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Die folgende Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zur Linearbeschleunigung von Elektronen für eine intraoperative
Strahlungstherapie.
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Eine intraoperative Strahlungstherapie
ist eine therapeutische Methode, die verwendet wird bei der Behandlung
von tiefen Neoplasmen und besteht aus der Lieferung einer einzelnen
intensiven Strahlendosis auf eine tumorale Masse, bei Vermeidung dahingehend,
daß die
Dosis die umgrenzenden gesunden Gewebe beeinflußt.
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Dessen Verwendungsgebiet reicht von
chirurgisch nicht-operablen Tumoren zu tumoralen Resten nach partieller
chirurgischer Exerese bis hin zu einem tumoralen Bett nach vollständiger chirurgischer Entfernung.
Auf diese Art ist es durch Bereitstellung der Strahlungsdosis direkt
auf den Tumor oder auf das makroskopische oder mikroskopische tumorale Gewebe
möglich,
die peritumoralen gesunden Gewebe zu verschonen, die anstatt dessen
beeinflußt werden
durch Strahlung in konventioneller Strahlentherapie mit externen
Strahlen.
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Zur Zeit existiert ein wachsendes
Interesse in der Verwendung dieser therapeutischen Methode für einen
weiten Bereich an Tumoren, insbesondere solchen, die den Abdomen,
das Becken und den Brustkorb betreffen. Die Verbindung dieser Therapie
mit Chirurgie und mit konventioneller Strahlentherapie erlaubt es,
spürbar
die lokale Steuerung von Neoplasmen fortgeschrittenen Stadiums beträchtlich
zu verbessern.
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Große Elektronenbeschleuniger,
die es erlauben, einen Patienten sowohl mit einem Elektronenstrahl
als auch mit Röntgenstrahlen
zu behandeln, sind erfolgreich gewesen bei der Durchführung dieser
intraoperativen Strahlentherapie. Die Verwendung von Elektronenstrahltherapie
bietet eine hohe Vielseitigkeit bei der Behandlung von tumoralen
Geweben nach chirurgischer Entfernung als auch von tumoralen Massenn
die inoperabel erscheinen.
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Große Elektronenbeschleuniger
weisen jedoch einige Nachteile auf, die deren Verwendung beschränken können.
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Ein erster Nachteil kann gefunden
werden in deren hohen Kosten.
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Ein zweiter Nachteil ist die beträchtliche
Größe der Vorrichtung.
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Der wahre Nachteil von Elektronenbeschleunigern
liegt jedoch in der erzeugten intensiven Strahlung, die nicht mit
einfachen beweglichen Panels abgeschirmt werden kann und daher die
folgliche Notwendigkeit für
beträchtliche
Abschirmwände
besteht.
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Spezielle Strahlentherapiebunker
sind daher zu diesem Zweck gebaut worden mit konkreten Wänden, die
einen oder zwei Meter dick sind. Die Abschirmung von Strahlentherapieseiten/-wänden wird
bestimmt durch spezielle Sicherheitsbestimmungen.
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Für
eine intraoperative Strahlentherapie werden die Patienten unter
Anästhesie überführt vom Operationssaal
zum Strahlentherapiebunker unter konstanter Überwachung, wobei die nachfolgenden Schritte
des Verfahrens und üblicherweise
der Schlußschritt
der durchzuführenden
Operation am Patienten im besagten Bunker stattfinden. Nur in seltenen
Fällen
sind die Operationssäle
direkt in einem Bunker lokalisiert, um auch als Strahlentherapieraum zu
agieren.
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Die Notwendigkeit, den Patienten
zu einem Ort zu überführen, der
ein anderer ist als der Operationssaal, verursacht Probleme, die
verbunden sind mit den Risiken einer Überführung des Patienten unter Anästhesie
und mit der Zeit, die zwischen chirurgischer Exerese und nachfolgender
Strahlentherapie verstreicht.
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Es ist weiterhin erforderlich, jede
Operation streng zu planen gemäß der Zugangsverfügbarkeit zu
der Strahlungstherapieseite, wobei dies die Arbeitszeitanforderungen
erhöht
und die Anzahl an Patienten reduziert, die die Strahlentherapie
nutzen können.
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Weiterhin sind in geläufigen Elektronenbeschleunigern
die Bestrahlungseinheit (bekannt als "Bestrahlungskopf"), der Modulator und die Komponenten
für die
Therapie in einem einzelnen Block zusammengebaut, der aufgrund seines
Gewichtes und seiner Größe schwer
zu bewegen ist.
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Dies erlaubt es dem Bestrahlungskopf
nicht, präzise
im Raum plaziert und in einer flexiblen Art und Weise bewegt zu
werden, so daß der
Elektronenstrahl die gesamte involvierte tumorale Masse trifft,
ungeachtet der unregelmäßigen Form,
die solche Massen aufweisen können.
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Um mit den linearen Elektronenbeschleunigern,
die bis dahin verwendet werden, diesen Nachteil zu vermeiden, ist
es notwendig, den Querschnitt des Bestrahlungsstrahls zu vergrößern, verbunden mit
größeren Problemen
hinsichtlich Abschirmung und Beschädigung von gesunden umgebenden
Geweben.
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Schließlich macht die Schwierigkeit
hinsichtlich der Bewegung des Bestrahlungskopfes es unmöglich, die
Dosis der emittierten Strahlung zu jedem Punkt der tumoralen Masse
zu variieren, sowie die vorgeschriebene Dosis durch den Arzt in
jeden Bereich zu verabreichen. US-A-5,207,223 offenbart eine Vorrichtung
wie im Oberbegriff des Anspruches 1 definiert.
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Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung
ist es daher, eine Vorrichtung bereitzustellen zur Linearbeschleunigung
von Elektronen, insbesondere für eine
intraoperative Strahlungstherapie, die direkt im Operationssaal
ohne spezielle Strahlenschutzmaßnahmen
verwendet werden kann.
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Innerhalb des Bereiches dieses Hauptzieles ist
es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für die Linearbeschleunigung
von Elektronen bereitzustellen, die die flexible und präzise Bewegung
im Raum des Elektronenstrahls erlaubt, um tumorale Massen mit variablen
und unterschiedlichen Formen zu behandeln.
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Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Vorrichtung für
die Linearbeschleunigung von Elektronen bereitzustellen, die es ermöglicht,
die Elektronenbeschleunigungssektion separat von der Radiofrequenzerzeugungs-
und steuerungssektion bereitzustellen.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen für die Linearbeschleunigung
von Elektronen, die es erlaubt, einen sehr geringen Röntgenstrahllevel
zu erreichen, der leicht abgeschirmt werden kann.
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Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen für die Linearbeschleunigung
von Elektronen, die es erlaubt, räumlich die Strahlendosis zu
variieren, die auf einen gegebenen tumoralen Bereich einfallend
ist.
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Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen für die Linearbeschleunigung
von Elektronen mit einer moderaten Größe und Gewicht.
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Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen für die Linearbeschleunigung
von Elektronen, die die Notwendigkeit vermeidet hinsichtlich der
externen Fokussierungs- und Zentrierungsvorrichtungen für den emittierten
Elektronenstrahl, die vorhanden sind in aus dem Stand der Technik
bekannten Beschleunigern.
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Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen zur Linearbeschleunigung
von Elektronen, die es erlaubt, die Kathode von der Beschleunigungsstruktur
zu beseitigen.
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Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen zur Linearbeschleunigung
von Elektronen, die hochgradig zuverlässig, relativ leicht und zu
konkurrenzfähigen
Kosten herzustellen ist.
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Dieses Ziel, diese Gegenstände und
anderes, das im Nachhinein ersichtlich werden wird, werden erreicht
durch eine Vorrichtung zur Linearbeschleunigung von Elektronen,
insbesondere für
eine intraoperative Strahlungstherapie, wie in Anspruch 1 definiert.
Weitere Charakteristika und Vorteile der Erfindung werden ersichtlich
werden aus einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen
Ausführung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die illustriert ist durch lediglich ein nicht-limitierendes Beispiel
in den begleitenden Zeichnungen, wobei:
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1 eine
Ansicht eines bekannten Apparatetyps für die Linearbeschleunigung
von Elektronen ist;
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2 eine
Ansicht der Konfiguration der Beschleunigungskavitäten für einen
bekannten Typ an Beschleunigungsvorrichtung ist;
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3 eine
Ansicht der Konfiguration der Be schleunigungskavitäten für eine Beschleunigungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist;
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4 ein
Blockdiagramm einer Vorrichtung für die Linearbeschleunigung
von Elektronen gemäß der Erfindung
ist;
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5 eine
Seitenansicht eines Roboters und eines damit verbundenen Bestrahlungskopfes ist,
wobei der Roboter und der Kopfteil der Beschleunigungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
sind;
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6 ein
Flußdiagramm
der Schritte zur Charakterisierung eines Bereiches des Körpers eines
mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung
zu behandelnden Patienten ist; und
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7 ein
Flußdiagramm
der Operationsschritte zum Strahlungsscanning ist unter Verwendung
der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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Unter Bezug auf 1 enthält die bekannte Beschleunigungsvorrichtung
einen Radiofrequenzmodulator 1, ein Magnetron 2,
Kathodenmodulationsmittel 3, Zirkulationsmittel 4,
eine Ladung an Kühlwasser 5,
eine Beschleunigungsstruktur 6, einen Fokussierungsmagnet 7,
einen Zentrierungsmagnet 8, einen Deflektormagnet 9,
einen Strahldiffusor 10, einen Strahlequalizer 11,
einen Strahlapplikator 12 und einen Strahlkollimator 13.
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2 zeigt
im Detail die Beschleunigungsstruktur 6 der Beschleunigungsvorrichtung
von 1, die aufgebaut
ist durch einen Satz an Beschleunigungskavitäten 16, durch eine
Kathode 18, die mit der ersten Beschleunigungskavität verbunden ist,
und durch eine Titanplatte 15, die ausgerichtet ist mit
der Achse der letzten Beschleunigungskavität.
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Die Beschleunigungskavitäten 16 sind
eingeschlossen durch eine externe vakuumdichte Hülle 14, wobei zwei
Magnete 17 außerhalb
der externen Hülle 14 ange ordnet
sind. Die Funktion der zwei Magnete ist es, die Magnetfeldstärke zu induzieren,
die notwendig ist für
die Kollimation des Elektronenstrahls entlang der Achse der Beschleunigungsstruktur.
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Unter Bezugnahme anstelle der 3, 4 und 5 weist
die Beschleunigungsstruktur gemäß der Erfindung
Steuerungs- und Verarbeitungsmittel 30 auf.
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Die Steuerungs- und Verarbeitungsmittel 30 enthalten:
Stromversorgungsmittel 31, Verarbeitungsmittel 40,
die vorteilhafterweise einen Computer enthalten, das Kühlsystem
der Vorrichtung, Mittel zur Verteilung der Triebkraft und die Sicherheitsvorrichtungen
(nicht gezeigt).
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Die Steuerungs- und Verarbeitungsmittel 30 sind
verbunden mit Modulationsmitteln 33, die enthalten Radiofrequenzmodulationsmittel 34,
verbunden mit einem Magnetron 35 und mit einem Kathodenmodulationsmittel 36.
Das Magnetron 35 wird geschützt vor Unfallbelastungsreflexionen
durch einen Ferritisolierungssystem 37.
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Wellenleitermittel 38, vorteilhafterweise
aufgebaut mittels eines flexiblen Wellenleiters, verbinden die Radiofrequenzmodulationsmittel 33 mit
Bestrahlungsmitteln, aufgebaut durch einen Bestrahlungskopf 32,
der eine Beschleunigungsstruktur 39 aufweist, die zusammengesetzt
ist durch eine Vielzahl von Beschleunigungskavitäten 26 (ebenso bekannt
als Resonanzkavitäten),
die in Serie eine mit der nächsten
angeordnet sind. Die Beschleunigungskavitäten sind untereinander jeweils
mittels vakuumdichtem Schweißlöten verbunden.
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Die Beschleunigungskavitäten 26 der
Beschleunigungsstruktur 39 sind gestaltet, um eine Radiofrequenzselbstfokussierung
entlang der X-Achse der Kavität
zu erzeugen. Die Selbstfokussierung ist erhalten worden durch Verwendung
unterschiedlicher Längenwerte
für die
ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Beschleunigungskavitäten, so daß die Längen von
der ersten Kavität
zur fünften
ansteigen und konstant für
die nachfolgenden Kavitäten sind.
Im besonderen ist gefunden worden, daß die optimalen Längen für die ersten,
zweiten, dritten, vierten und fünften
Kavitäten
25 mm, 40 mm, 45 mm, 48 mm bzw. 50 mm betragen. Die Energie der
Elektronen und deren Einfangen ist ebenso für die erste Kavität behandelt
worden, in der die Elektronen noch nicht relativistisch sind und
die Werte von b und r (Lorenz-Parameter) beträchtlich variieren.
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Für
eine innere Tiefenbehandlung von Radiofrequenzselbstfokussierung
von Elektronen soll Bezug genommen werden auf J. Livingood, "Principles of particle
accelerators", Argonne
National Laboratory, Van Nostrand Company, NY, 1961.
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Eine Kathode 28 wird vor
der ersten Beschleunigungskavität
plaziert und wird durch das Kathodenmodulationsmittel 36 gespeist;
ein dünnes
Titanplättchen
wird außerhalb
der letzten Beschleunigungskavität
für Vakuumdichtigkeit
angeordnet.
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In 4 bezeichnet
die Bezugsziffer 41 einen besonderen Bereich des Körpers eines
Patienten, der durch Strahlung mittels der Vorrichtung gemäß der Erfindung
behandelt werden muß.
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5 ist
eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung, in der die
Bezugsziffer 50 eine Stützstruktur
bezeichnet, die zum Boden fixiert ist oder darauf ruht.
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Eine gelenkige Struktur 51 ist
lokalisiert auf der Stützstruktur 50 und
dient zum Tragen und Bewegen des Bestrahlungskopfes 32;
ein Diaphragma 60 ist am Bestrahlungskopf in der Position
appliziert, wo der Elek tronenstrahl existiert.
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Im Detail setzt sich die gelenkige
Struktur 51, im allgemeinen als Röhrenstütze bezeichnet, zusammen durch
einen vertikal angeordneten Roboter, der vier gelenkige und drehbar
miteinander verbundene Segmente enthält, die bezeichnet sind durch
die Bezugsziffern 51a, 51b, 51c und 51d,
die es erlauben, den Bestrahlungskopf 32 in jede räumliche
Position zu arrangieren.
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Die gelenkigen Segmente 51a, 51b, 51c und 51d sind
wechselseitig angelenkt, um so dem Bestrahlungskopf 32 sechs
Freiheitsgrade im Raum zu geben.
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Im besonderen ist das gelenkige Segment 51a drehbar
um die Rotationsachse 52 der Stützstruktur 50 sowohl
in Uhrzeigerrichtung als auch in entgegengesetzte Richtung; das
gelenkige Segment 51b ist drehbar in beide Richtungen über die
Drehgelenkachse 53; das Segment 51c ist drehbar
in beide Richtungen über
die Drehgelenkachse 54 sowie über die Achse 56;
und das Segment 51d ist drehbar in beide Richtungen über die
Drehgelenkachse 55.
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Die Bezugsziffer 57 bezeichnet
einen Stützständer für einen
Operationstisch 58. Dieser Ständer ruht auf einer Fußfläche 59,
die moderat abgeschirmt ist in bezug auf den Boden, nur wenn ein
Zugang zu den Räumen
unterhalb des Operationssaales während
des Einsatzes der Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht verboten
ist. Anderenfalls ist diese Abschirmung nicht notwendig.
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Steuerungsmittel, vorteilhafterweise
enthaltend ein bewegliches Schaltpanel 61, steuern die Vorrichtung
gemäß der Erfindung.
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6 und 7 sind Flufldiagramme der
Betriebsschritte der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die durch
die Verarbeitungsmittel 40 gehandhabt werden.
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Unter Bezug auf die obigen Figuren
ist der Betrieb der Vorrichtung für die Linearbeschleunigung von
Elektronen gemäß der Erfindung
wie folgt.
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Der durch die gelenkigen Segmente 51a, 51b, 51c und 51d aufgebaute
Roboter erlaubt es, den Bestrahlungskopf 32 zu orientieren,
um den Elektronenstrahl exakt auf die Region zu richten, wo die
Therapie durchzuführen
ist. Die Möglichkeit
einer Orientierng des Bestrahlungskopfes 32 erlaubt die Ausweitung
des Strahles zu vermeiden und daher eine präzise Behandlung der zu bestrahlenden
Region, den Bestrahlungskopf 32 sehr nahe an die zu bestrahlende
Region bringend. Dies im Vergleich mit der minimal möglichen
Distanz, die erhalten werden kann mit bekannten Linearbeschleunigern,
die variiert von 80 bis 100 cm, erlaubt es der Vorrichtung gemäß der Erfindung,
eine wesentlich höhere
Effizienz zu haben, da dort kein Strahlstreuung vorhanden ist und
ein wesentlich geringerer Leistungslevel verlangt wird.
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Eine kontinuierliche Messung der
Position der verschiedenen gelenkigen Segmente, die den Roboter
aufbauen, tritt auf mit Mitteln eines Sensorsystems (nicht gezeigt),
mit dem der Roboter ausgestattet ist.
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Die Verarbeitungsmittel 40 erlauben
es, die gewünschten
Bewegungen der gelenkigen Segmente 51a–51d vorherzubestimmen,
die den Roboter aufbauen, und daher die des Bestrahlungskopfes 32, so
daß der
Bestrahlungskopf sehr dicht der Kontur der zu bestrahlenden Region
folgt; es ist weiterhin möglich,
die gewünschten
Strahlendosen für
jeden Punkt der zu behandelnden Region festzusetzen.
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Die Modulationsmittel erzeugen und
steuern die Radiofrequenz und speisen diese zur Kathode 28.
Die erzeugte Radiofrequenz wird zu den Beschleunigungskavitäten mittels
des flexiblen Wellenleiters 38 gesendet.
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Die Elektronen, die entlang der Achse
der Be schleunigungskavitäten 26 sich
bewegen, werden nach und nach mittels des Radiofrequenzfeldes beschleunigt
innerhalb jeder Kavität 26,
bis diese die gewünschte
Endenergie erreichen. Die Elektronen verlassen die Beschleunigungsstruktur 32 durch
das dünne
Titanplättchen 25,
worüber
die Dicke den Elektronen erlaubt, hindurchzuziehen ohne Verlust eines
beträchtlichen
Anteils der Energie, die diese besitzen.
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Das elektrische Radiofrequenzfeld,
das verwendet wird, um die Elektronen zu beschleunigen, wird erzeugt
durch das Magnetron 35, das die Beschleunigungsstruktur 32 mittels
des Wellenleiters 38 speist.
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Der Modulator der Kathode 36 speist
die Kathode und synchronisiert deren Betrieb, so daß der Radiofrequenzpulszug,
der die Beschleunigungsstruktur 32 speist, mittels einer
Emission von Elektronen auf dem Teil der Kathode gematcht ist.
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Der Elektronenstrahl wird fokussiert
und simultan beschleunigt in den ersten Kavitäten mit einer Satzkombination
der Kathodeneinspeisungsenergie und der der Länge der ersten, zweiten, dritten,
vierten und fünften
Kavitäten,
und kann durch das Zentrum der nachfolgenden Kavitäten der
Beschleunigungsstruktur nach dem Peak der Radiofrequenz passieren,
um so eine zusätzliche
Fokussierung zu durchlaufen.
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Der Elektronenstrahl wird gepulst
und jeder Puls dauert 4 Mikrosekunden. Die Frequenz der Pulse kann
fixiert oder variabel sein.
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Die Verwendung von Selbstfokussierung
des Elektronenstrahls erlaubt es, in bekannten Beschleunigern verwendete
Hilfsvorrichtungen zu eliminieren, wobei auf diese Art und Weise
der Elektronenstrahl entlang seines Weges nicht-metallische Massen durchdringt
und daher keine Strahlung erzeugt, dies erlaubend die Verwendung der
Vorrichtung gemäß der Erfindung
direkt im Operationssaal ohne besondere Schutzmaßnahmen.
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Die Verwendung des Verarbeitungsmittels 40 erlaubt
es, die erfindungsgemäße Vorrichtung
für mechanische
Scanningbestrahlung zu verwenden. Die für diese Scanningbestrahlung
erforderlichen Betriebsprozeduren enthalten vier unterschiedliche
Betriebszustände
für die
Beschleunigungsvorrichtung.
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Diese vier Zustände sind:
- – Instruktionsschritt;
- – Lernschritt;
- – Verifikationsschritt;
und
- – Therapieschritt.
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6 ist
ein Blockdiagramm der Sequenz von Schritten zur Definierung eines
zu bestrahlenden Bereiches, der bezeichnet wird als "Quellfläche", durchgeführt durch
das Verarbeitungsmittel 40, in dieser Figur, nach dem Initialschritt 100,
wobei dort ein Schritt 110 zum Auswählen der Fläche vorhanden ist, auf der
der zu bestrahlende Bereich liegt; und der Schritt 110 gefolgt
wird vom Schritt 120 zur Auswahl des Inklinationswinkels
des Bestrahlungskopfes 32 in bezug auf die definierte Quellfläche; dies
wird anschließend
gefolgt vom Schritt 130 zum Anlaufen der Scheitelpunkte
der zu bestrahlenden Figur, dem Schritt 140 zum Auffinden
der Perimeter der Figur zur Bestätigung,
dem Schritt 160 zur Berechnung der Daten zur Bestrahlung,
dem Bestrahlungsschritt 150 und schließlich dem Endschritt 170.
Mit Bezug auf die 7,
wenn der Patient fertig ist für
die Elektronentherapie (Schritt 200), wird die erfindungsgemäße Vorrichtung
plaziert (Schritt 210), durch Öffnen der gelenkigen Struktur 51,
so daß dessen
Strahlenrichtungsindikator auf das Zentrum des zu behandelnden Bereiches
geschult wird. Diese Bewegung wird gesteuert mittels des beweglichen
Schaltpanels 61.
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An diesem Punkt wird die Vorrichtung
in den Lernzustand gesetzt: der Operator startet, um den Strahl über einen
Pfad zu bewegen, der mit der Grenze der zu behandelnden Region zusammentrifft;
dieser Pfad wird über
mehr oder weniger beabstandete Punkte entwickelt, in Abhängigkeit
von der Komplexität
des Profils, wobei die Verarbeitungsmittel 40 die verschiedenen
Punkte mit geraden Segmenten oder zirkularen kreisförmigen Bögen interpolieren
und verbinden.
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Sobald der Pfad geschlossen worden
ist (Schritt 210), kann der Operator einen anderen (Schritt 230)
starten, wenn die Therapie eine Behandlung mit Feldern empfiehlt,
die in Begriffen der Dosis und/oder Energie zu differenzieren sind,
wobei die daher gebildeten verschiedenen Felder konzentrisch oder
separat sein können.
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Sobald das Erlernen beendet ist,
wird die Vorrichtung in den Verifikationsschritt gesetzt, währenddessen
der Operator eingibt (Schritte 240 und 260) die
erforderliche Dosis und die entsprechende Energie für jedes
Feld und die gelenkige Struktur 51 sich konstant entlang
der entsprechenden Pfade mit dessen Lichtstrahl bewegt (Schritte 250 und 270).
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Sobald der Verifikationsschritt beendet
ist, treten die Schritte für
die Bestrahlung der verschiedenen Felder (Schritte 280, 290 und 300)
auf. Diese Bestrahlungsschritte können verfolgt werden auf dem Monitor
der Verarbeitungsmittel 40, der Daten anzeigt, die in Echtzeit
in Beziehung zu dem Fortschreitungspfad, dem Prozentsatz durchgeführter Behandlung,
der gegebenen Dosis und der verbleibenden Dosis stehen.
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Dies wird gefolgt vom Endschritt 310.
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Im Falle von konventioneller Bestrahlung
bewegt der Operator den Bestrahlungskopf 32 in Richtung
der Kollimator-Kone, die verwendet wird, um die Teile des Patientenkörpers zu
schützen,
die nicht vom Elektronenstrahl zu bestrahlen sind, nach Bewegung
des Bestrahlungskopfes 32 nahe zum Patienten und nach Einstellen
der gewünschten
Dosis mittels des Verarbeitungsmittels 40, und beginnt
die Bestrahlung.
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In der Praxis ist beobachtet worden,
daß die erfindungsgemäße Vorrichtung
vollständig
das gewünschte
Ziel erreicht, da diese es erlaubt, eine Vorrichtung für die Linearbeschleunigung
von Elektronen bereitzustellen, die direkt im Operationssaal verwendet
werden kann ohne spezielle Schutzmaßnahmen. Darüber hinaus
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
kleiner, leichter und preisgünstiger
als ähnliche
bekannte Vorrichtungen.
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Die Trennung zwischen dem Bestrahlungskopf 32 und
dem Modulationsmittel 33 und deren Verbindung mittels des
flexiblen Wellenleiters 38 erlaubt es, einen gelenkigen
mechanischen Arm 51 bereitzustellen, der in der Lage ist,
die Beschleunigungsstruktur 39 und den Bestrahlungskopf 32 mit
extremer Präzision
und in einer sehr flexiblen Art und Weise zu positionieren und im
Raum zu bewegen.
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Die Steuerung mittels eines geeignet
programmierten Computers 40 erlaubt es, die Bewegung der
gelenkigen Struktur 51 einzustellen, so daß der Elektronenstrahl
die gesamte tumorale Masse behandelt, wobei es keine Rolle spielt,
inwieweit dieser unregelmäßig sein
kann.
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Die Strahlselbstfokussierungscharakteristik, kombiniert
mit der Form der Beschleunigungsstruktur 32, macht es unnötig, externe
Hilfsvorrichtungen für die
Regulierung des Strahls (Magnete etc.) zu haben, daher erlaubend
einen sehr geringen Röntgenstrahllevel.
Diese Strahlungsreduktion erlaubt es, die Vorrichtung in Operationssälen ohne
spezielle Abschirmung zu verwenden.
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Die Verwendung von vakuumdichtem Schweißlöten, um
die verschiedenen Beschleunigungskavitäten 26 zusammenzubauen,
die die Beschleunigungsstruktur 32 aufbauen, erlaubt es,
die externe vakuumdichte Hülle
zu beseitigen, dies reduzierend Gewicht und Größe.
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Da beispielsweise darüber hinaus
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
der Querschnitt des Strahls sehr klein verbleibt, muß der Strom
des Strahls in Folge beträchtlich
reduziert werden, um nicht den Nachteil der Lieferung einer exzessiven
lokalen Dosis zu riskieren und daher die Nekrotisierung des bestrahlten
Gewebes. Die Notwendigkeit, die Intensität des Stroms zu reduzieren,
kann es erlauben, die Kathode 28 zu eliminieren von der
Beschleunigungsstruktur 39 mittels des bekannten Phänomens der
kalten Extraktion von Elektronen aus einem metallischen Material.
Dieses Phänomen
beruht auf dem Faktum, daß ein
intensives, auf ein metallisches Material appliziertes elektrisches
Feld in der Lage ist, eine gewisse Anzahl von Elektronen von den äußersten
Atomumlaufbahnen zu extrahieren. Die Anzahl an Elektronen, die extrahiert
werden kann, ist jedoch nicht ausreichend für die Strahlströme, die
durch bekannte Beschleuniger benötigt
werden.
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In der Praxis können die verwendeten Materialien,
solange diese kompatibel mit der spezifischen Verwendung sowie den
Dimensionen sind, jedes gemäß den Erfordernissen
und des Standes der Technik sein.