NL9002832A - Werkwijze en inrichting voor het vervaardigen van afschermblokken voor medisch therapeutisch ioniserende bestraling. - Google Patents

Description

Uitvinder : H.P.H. Pieters te MaastrichtGemachtigde: geen

Werkwijze en inrichting voor het vervaardigen vanafschermblokken voor medisch therapeutisch ioniserendebestraling.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voorhet vervaardigen van mallen t.b.v. het gieten vanmetalen afschermingen voor medisch therapeutischioniserende bestraling, waarbij de mal wordtvervaardigd door een kunststofplaat naar gewenste vormmet een (electrisch) verhitte draad uit te snijden,welke draad aan één uiteinde (de bovenzijde) vast isbevestigd en aan de andere zijde (de onderzijde) tweedimensionaal beweegbaar is, zodat een afbeelding van deomtrek van het af te schermen deel kan worden gevolgden door de draad in de tussen boven- en onderzijde vande draad bevestigde kunststofplaat, wordt uitgesneden.

De uitvinding omvat ook een inrichting voor hetuitvoeren van de werkwijze.

STAND VAN DE TECHNIEK

Bij therapeutische bestraling van een patiënt gebruiktmen een min of meer puntvormige stralenbron, die openige afstand van de patiënt wordt geplaatst, boven hette bestralen lichaamsdeel. De stralenbundel divergeert,zodat absorptie van de straling dient plaats te vindenter plaatse van gezond weefsel.

Om dit te bewerkstelligen wordt gezond weefsel d.m.v.een vrij dik metalen blok afgeschermd. De vorm van dezeafscherming, die niet ver van de stralingsbron wordtgeplaatst, wordt bepaald aan de hand van een röntgenfoto.

Het afschermblok wordt vervolgens in die vorm vervaardigde gietmal gegoten, met een opening die destraling alléén naar het te bestralen weefsel doorlaaten het gezonde weefsel voor die straling afschermt.Omdat de straling divergeert, dient de rand van deafschermende omtrek in overeenstemming met dedivergentie van de straling ter plaatse, schuin t.o.v.het vlak van het afschermblok te staan (niet haaks),dus ook reeds bij de gietmal. Hierdoor verkrijgt meneen scherpe afscheiding tussen bestraald en niet-bestraald weefsel.

In de praktijk gebruikt men als materiaal voor degietmal meestal polystyreen en als metaal een legeringwaarvan het smeltpunt zodanig is, dat het gesmoltenmetaal het polystyreen bij het gieten niet doetsmelten. Deze metaal legering komt sterk overeen met dievan "Woodsmetaal". Het te gieten afschermblok heeft eendikte van ca. 8 cm.

Polystyreen als materiaal voor de gietmal heeft hetvoordeel, dat het gemakkelijk met behulp van een(electrisch) verhitte draad kan worden gesneden.Daartoe bevindt het zich als plaat bij het snijdentussen onder— en bovenbevestiging van de gloeidraad.

De draad heeft, daar waar de mal wordt uitgesneden, eenuitslag t.o.v. de verticaal, die overeenkomt met dedivergentie van de te gebruiken straling uit de bron,op de plaats waar die straling dient te wordenafgeschermd. De uit te snijden polystyreenplaat bevindtzich op een afstand tot het vaste punt van de draad,die overeenkomt met de nadien toe te passenafschermingsafstand. Aldus wordt een vorm gekregenwaarvan de wand volgens gegeven model schuin t.o.v. deverticaal, of t.o.v. het vlak van de plaat isuitgesneden. Een dergelijk apparaat is in de handelo.m. bekend onder de naam "Viod-Physik-Technik".

Het zal duidelijk zijn dat één en ander nogal veelhandwerk vereist met bijbehorende onnauwkeurigheid. Hetzal duidelijk zijn, dat een juiste en iets vergroteafbeelding van de met de onderzijde van de draad tevolgen omtrek, als afbeelding nodig is.

DOEL VAN DE UITVINDING

Doel van de uitvinding is de werkwijze met modernebeschikbare middelen te vereenvoudigen en teverbeteren.

UITWERKING VAN DE UITVINDING

Volgens de onderhavige uitvinding gebeurt dit, door alsonderste bewegingsmechanisme van de draad eenelectrisch (electronisch) gestuurde x-y- plotter tegebruiken.

Dat wil zeggen een plotter die twee dimensionaal (dusin één vlak) kan bewegen d.m.v. daarvoor gegeven(electrische) signalen.

De onderzijde van de draad wordt dus niet met de handover een omtrekafbeelding bewogen.

De signalen voor de plotter zijn afkomstig van een opzich bekende P.C. (die eventueel via een modem) met deplotter is verbonden en deze stuurt.

Het van een röntgenfoto verkregen beeld van het af teschermen deel van het lichaam (of zo men wil van het tebestralen deel van het lichaam), wordt met behulp vanop zich bekende apparatuur op het beeldscherm van demonitor van de computer afgebeeld. Onder gebruik vaneen "muis", of anderszins, wordt de af te schermenomtrek hierop duidelijk omlijnd.

Hierna volgt de eigenlijke uitsnijprocedure volgens deuitvinding. De computer geeft signalen aan de plotter,zodanig dat de aangegeven omtrek in x- en y- richtingwordt gevolgd. De onderzijde van de draad volgt dezebewegingen en snijdt op deze manier de juiste vorm uitde polystyreen-plaat.

De uitvinding heeft derhalve betrekking op eenwerkwijze voor het vervaardigen van mallen t.b.v. hetgieten van metalen afschermingen voor medischebestraling, waarbij de mal wordt vervaardigd door eenkunststofplaat naar gewenste vorm met een (electrisch)verhitte draad uit te snijden, welke draad aan één punt(de bovenzijde) vast is bevestigd en aan de anderezijde (de onderzijde) twee dimensionaal beweegbaar is,zodat een afbeelding van de omtrek van het af teschermen deel kan worden gevolgd en door de draad in detussen boven- en onderzijde van de draad bevestigdekunststofplaat wordt uitgesneden.

WERKWIJZE VOLGENS DE UITVINDING

De werkwijze volgens de uitvinding omvat nu de volgendeverbeteringen: a. De onderzijde van de draad wordt mechanischbewogen, resp. gestuurd door een electrischbestuurde x-y-plotter; b. De plotter ontvangt signalen voor beweging in x-en/of y-richting van een computer; c. De door de computer afgegeven signalen wordenbetrokken van een op een monitorscherm aangegevenomtrekafbeelding van de uit de kunststofplaat uitte snijden vorm.

Bij voorkeur wordt van een röntgenfoto van een bij eenpatiënt te behandelen 1ichaamsplaats een afbeelding ophet monitorscherm van de computer overgebracht metbehulp van een video-camera. Met een "muis", of opandere wijze, kan de omtrek van de gietmal duidelijkworden afgetekend. Deze omtrek kan echter ook op hetmonitorscherm worden afgetekend vanaf de röntgenfotozelf.

Uiteraard dient aan de computer voor het doel geschikte"software" te zijn ingegeven. Deze "software" kantevens zodanig zijn geprogrammeerd dat bij hetuitsnijden (uitsmelten) van scherpe hoeken debewegingssnelheid van de draad (de bewegingssnelheidvan de plotter) vermindert en/of de temperatuur van dedraad wordt aangepast. De draad wordt dan uiteraard meteen modem verbonden, die dan naast de x- en y-signalenook de stroomsterkte regelt voor de vereistetemperatuur van de draad.

Voorts wordt d.m.v. de "software" de grootte van de tebeschrijven omtrek zodanig ingesteld, dat de uit tesnijden (uit te smelten) omtrek in de kunststofplaat inovereenstemming is met de gewenste afmetingen en de toete passen afstand van stralingsbron tot te bestralenweefsel, als van de stralingsbron tot het afschermblok.De "schuinte" van de uitgesneden kanten komt danovereen met de stralingsdivergentie ter plekke vangebruik.

Het spreekt vanzelf, dat de (op zich bekende) plottergeschikt dient te zijn om de kracht van de tussen hetvaste punt en de "pen" van de plotter bevestigde draad,ook bij grote uitslag, op te nemen. Middelen dienenaanwezig te zijn, om de gloeidraad steeds op de juistespanning te houden, ook bij wisselende temperatuur.

VOORBEELD

De uitvinding wordt toegelicht met een tekening. Dezetoont met: fig. 1 een afbeelding van een plotter; fig. 2 een bovenaanzicht van een afschermingsblokvervaardigd met een uitgesneden gietmal;fig. 3 een dwarsdoorsnede door de gietmal volgens delijn A-B van fig. 2; en fig. 4 een vereenvoudigde schematische voorstelling vande te gebruiken apparatuur.

Fig. 1 toont een bovenaanzicht van een op zich bekendeplotter. De "behuizing" 1 omvat in hoofdzaak tweelooprails 2 en 2', voor geleiding van een eroverlopende brug 3. Deze brug 3 kan door tenminste één steldraden 4 en 4' heen en weer worden bewogen door middelvan een niet afgebeeld mechanisme, dat bijv. door eencomputer, wordt gestuurd.

Langs de brug 3 kan weer een houder 5 (bijv. een houdervan een pen) bewegen, eveneens aangedreven door eenniet afg ebeeld mechanisme, dat door dezelfde computerwordt gestuurd. De brug 3 voert de y-beweging uit, dehouder 5 de x-beweging. Deze bewegingen kunnengelijktijdig plaatsvinden. Aan de houder 5 wordt nu eengloeidraad 19 bevestigd, die door op zich bekendemiddelen op spanning wordt gehouden.

Fig, 2 toont een bovenaanzicht van een afschermingsblok11 voor een schematisch afgebeelde tumor 12 (in deopening van het blok 11 is de omtreksvorm van de tumoraangegeven). Fig. 3 toont nu een dwarsdoorsnede overhet blok 11 volgens de lijn A-B van fig. 2. In eengietvorm 13 bevindt zich een volgens omtrekslijn 14 vanfig. 2 uitgesneden polystyreen-vorm 15' van het detumor 12 niet-afschermende-deel (de opening) van hetblok 11. De dikte van het te gieten blok 11 isaangegeven met D, de afstand van blok tot stralingsbronmet H. De rand 14 van de opening 15 staat schuin t.o.v.het vlak van het blok 11, overeenkomend met de afstandH+D, gemeten vanaf de (in deze fig.) denkbeeldigestra1ingsbron S. De ruimte 16 wordt nu volgegoten met"woodsmetaa1". Na afkoelen, verwijderen uit de gietvorm13 en mal 15' en het afwerken van de randen is hetbeschermende gietblok 11 (met een dikte van D ongeveergelijk aan 8 cm), klaar voor gebruik t.b.v. medischtherapeutische inoniserende bestraling. De stralentreffen het weefsel op enige afstand onder het blok.

De eigenlijke snij-inrichting, volgens de uitvindingbestaat volgens fig. 4 uit een electrisch geleidendedraad 19, die enerzijds aan een vast punt 18 isbevestigd, anderzijds aan de volgens x- en y- richtingbeweegbare pen 5 van de plotter 1.

De uit te snijden polystyreenplaat 20 bevindt zichtussen de punten 18 en 5, dicht bij de plotter 1. Deplotter 1 wordt hier als voorbeeld gestuurd via eenmodem 1', die de vereiste signalen ontvangt van decomputer 21 en, behalve de plotter 1, tevens destroomsterkte in de draad 19 regelt, d.m.v. electrischgeleidende aansluitingen op de bevestigingspunten 5 en18 (niet weergegeven).

Een videocamera 22 neemt het beeld van een röntgenopname (een foto) 23 op en brengt deze via eenzgn. "framegrabber" 24 digitaal over op een monitorscherm 25 van een P.C. 21. Deze is voorzien vaneen "muis" 26, waarmede de op het monitorscherm 25overgebrachte röntgenopname op vorm 15' die later deopening in het afschermblok 11 vormt, duidelijk wordtomlijnd.

De computer 21 wordt hier niet nader te beschrijven"software" ingegeven, zodanig dat: a. De door de plotter 1 te beschrijven omtreklijn 14 zodanig van afmeting is, dat de in de polystyreenplaat 15, 20 uit te snijden vorm de gewenste grootte heeft van het gat in het tegieten afschermblok 11; b. De snelheid van beweging in x- en/of y- richtingvan de plotter 1 en de temperatuur (d.w.z. destroomsterkte in de snijdraad) 19 aangepast isaan de gewenste snij-omstandigheden op bepaaldeplaatsen van de uit te snijden vorm. Dit kanbijvoorbeeld ter plekke van scherpe hoeken zijn.

De uitvinding omvat ook een inrichting voor deuitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding,uitgaande van op zich bekende inrichting(en).

Deze omvat: een mal, toe te passen in een voor medischestralingstechniek in een vorm te gieten afschermblok.De mal wordt op bekende wijze met behulp van eenelectrisch verhitte snij draad 19 uit een kunststofplaat20 van bijvoorbeeld polystyreen is gesneden. Genoemdedraad is enerzijds aan een vast punt 18 (S) verbondenen anderzijds tweedimensionaal beweegbaar. De snijdraad19 is daartoe verbonden met een tweedimensionalebeweegbare electrisch (electronisch) bestuurbareplotter 1. Deze plotter is met een computer 21verbonden, desgewenst voorzien van een modem 1'.Volgens een afbeelding die op een monitorscherm 25 isweergegeven, worden stuurimpulsen aan de plotter 1'gegeven, alsmede de stroomsterkte in de draad 19geregeld, e.e.a. door aan de computer 21 ingegevensoftware.

De inrichting omvat desgewenst een videocamera 22 eneen framegrabber 24, die aanwezig zijn om een medischeröntgenopname 23 op het scherm 25 af te beelden,alsmede een "muis" 26 om de vorm van de uit te snijdenmal in de plaat 20 duidelijker aan te kunnen geven.

Waar gesproken wordt over "onder—" en "bovenzijde" vande snijdraad 19 (gloeidraad) kan dit ook andersom ofschuin zijn bedoeld. Bovendien is de uitvinding nietbeperkt tot een gloeidraad 19. Dit kan bijvoorbeeld ookeen gerichte laserstraal zijn, danwel mechanischezaagmidde1en. Een plaat waaruit de gietvorm wordtgemaakt kan ook uit ander, aan het snijmiddel aangepastmateriaal bestaan. Dit verandert de achterliggendegedachte niet, om de eigenlijke vormprocedure zondermenselijk ingrijpen te laten verlopen.

Omdat is te verwachten, dat "woodsmetaal" wegens deaanwezigheid van Cd in het alliage niet langer zalworden toegestaan, dient men over te gaan tot een anderlaagsmeltend alliage, zoals z.g. "rosemetaal". Omdathet smeltpunt toch hoger is dan dat van het gemakkelijkte snijden polystyreen, dient deze plaat vooraf sterkgekoeld te worden, c.q. van koelmiddelen te wordenvoorzien. Dit behoort ook tot het geheel van deuitvinding.

Het wezen van de uitvinding ligt danook hierin, datonder toepassen van op zich bekende middelen enwerkwijzen een uitkomst op het gebied van de nijverheidwordt verkregen, waarbij veelvuldige opdrachten van hetmenselijk brein vervangen worden door een deelséénmalige opdracht aan een computer.

Claims (6)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van mallen t.b.v. het gieten van metalen afschermingen voor medischtherapeutisch ioniserende bestraling, waarbij demal wordt vervaardigd door een kunststofplaatnaar gewenste vorm met een (electrisch) verhittedraad uit te snijden, welke draad aan één punt(de bovenzijde) vast is bevestigd en aan deandere zijde (de onderzijde) twee dimensionaalbeweegbaar is, zodat een afbeelding van de omtrekvan het af te schermen deel kan worden gevolgd endoor de draad in de tussen boven- en onderzijdevan de draad bevestigde kunstofplaat wordtuitgesneden, met het kenmerk, dat a. De onderzijde van de draad (19) mechanischwordt bewogen, respectievelijk gestuurddoor een electrisch bestuurde x-y-plotter (i); b. De plotter (1) signalen ontvangt voor beweging in x- en/of y-richting van eencomputer (21); c. De door de computer afgegeven signalen worden betrokken van een op eenmonitorscherm (25) aangegeven omtrekafbeelding van de uit de kunststofplaat (20) uit te snijden vorm;

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk,dat de computer (21) "software" wordt ingegeven,zodanig dat: a. De door de plotter (1) te beschrijvenomtreklijn 14 zodanig van afmeting is, datde in de polystyreen plaat (20) door dedraad (17) uit te snijden vorm devormgeving en afmeting krijgt van het metbehulp van deze vorm te gieten afschermblok(11) ; b. De snelheid van beweging in x- en/of y- richting van de plotter (1) en de temperatuur, d.w.z. de stroomsterkte in desnijdraad (19), aangepast is aan de snij omstandigheden van de uit te snijdenvorm.

3. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1 en 2, waarbij een mal (15'),toe te passen in een voor medischestralingstechniek in een vorm (13) te gietenafschermblok (16), op bekende wijze met behulpvan een electrisch verhitte snijdraad (19) uiteen kunststofplaat (20) van bijvoorbeeldpolystyreen wordt gesneden, welke draad enerzijdsaan een vast punt (18) is verbonden en anderzijdstweedimensionaal beweegbaar is, met het kenmerk,dat de snijdraad (19) verbonden is met eentweedimensionaal electrisch (electronisch) bestuurbare plotter (1), welke plotter (1),desgewenst voorzien van een modem (1'), volgenseen op een monitorscherm (25) van een computer(P.C.) (21) weergegeven afbeelding, stuurimpulsen aan de plotter (1') kan geven en de stroomsterktein de snijdraad (19) kan regelen, en de pc (21)een computerprogramma heeft, dat de x-en ν'-bewegingen van de plotter (1) en/of de stroomsterkte in de draad (19), afhankelijk vande radius van te snijden bochten, optimaal regelt

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk,dat een videocamera (22) en een "framegrabber"(24) aanwezig zijn om een medische röntgenopname(23) op het scherm (25) af te beelden, alsmedeeen met de pc (21) verbonden "muis" (26), om aande vorm van de uit te snijden mal in de plaat(20) een duidelijke omtrekvorm te kunnen geven.

5. Werkwijze volgens conclusie 1 en 2, met hetkenmerk, dat de te snijden plaat 20 voor degietprocedure is gekoeld, c.q. van eenkoellichaam is voorzien.

6. Werkwijze en inrichting, zoals beschreven en meteen voorbeeld toegelicht.