren
zum Testen der richtigen Positionierung einer radioaktiven Strahlungsquelle
für die
Brachytherapie in einer Applikatorspitze, wobei das Verfahren die
Schritte umfasst:
- (i) Schaffen einer Testvorrichtung,
wie vorstehend definiert, die umfasst
- – eine
Basisvorrichtung, die enthält
- – mindestens
zwei Strahlungsdetektoren,
- – mindestens
zwei Kanäle
zum Führen
der Strahlung,
- – mindestens
zwei Öffnungen
in der Oberfläche der
Basisvorrichtung, wobei jeder Kanal einen Strahlungsdetektor mit
einer Öffnung
in der Oberfläche
der Basisvorrichtung verbindet, und
- – einen
Applikatorhalter mit einem Hohlraum zum Aufnehmen der Applikatorspitze,
einschließlich der
radioaktiven Strahlungsquelle, wobei der Applika torhalter ferner
mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei Öffnungen, die so angeordnet ist/sind,
dass sie mit der (den) Öffnung(en)
in der Basisvorrichtung übereinstimmt
(übereinstimmen),
und mindestens einen, vorzugsweise mindestens zwei Kollimationskanäle umfasst,
wobei der Kanal (die Kanäle)
Verlängerungen
des Kanals (der Kanäle)
in der Basisvorrichtung durch die Öffnung(en) in der Basisvorrichtung
bildet (bilden), und wobei der Kanal (die Kanäle) separate Punkte des Hohlraums
mit der (den) Öffnung(en) im
Applikatorhalter verbindet (verbinden), um Strahlung, die in separaten
Positionen des Hohlraums auf den jeweiligen Strahlungsdetektor emittiert
wird, zu führen
und parallel zu richten, wobei sich einer der Punkte am distalen
Ende des Hohlraums befindet;
- (ii) Einsetzen der Applikatorspitze mit der Strahlungsquelle
in den Applikatorhalter;
- (iii) Befestigen des Applikatorhalters an der Vorrichtung; und
- (iv) Erfassen von emittierter Strahlung in den Strahlungsdetektoren.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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In
den folgenden Fig. sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen
ausgewiesen.
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1 ist
eine Querschnittsansicht der Basisvorrichtung und des Applikatorhalters
einer Ausführungsform
der Erfindung. In diesem Querschnitt umfasst die Basisvorrichtung
(1) drei Strahlungsdetektoren (2) und drei Kanäle (3),
wobei jeder Kanal einen Strahlungsdetektor mit einer Öffnung (4a)
auf einer Oberfläche
der Basisvorrichtung verbindet. Alle drei Kanäle sind gerade Kanäle und sind
in derselben Ebene angeordnet. Die Kanäle (3) können einen schmalen
Abschnitt (3a) in Richtung der Öffnung (4) und einen
vergrößerten oder
breiteren Abschnitt (3b) in Richtung des Strahlungsdetektors
(2) umfassen oder können über ihre
gesamte Länge
einen breiteren Durchmesser aufweisen. Der breitere Abschnitt (3b)
kann einen Kollimator (nicht dargestellt) halten. Die Öffnungen
(4a) auf der Oberfläche
der Basisvorrichtung richten auf die Öffnungen (4b) am Applikatorhalter
(6) aus und stimmen mit diesen überein. Der Applikatorhalter
(6) umfasst einen Hohlraum (7) zum Überprüfen der
Applikatorspitze (8), einschließlich der zu testenden Strahlungsquelle
(9). Die Kanäle
(5) im Applikatorhalter bilden Verlängerungen der Kanäle (3)
in der Basisvorrichtung durch die Öffnungen (4a/b), wenn
sie ausgerichtet sind. Die Kanäle
(5) verbinden die Öffnungen
(4b) und separate Punkte des Hohlraums, um Strahlung, die
in separaten Positionen des Hohlraums auf den jeweiligen Strahlungsdetektor
emittiert wird, zu führen.
Der Applikatorhalter (6) kann an der Basisvorrichtung (1)
durch Drehgelenke befestigt sein, wie durch das Bezugszeichen 10 in 1 gezeigt.
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2 zeigt
eine Draufsicht auf eine weitere Testvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, einschließlich
der Basisvorrichtung (1), des Applikatorhalters (2),
des Applikators (8), des Hohlraums (7), des Drehgelenks
(10) und einer Anzeige in Form einer Balkendiagrammaufzeichnung.
In dieser Ausführungsform
sind die Kanäle
(5) zusammen mit jeweiligen Öffnungen (4a) in der
Basisvorrichtung gezeigt, um das Führen und Erfassen von Strahlung,
die von der Strahlungsquelle (nicht dargestellt) in der Applikatorspitze
(8) emittiert wird, durch zwei Detektoren (nicht dargestellt)
zu ermöglichen.
Die Balkendiagrammanzeige zeigt zwei Balken, die jeweils ein Signal
bereitstellen, das zur Menge an Strahlung proportional ist, wie
im jeweiligen Detektor erfasst. Die Basisvorrichtung (1)
umfasst den entsprechenden A/D-Umsetzer, die Elektronik und wird
durch das Netz oder eine Batterie (11) gespeist. Wie aus 2 zu
sehen ist, kann der Applikatorhalter (6) in Form von zwei
Teilen vorgesehen sein, um das Einsetzen der Applikatorspitze (8)
in den Hohlraum (7) zu vereinfachen. Diese zwei Teile sind
durch ein Scharnier (nicht dargestellt) verbunden.
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3 zeigt die Ergebnisse, die mit verschiedenen
Positionen der Strahlungsquelle innerhalb der Applikatorspitze für eine Testvorrichtung
der Erfindung mit drei Detektoren erhalten werden, wobei die erfasste
Strahlung in drei entsprechenden Balkendiagrammanzeigen gezeigt
ist. In 3a sind Strahlungsergebnisse
für eine
richtige Positionierung der Strahlungsquelle bereitgestellt. Genauer
wird in diesem Fall dieselbe Menge an Strahlung für alle drei Kanäle empfangen.
Im Fall einer abgeschirmten Strahlungsquelle würden zumindest die zwei äußeren Kanäle vergleichbare
Mengen an Strahlung empfangen, wohingegen eine kleinere Menge im
mittleren Detektor empfangen werden würde.
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3b zeigt
eine erste Möglichkeit
für eine falsche
Positionierung der Strahlungsquelle in der Applikatorspitze. Genauer
befindet sich hier die Strahlungs quelle nicht ganz am Ende der Applikatorspitze,
z. B. auf Grund einer Flüssigkeitsansammlung darin.
In diesem Fall empfängt
der Strahlungsdetektor, der die nahe der Spitzenposition emittierte
Strahlung erfasst, wenig oder keine Strahlung. Andererseits empfängt der
Detektor, der die am Hinterende des Hohlraums emittierte Strahlung
erfasst, eine höhere
Menge an Strahlung, wohingegen die mittlere Position etwa unverändert bleibt.
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3c zeigt
einen vergleichbaren Fall für eine
falsche Positionierung der Applikatorspitze, wo vom ersten Detektor
keine Strahlung empfangen wird, im mittleren Detektor eine zu hohe
Strahlung beobachtet wird (unter dem nun die Quelle angeordnet ist)
und eine etwa normale Strahlung für den Hinterenddetektor empfangen
wird.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Testvorrichtung zum
Testen der richtigen Positionierung einer radioaktiven Strahlungsquelle
für die Brachytherapie
in einer Applikatorspitze, wobei die Vorrichtung umfasst
- – eine
Basisvorrichtung, die enthält
- – mindestens
zwei Strahlungsdetektoren,
- – mindestens
zwei Kanäle
zum Führen
der Strahlung,
- – mindestens
zwei Öffnungen
in der Oberfläche der
Basisvorrichtung, wobei jeder Kanal einen Strahlungsdetektor mit
einer Öffnung
in der Oberfläche
der Basisvorrichtung verbindet, und
- – einen
Applikatorhalter mit einem Hohlraum zum Aufnehmen der Applikatorspitze,
einschließlich der
radioaktiven Strahlungsquelle, wobei der Applikatorhalter ferner
mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei Öffnungen, die so angeordnet ist/sind,
dass sie mit der (den) Öffnung(en)
in der Basisvorrichtung übereinstimmt
(übereinstimmen),
und mindestens einen, vorzugsweise mindestens zwei Kollimationskanäle umfasst,
wobei der Kanal (die Kanäle)
Verlängerungen
des Kanals (der Kanäle)
in der Basisvorrichtung durch die Öffnung(en) in der Basisvorrichtung
bildet (bilden), und wobei der Kanal (die Kanäle) separate Punkte des Hohlraums
mit der (den) Öffnung(en) im
Applikatorhalter verbindet (verbinden), um Strahlung, die in separaten
Positionen des Hohlraums auf den jeweiligen Strahlungsdetektor emittiert
wird, zu führen
und parallel zu richten, wobei sich einer der Punkte am distalen
Ende des Hohlraums befindet.
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Die
Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist im Allgemeinen auf
alle radioaktiven Strahlungsquellen zur Verwendung bei der Brachytherapie ungeachtet
der Art und Energie der emittierten Strahlung anwendbar. In Abhängigkeit
von der emittierten Strahlung wird die Testvorrichtung jedoch aus
einem geeigneten Abschirmungsmaterial hergestellt und umfasst einen
geeigneten Detektor, wie es dem Facharbeiter gut bekannt ist. Die
einzige Begrenzung hinsichtlich der erforderlichen minimalen Energie
ist die Notwendigkeit, dass direkte Strahlung im (in den) Detektor(en)
der Basisvorrichtung empfangen werden muss.
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Vorzugsweise
wird die Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung an β-Strahlung emittierenden Strahlungsquellen
mit einer maximalen β-Energie von
beispielsweise 5 MeV, vorzugsweise 3,5 MeV, verwendet. Die Vorrichtung
kann jedoch auch für
weiche Photonen emittierende Materialien mit einer Energie zwischen
beispielsweise 10 keV und 500 keV, vorzugsweise 20 und 200 keV,
bevorzugter 20 und 100 keV verwendet werden. Die zu testende Strahlungsquelle
weist typischerweise eine Form und Größe auf, die auf dem Fachgebiet
bekannten Strahlungsquellen gemeinsam sind. Folglich besitzt die Strahlungsquelle
typischerweise eine Länge
in der Größenordnung
von 2 bis 10 mm, vorzugsweise 4 bis 5 mm. Sie besitzt einen Durchmesser
zwischen 0,1 und 1,5 mm, vorzugsweise 0,9 bis 1,3 mm, wobei die obigen
Abmessungen auf der Annahme einer zylindrischen Form der Quelle
basieren, die am üblichsten verwendet
wird.
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Applikatoren
zur Verwendung in der Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung
sind auf dem Fachgebiet ebenso gut bekannt und umfassen z. B. eine
Kanüle,
einen Draht oder andere Arten von Applikatoren. Es wird z. B. auf
die offen gelegte US-Veröffentlichung
US 2002/0115902 hingewiesen, deren Kanüle in der Testvorrichtung der
vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Im Allgemeinen weisen
solche Kanülen
eine längliche
Form, vorzugsweise eine längliche,
zylindrische Form mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende
auf. Die Strahlungsquelle ist am distalen Ende der Kanüle vorgesehen,
während
dieselbe eine Griffverlängerung
an ihrem proximalen Ende besitzen kann, um den Chirurgen mit einem
besseren Griff der chirurgischen Vorrichtung zu versehen. Die Kanüle kann
im Allgemeinen aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen,
besteht jedoch vorzugsweise aus einem Polymer- oder Kunststoffmaterial
an ihrem proximalen Ende, wohingegen die Kanüle oder der Applikator vor zugsweise
aus einem dünnwandigen
Metall wie z. B. Edelstahl oder aus einem dünnwandigen Polymerkunststoffmaterial
am distalen Ende/an der distalen Spitze davon besteht. Ihre distalen
End- oder Spitzenabmessungen sind geeignet, um die zu verwendende
Strahlungsquelle aufzunehmen und zu halten, ohne unnötigerweise
die Abmessungen angesichts der für
die Einführung
in den Patientenkörper
erforderlichen Einschnittgröße zu vergrößern. Die
Quelle wird typischerweise ganz am Ende der Spitze des Applikators
angeordnet.
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Die
Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Basisvorrichtung
und einen Applikatorhalter. Diese können in einer einzelnen Einheit kombiniert
sein oder können
separate Vorrichtungen bilden, die für und während Messvorgängen aufeinander
ausgerichtet und aneinander befestigt werden können. Vorzugsweise bilden die
Basisvorrichtung und der Applikatorhalter separate Vorrichtungen,
wobei der Applikatorhalter einen abtrennbaren Teil bildet. Diese
Ausführungsform
ermöglicht
die separate Handhabung des Applikatorhalters und insbesondere seine
Sterilisation, bevor er mit der Applikatorspitze bei dem Messvorgang
in Kontakt kommt. Die Befestigung des Applikatorhalters an der Basisvorrichtung
kann durch ein beliebiges geeignetes Mittel, einschließlich eines
Drehgelenks, einer Klemme, Führungsaussparungen
usw., die auf dem Fachgebiet gut bekannt sind, stattfinden. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
ist die Befestigung des Applikatorhalters und der Basisvorrichtung
selbstausrichtend oder selbstpositionierend, wie z. B. durch Schwerkraft
unterstützt.
Um dies zu bewerkstelligen, können
entsprechende Anschläge
an der Basisvorrichtung vorgesehen sein.
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Die
Basisvorrichtung enthält
vorzugsweise mindestens zwei Strahlungsdetektoren, mindestens zwei
Kanäle
zum Führen
von Strahlung und mindestens zwei Öffnungen in der Oberfläche der
Basisvorrichtung. Jeder Kanal verbindet einen Strahlungsdetektor
mit einer Öffnung
an der Oberfläche
der Basisvorrichtung. Die Kanäle
sind typischerweise in die Basisvorrichtung eingebaut. Eine Ausführungsform mit
einem Detektor, einem Kanal und einer Öffnung kann in bestimmten Fällen auch
brauchbar sein. Die Kanäle
in der Basisvorrichtung schaffen insofern eine Führung der Strahlung, die direkt
von der zu testenden Quelle emittiert wird, als nur diese Strahlung durchgelassen
wird. Die Kanäle
in der Basisvorrichtung können
auch als Kollimatoren fungieren, obwohl dies typischerweise und
vorteilhafterweise durch die Kanäle
innerhalb des Applikatorhalters bereitgestellt wird.
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Die
Basisvorrichtung kann ferner Kollimatoren umfassen, die in jedem
Kanal oder einem Teil davon, vorzugsweise näher an den Strahlungsdetektoren,
angeordnet sind. Um diese Kollimatoren einzufügen, können die Kanäle einen
schmalen Abschnitt in Richtung der Öffnung und einen breiteren
Abschnitt mit einem größeren Durchmesser,
um den Kollimator einzufügen,
näher am
Strahlungsdetektor besitzen, wie durch die Bezugszeichen 3a und 3b in 1 gezeigt.
Eine Ausführungsform,
in der der Kanal (die Kanäle) 3 eine
größere Bohrung
aufweist (aufweisen), wie auf der rechten Seite von 1 gezeigt, kann
in Bezug auf die leichte Montage und/oder Herstellung vorteilhaft
sein.
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Die
Strahlungsdetektoren zur Verwendung in der Basisvorrichtung für die vorliegende
Erfindung sind herkömmliche
Strahlungsdetektoren, die für
die Erfassung der Strahlung, wie von der zu testenden Strahlungsquelle
emittiert, geeignet sind. Die Detektoren können von dem Typ sein, der
Zerfallsereignisse zählt,
oder von dem Typ sein, der einen durch den radioaktiven Zerfall
induzierten Strom misst. Geeignete Detektoren sind dem Facharbeiter
bekannt. Falls eine β-Strahlung emittierende
Quelle getestet werden soll, werden vorzugsweise betaempfindliche Geiger-Müller-Zähler verwendet.
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Die
Basisvorrichtung kann ferner mindestens eine von einer Leistungsversorgung,
eines Impulsformers, eines Impulszählers, eines Mittels zum Umsetzen
der Ausgangsergebnisse der Strahlungsdetektoren in elektronische
Signale, wie z. B. eines A/D-Umsetzers, eines Ausgabemittels für die Strahlungsmengen,
einer Datenverarbeitungseinheit und einer Dateneingabeeinheit umfassen.
Vorzugsweise umfasst die Basisvorrichtung eine Leistungsversorgung, die
in Form einer Batterie oder eines Netzkabels vorliegen kann, ein
Mittel zum Umsetzen der Ausgangsergebnisse der Strahlungsdetektoren
in elektronische Signale, falls für die gewählte Art von Detektor erforderlich,
eine Datenverarbeitungseinheit und ein Ausgabemittel für die erfasste
Strahlungsmenge, vorzugsweise in Form einer Anzeige. Die Anzeige
ist vorzugsweise in Form einer Balkendiagrammanzeige vorgesehen,
die typischerweise einen unabhängigen Balken
für jeden
Strahlungsdetektor zeigt, der wahlweise mit einer Zahlenanzeige
ergänzt
sein kann. Andere Arten von Anzeigen können jedoch auch verwendet
werden. Die Anzeige kann beispielsweise ein Bildschirm sein. Alternativ
kann die Differenz zwischen den Mengen von emittierter Strahlung
zwischen benachbarten Kanälen
oder zu einem vorbestimmten oder im Voraus festgelegten Wert entweder auf
dem Bildschirm oder in einer Balkendiagrammanzeige angezeigt werden.
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Die
Vorrichtung der Erfindung umfasst vorzugsweise mindestens zwei der
Strahlungsdetektoren, kann jedoch mehr als zwei Strahlungsdetektoren umfassen,
wobei die obere Anzahl von zu verwendenden Strahlungsdetektoren
nur aus Gründen
des Praktischen und der Kosten bestimmt ist. Folglich könnte im
Prinzip eine unbestimmte Anzahl von Strahlungsdetektoren verwendet
werden. Die bevorzugte Anzahl von Strahlungsdetektoren liegt im
Bereich von 2 bis 5, am meisten bevorzugt 2 oder 3. Jeder Strahlungsdetektor
ist durch einen Kanal mit einer separaten Öffnung an der Oberfläche der
Basisvorrichtung verbunden. Folglich hängt die Anzahl der Kanäle der Basisvorrichtung
von der Anzahl von in der Vorrichtung vorgesehenen Strahlungsdetektoren ab
und entspricht dieser.
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Die
Basisvorrichtung und/oder der Applikatorhalter ermöglichen
eine zweckmäßige Abschirmung
und Führung
der emittierten Strahlung zum Strahlungsdetektor. Folglich besteht
der Applikatorhalter vorzugsweise aus und die Basisvorrichtung umfasst
zumindest z. B. als Auskleidung für den Kanal (die Kanäle) und,
falls erforderlich, Aussparungen, die die Detektoren halten, ein
Material, das (i) eine geeignete Führung der emittierten Strahlung durch
die darin vorgesehenen Kanäle
und (ii) eine geeignete Abschirmung der Strahlungsdetektoren vor
jeglicher anderen Strahlung, ob sie durch die zu testende Strahlungsquelle
oder von anderen Quellen emittiert wird, ermöglicht. Der Halter und vorzugsweise
sowohl die Basisvorrichtung als auch der Halter bestehen daher aus
einem Strahlungsabschirmungsmaterial mit einer geeigneten Abschirmungskapazität für die Art
der Strahlung, die von der zu testenden Quelle emittiert wird. Dies
ist typischerweise ein Metallmaterial mit einem geeigneten Dämpfungsfaktor und
Herstellungseigenschaften, wie z. B. Blei, Wolfram, Platin, Gold,
Aluminium, Titan, Nickel, Eisen und ihre Legierungen und Verbundstoffe.
Die Basisvorrichtung kann jedoch auch aus einem Kunststoffmaterial
bestehen, das wahlweise Metallauskleidungen der Kanäle und einzelne
Metallabschirmungen für
die Strahlungsdetektoren umfasst, wenn es erforderlich ist, um geeignete
Messergebnisse zu ermöglichen.
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Die
Basisvorrichtung umfasst auch, falls erwünscht, die obigen anderen Komponenten
vorzugsweise innerhalb desselben Gehäuses. Die Basisvorrichtung
kann ferner für
eine leichte Reinigung und Wartung eine Beschichtung aufweisen.
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Der
Applikatorhalter der Testvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst einen Hohlraum zum Aufnehmen und Halten der Applikatorspitze
mit der radioaktiven Strahlungsquelle und wahlweise eine Einlassöffnung zum
Einführen
der Applikatorspitze in den Hohlraum.
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Der
Hohlraum, wie im Applikatorhalter bereitgestellt, weist die geeignete
Form und Abmessungen auf, um die Applikatorspitze eng zu halten
und räumlich
zu fixieren. Das Ende des Hohlraums, das das distal äußerste Ende
des Applikators aufnimmt, wird hierin als "Spitze" oder "distales Ende" des Hohlraums bezeichnet. Demgemäß wird das
Ende des Hohlraums nahe der Zugangs- oder Einlassöffnung für den Applikatorhalter
hierin als "Hinterende" oder "proximales Ende" des Hohlraums bezeichnet.
Dazwischen ist ein "mittlerer
Teil" des Hohlraums
ausgebildet.
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Der
Applikatorhalter umfasst ferner mindestens zwei Öffnungen, die so angeordnet
sind, dass sie mit den Öffnungen
der Basisvorrichtung übereinstimmen,
sobald der Applikatorhalter zum Messen an der Basisvorrichtung befestigt
und/oder auf diese ausgerichtet ist. Der Hohlraum kann zumindest
den gesamten Teil des Applikators/der Kanüle, einschließlich der
Strahlungsquelle, aufnehmen, kann jedoch etwas länger sein, um eine scharfe
Biegung des Applikators bei der Einführung zu vermeiden. Vorzugsweise
bildet der "Hohlraum" das Ende eines Tunnels,
durch den und in den die Applikatorspitze in den Applikatorhalter
eingeführt
werden kann. Der Halter kann ferner zusätzliche Mittel zum Halten umfassen,
z. B. einen Applikatorgriff oder -körper.
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Der
Applikatorhalter umfasst ferner vorzugsweise mindestens zwei Kollimationskanäle, wobei die
Kanäle
Verlängerungen
der mindestens zwei Kanäle
in der Basisvorrichtung durch die Öffnungen in der Basisvorrichtungsoberfläche (4a)
und der Applikatorhalteroberfläche
(4b) bilden. Die Kanäle
(5) verbinden separate Punkte des Hohlraums mit den Öffnungen
(4b) im Applikatorhalter, um Strahlung, die in separaten
Abschnitten des Hohlraums zum jeweiligen Strahlungsdetektor emittiert
wird, parallel zu richten und zu führen. Im Allgemeinen ist es
er sichtlich, dass die Anzahl von Öffnungen und Kanälen im Applikatorhalter
der Anzahl von Öffnungen,
Kanälen und
Detektoren, wie in der Basisvorrichtung vorgesehen, entspricht.
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Die
Kanäle
(3) in der Basisvorrichtung und die Kanäle (5) im Applikatorhalter
bilden, sobald die Basisvorrichtung und der Applikatorhalter bei
einem Messvorgang aufeinander ausgerichtet und/oder aneinander befestigt
sind, einen einzelnen Kanal, der vorzugsweise in einer geraden Linie
einen separaten Punkt des Hohlraums mit seinem Strahlungsdetektor verbindet.
Dadurch kann dieser Detektor insbesondere Strahlung erfassen, die
durch die Strahlungsquelle unter dem Punkt in der Hohlraumwand emittiert
wird. In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung zwei oder
drei Strahlungsdetektoren und zwei oder drei Kanäle (3, 5),
die in einer geraden Linie jeden der Strahlungsdetektoren mit separaten
Punkten des Hohlraums verbinden. Vorzugsweise sind die Punkte in
der Hohlraumwand oder Öffnungen
der Kanäle
in den Hohlraum derart angeordnet, dass nur wenig, bevorzugter keine Überlappung
in Bezug auf die Fläche
oder das Volumen des Hohlraums besteht, von dem die emittierte Strahlung
empfangen werden soll. Dies ermöglicht
unabhängige
Messergebnisse der angewendeten Strahlungsdetektoren in Bezug auf die
Spitze, die Mitte bzw. das Hinterende des Hohlraums und der Strahlungsquelle.
Je kleiner der Durchmesser der Kanäle ist, desto größer ist
der Kollimationseffekt und daher ist desto höher die Genauigkeit und/oder
Empfindlichkeit der Messungen. Dies ist mit dem Praktischen angesichts
der Kosten und der emittierten Strahlungsdosis auszugleichen. Die Kanäle (3)
und (5) können
Kollimatoren enthalten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung zwei Strahlungsdetektoren und zwei Kanäle, die
das distale bzw. das proximale Ende des Hohlraums mit jeweils einem
der Strahlungsdetektoren verbinden. In einer weiteren ebenso bevorzugten
Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung drei Strahlungsdetektoren und drei Kanäle, die
das distale Ende, den mittleren Teil bzw. das proximale Ende des
Hohlraums jeweils mit einem Strahlungsdetektor verbinden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Längsachse
der Applikatorspitze oder des Hohlraums und jeder der Kanäle in derselben
oder ungefähr
derselben Ebene angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht nicht nur das Testen
der richti gen Positionierung der Strahlungsquelle an der Spitze
des Applikators, sondern ermöglicht
auch das Testen der Orientierung davon, d. h. ob tatsächlich Strahlung
in die gewünschte
Richtung emittiert wird, nämlich
in Richtung der Seite des Hohlraums, wo die Kanäle vorgesehen sind.
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Falls
mehr als zwei Kanäle
und Strahlungsdetektoren vorgesehen sind, kann die Testvorrichtung
der vorliegenden Erfindung auch verwendet werden, um Inhomogenitäten des
von der Quelle emittierten Strahlungsfeldes zu testen. Genauer kann,
falls Strahlungsquellen verwendet werden, die ein absichtlich inhomogenes
Strahlungsfeld sogar in Richtung der Seite emittieren, auf die die
Strahlung im Fall von teilweise abgeschirmten Strahlungsquellen
gerichtet wird, dies ebenso getestet werden. Im Fall von beispielsweise
drei Strahlungsdetektoren und einem Strahlungsmuster, das beabsichtigt,
dass weniger Strahlung in der Mitte der Quelle emittiert wird, kann
dies leicht durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung insofern
getestet werden, als im Fall einer richtigen Positionierung der
Strahlungsquelle die Menge an Strahlung, die vom mittleren Strahlungsdetektor
erfasst wird, niedriger sein muss als die in den Detektoren an der
Spitze und am Hinterende erfasste Menge. Entsprechende Strahlungsquellen
sind beispielsweise in der parallelen anhängigen europäischen Patentanmeldung,
die vom ersten Anmelder der vorliegenden Erfindung am gleichen Tag
eingereicht wurde, offenbart.
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Der
Applikatorhalter gemäß der vorliegenden
Erfindung kann aus zwei Teilen bestehen, die wahlweise durch ein
Gelenk wie z. B. ein Scharnier miteinander verbunden sind. Diese
zwei Teile können den
Hohlraum und den Einlass zum Halten und Aufnehmen des Applikators
oder der Kanüle
bzw. ihrer Spitze bilden, wobei er in dieser Hinsicht einer Form ähnelt. Für eine leichte
Handhabung können
diese Teile durch ein Scharnier verbunden sein. Alternativ können entsprechende
Gelenke wie z. B. ein Drehgelenk, eine Klemme usw. vorgesehen sein.
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Wie
vorstehend erörtert,
kann der Applikatorhalter aus einem beliebigen geeigneten Material
bestehen. Vorzugsweise besteht der Applikatorhalter aus einem Material
mit geeigneter Abschirmungskapazität für die Art von Strahlung, die
von der zu testenden Quelle emittiert wird. Außerdem besteht der Applikatorhalter
vorzugsweise aus einem Material, das die Sterilisation desselben
ermöglicht, typischerweise
durch Aufbringen von Wärme.
Vorzugsweise besteht derselbe Halter folglich aus entweder einem Metallmaterial
mit geeignetem Dämpfungsfaktor,
wie z. B. Aluminium, Titan, Eisen, Nickel oder ihren Legierungen
oder Verbundstoffen. Der Applikatorhalter kann jedoch auch aus einem
Kunststoffmaterial bestehen, das wahlweise Teile umfasst, die aus
einem Metallmaterial bestehen, insbesondere die Teile, die die Kanäle und den
Hohlraum oder Auskleidungen bilden, um daher eine geeignete Abschirmung
vor Strahlung zu ermöglichen.
Angesichts der Genauigkeit und der Anpassung an die Basisvorrichtung
besteht der Applikatorhalter vorzugsweise aus Metallmaterialien,
wie z. B. Aluminium, Titan, Eisen und Nickel und Legierungen und
Verbundstoffen davon. Er kann Griffe besitzen, die aus einem weniger
wärmeleitenden
Material, z. B. Kunststoff, Holz oder Keramik, für eine verbesserte Handhabung
nach der Sterilisation bestehen.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist im Querschnitt in 1 gezeigt. In dieser 1 besteht
die Basisvorrichtung aus Aluminium. Insbesondere umfasst die Basisvorrichtung
einen Aluminiumblock mit Abmessungen von etwa 30 × 15 × 10 Zentimetern.
Dieser Aluminiumblock umfasst geeignete Aussparungen zum Aufnehmen
und Halten der Strahlungsdetektoren 2. Innerhalb der gezeigten
Ebene oder des gezeigten Querschnitts der Basisvorrichtung 1 sind
ferner Kanäle 3 vorgesehen,
die die Strahlungsdetektoren 2 mit Öffnungen 4a an der
Oberfläche
der Basisvorrichtung verbinden. Die Kanäle können breitere Abschnitte näher an den
Strahlungsdetektoren und Abschnitte mit einem schmalen Querschnitt
näher an den Öffnungen 4a aufweisen
oder können
durchweg breite Durchmesser aufweisen. Die Basisvorrichtung kann
ferner eine geeignete Elektronik aufweisen und kann auch eine Anzeige
umfassen, um die Menge an Strahlung, wie in jedem der Strahlungsdetektoren
erfasst, anzuzeigen. Diese sind in 1 nicht
gezeigt. In dieser Ausführungsform
besteht der Applikatorhalter aus demselben Material und umfasst
Kanäle
und Öffnungen,
die mit den Kanälen
und der Öffnung
in der Basisvorrichtung übereinstimmen,
wenn er bei einem Messvorgang auf die Basisvorrichtung ausgerichtet
und an dieser befestigt ist. Der Applikatorhalter umfasst einen
Hohlraum 7 zum Aufnehmen und Halten der Applikatorspitze 8,
einschließlich
der zu testenden Strahlungsquelle 9. Die Kanäle 5 verbinden
spezielle Punkte des Hohlraums mit jeweiligen Öffnungen 4a an der
Oberfläche
des Applikatorhalters. Diese Kanäle 5 bilden
Verlängerungen
der Kanäle 3,
wie in der Basisvorrichtung vorgesehen.
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Der
Applikatorhalter und die Basisvorrichtung werden durch Drehgelenke 10 verbunden.
Der Applikatorhalter kann ferner einen Einlass zum Aufnehmen des
Applikatorkörpers
umfassen. Der Applikatorhalter besitzt typischerweise kleinere Abmessungen
als die Basisvorrichtung, wie z. B. eine Länge von 10 cm und eine Breite
von 5 cm.
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Im
zweiten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren
zum Testen der richtigen Positionierung einer Strahlungsquelle für die Brachytherapie
in einer Applikatorspitze, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
- (i) Schaffen einer Testvorrichtung, wie vorstehend definiert,
die umfasst
- – eine
Basisvorrichtung, die enthält
- – mindestens
zwei Strahlungsdetektoren,
- – mindestens
zwei Kanäle
zum Führen
der Strahlung,
- – mindestens
zwei Öffnungen
in der Oberfläche der
Basisvorrichtung, wobei jeder Kanal einen Strahlungsdetektor mit
einer Öffnung
in der Oberfläche
der Basisvorrichtung verbindet, und
- – einen
Applikatorhalter mit einem Hohlraum zum Aufnehmen der Applikatorspitze,
einschließlich der
radioaktiven Strahlungsquelle, wobei der Applikatorhalter ferner
mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei Öffnungen, die so angeordnet ist/sind,
dass sie mit der (den) Öffnung(en)
in der Basisvorrichtung übereinstimmt
(übereinstimmen),
und mindestens einen, vorzugsweise mindestens zwei Kollimationskanäle umfasst,
wobei der Kanal (die Kanäle)
Verlängerungen
des Kanals (der Kanäle)
in der Basisvorrichtung durch die Öffnung(en) in der Basisvorrichtung
bildet (bilden), und wobei der Kanal (die Kanäle) separate Punkte des Hohlraums
mit der (den) Öffnung(en) im
Applikatorhalter verbindet (verbinden), um Strahlung, die in separaten
Positionen des Hohlraums auf den jeweiligen Strahlungsdetektor emittiert
wird, zu führen
und parallel zu richten, wobei sich einer der Punkte am distalen
Ende des Hohlraums befindet;
- (ii) Einsetzen der Applikatorspitze mit der Strahlungsquell,
in den Applikatorhalter;
- (iii) Befestigen des Applikatorhalters an der Vorrichtung; und
- (iv) Erfassen von emittierter Strahlung in den Strahlungsdetektoren.
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Bei
diesem Verfahren kann die Vorrichtung, wie vorstehend beschrieben,
verwendet werden. Diese wird in einem ersten Schritt bereitgestellt.
Beim Messen oder Ausführen
des Verfahrens in einem zweiten Schritt wird eine Applikatorspit ze
mit der zu testenden Strahlungsquelle durch den Einlass in den Hohlraum
des Applikatorhalters eingeführt.
Im dritten Schritt wird der Applikatorhalter an der Vorrichtung befestigt
und die emittierte Strahlung wird in den Strahlungsdetektoren in
Schritt (iv) erfasst. Das Verfahren der Erfindung kann ferner den
Schritt des Vergleichens der erfassten Strahlung mit einer vorbestimmten
Menge oder einem vorbestimmten Muster oder des Vergleichens der
erfassten Strahlung in jedem Detektor mit einer Strahlung, die in
einem anderen, vorzugsweise einem benachbarten Detektor erfasst
wird, umfassen.
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Das
Verfahren kann ferner die Schritte des Anzeigens der erfassten Strahlungsmenge
und/oder des Ergebnisses des Vergleichs, falls anwendbar, umfassen.
Eine solche Anzeige kann vorzugsweise durch eine Balkendiagrammanzeige
stattfinden, wobei die Länge
von jedem Balken die Menge an erfasster Strahlung in seinem zugeordneten
Detektor und folglich die Menge an Strahlung, die in der Position
emittiert wird, die mit diesem jeweiligen Detektor durch den entsprechenden
Kanal verbunden ist, angibt. Dies kann in Kombination mit einer
Zahlenanzeige verwendet werden, falls erwünscht.
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Wie
in 3 gezeigt, kann in Abhängigkeit von
dem für
jeden Detektor gegebenen Ergebnis die korrekte Positionierung der
Strahlungsquelle erfasst werden. Wie in 3a gezeigt,
sollte genauer, wenn die Strahlungsquelle korrekt angeordnet ist,
die Strahlung sowohl in der Spitze als auch in der hinteren Position
vergleichbar sein. Falls ein dritter Detektor für die mittlere Position verwendet
wird, sollte dieser ebenso dieselbe Strahlung aufweisen, falls eine homogen
emittierende Strahlungsquelle getestet wird. Falls eine teilweise
abgeschirmte Strahlungsquelle verwendet wird, sollte die erfasste
Strahlung in dieser Position niedriger sein. Im Fall einer falschen Positionierung
der Strahlungsquelle empfängt
der mit der Spitze des Hohlraums oder Applikators verbundene Detektor
wenig oder überhaupt
keine Strahlung, wohingegen der Hinterenddetektor hohe Mengen an
Strahlung empfängt.
Im Fall einer falschen Position der Applikatorspitze im Applikatorhalter
führt dies
auch dazu, dass keine oder wenig Strahlung für den Detektor an der Spitze
oder am distalen Ende empfangen wird, eine höhere Strahlung in der mittleren
Position erfasst wird, und eine niedrigere oder mittlere Strahlung
am Detektor in der hinteren oder proximalen Position empfangen wird.
Ein entsprechendes Balkendiagramm ist in 3c gezeigt.
In Abhängigkeit
von den Ergebnissen kann der Facharbeiter die jeweilige Quelle als
zur Verwendung geeignet angeordnet betrachten. Folglich kann die
Anzeige stattdessen oder zusätzlich
zur erfassten Menge an Strahlung sogar ein Fehler/Bestanden-Signal
zeigen.
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Das
Verfahren der Erfindung kann ferner einen Schritt der Sterilisation
des Applikatorhalters vor dem Einsetzen des Applikators in Schritt
(ii) umfassen. Die Sterilisation des Applikatorhalters vermeidet vorteilhafterweise
eine Verunreinigung der Applikatorspitze vor dem Einführen derselben
in den Körper des
Patienten. Die Möglichkeit
der Bereitstellung des Halters und der Basisvorrichtung als separate
oder trennbaren Dinge ermöglicht
eine solche Sterilisation, die sich ansonsten schädlich auf
die elektronischen Komponenten der Messbasisvorrichtung auswirken
könnte.
Da der Applikatorhalter selbst keine solchen elektronischen Teile
umfassen muss, wird eine Sterilisation möglich.
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Obwohl
sie in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen
davon beschrieben wurde, kann der Facharbeiter leicht andere geeignete
Ausführungsformen
zur Ausführung
der vorliegenden Erfindung ausdenken. Die vorliegende Erfindung
sollte daher nicht als auf diese bevorzugten Ausführungsformen begrenzt
aufgefasst werden. Ihr Schutzbereich soll genau im Gegenteil durch
die beiliegenden Ansprüche
definiert sein.