DE202008012275U1

DE202008012275U1 - Strahlentherapiesystem mit Drehplattform

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Publication number: DE202008012275U1
Application number: DE202008012275U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: US7634057B2; CN201283168Y; US20090074140A1

Abstract

Ein Strahlentherapiesystem, welches folgendes umfasst:
einen Kollimator, ausgebildet um einen Bestrahlungsstrahl zumindest in zwei Dimensionen zu formen und zu steuern;
eine Drehplattform um einen Patienten darauf zu tragen, ausgebildet um den Patienten um eine Rotationsachse zu drehen, wobei der Patient ein Ziel zur Bestrahlung mit dem Bestrahlungsstrahl beinhaltet;
einen Detektor, ausgebildet um die Position des Ziels relativ zum Bestrahlungsstrahl zu messen; und
einen Prozessor, ausgebildet um Positionsdaten des Ziels vom Detektor zu empfangen, wobei der Prozessor in Verbindung mit dem Kollimator steht, um den Kollimator zur Steuerung des Bestrahlungsstrahls in Richtung des Ziels zu veranlassen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung befasst sich im Allgemeinen mit der Strahlenbehandlung und insbesondere mit stereotaktischer Strahlenbehandlung.
Hintergrund der Erfindung
Stereotaktische Strahlenbehandlung sieht eine Strahlendosis in einem Zielvolumen in einem Patienten vor. Das Ziel wird unter einer Vielzahl von Orientierungen mit genau parallel gerichteten Strahlen bestrahlt. Die Verwendung stereotaktischer Strahlenbehandlung um nekrotisches Gewebe zu behandeln ist wohl bekannt und verschiedene Systeme werden derzeit für stereotaktische Strahlenbehandlung verwendet. Der Stand der Technik kennt die Notwendigkeit die Strahlung so weit wie möglich auf das Zielvolumen, das behandelt wird, zu beschränken. Die Erzeugung eines gewünschten Dosenmusters am Zielvolumen ist die Aufgabe eines Behandlungsplans, der die Beschränkungen des speziell verwendeten Strahlenbehandlungssystems mit einbezieht.
Eine typische Implementierung eines LINAC(Linearbeschleuniger)-Scans beinhaltet das LINAC-Portal um seine horizontale Achse zu rotieren, die den Strahl (orthogonal) und die vertikale Rotationsachse einer Liege in dem Zentrum des Strahls kreuzt. Der Patient wird so auf die Liege gesetzt, dass das Zielvolumen das Zentrum des Strahls schneidet. Die Rotation des Portals bewirkt, dass ein Strahl eine Kurve auf einer Kugeloberfläche um das Ziel herum beschreibt. Das schwere, rotierende Portal und die Liege gehen mit erhöhten Ausgaben und einer verringerten Genauigkeit einher.
Eine weitere Implementierung eines LINAC-Strahl-Scans des Stands der Technik besteht darin, einen Patienten um eine vertikale Achse zu rotieren, die das Ziel schneidet und mit einem Strahl bestrahlt wird, der in einem Winkel bezüglich dieser Achse steht: US-Patent 5,250,019 beschreibt zum Beispiel ein Strahlentherapiesystem, das sich der Bestrahlung des Kopfs eines Patienten zuwendet. Das System verwendet eine stationäre Quelle sowie Mittel zur Rotation des Patienten und Mittel, um den Kopf des Patienten zu positionieren.
Es gibt Nachteile des Systems des US-Patents 5,250,019 , wie im Falle der Durchführung einer Intensitätsmodulierten Strahlentherapie (IMRT). Zum Beispiel benötigt IMRT eine präzise mechanische Kopplung des Strahls an die Rotationsachse des Patienten und eine Immobilisierung des Ziels relativ zu der Rotationsachse des Patienten. Die benötigte präzise mechanische Kopplung kann zwar irgendwie erreicht werden, aber nur durch ein relativ teures Subsystem. Die Immobilisierungsanforderungen limitieren die Anwendung auf den Kopf, wobei die Position des Ziels relativ zum Kopfrahmen durch einen invasiven Apparat fixiert ist, der nur für eine einzige Anwendung verwendet werden kann. Folglich können fraktionierte Behandlungen, die in der Durchführung von IMRT benötigt werden, nicht mit Hilfe eines solchen Systems durchgeführt werden.
Ein weiteres Defizit bekannter Strahlentherapiesysteme ist die Notwendigkeit einer abgeschirmten Kammer, in der die Behandlung stattfindet. Die Konstruktion einer solchen Kammer ist aufgrund des Platzbedarfs teuer und zeitaufwendig. Rotationen des Portals und der Liege führen zu einer Streuung der Strahlung in einem großen Bereich, der abgeschirmt werden muss. Das Abschirmen großer Bereiche verhindert wegen der hohen Kosten, die Verwendung von hochqualitativen abschirmenden Materialien, wie Wolfram oder Blei.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung strebt danach einen verbesserten Apparat und eine verbesserte Technik für die Strahlenbehandlung bereitzustellen, was im Folgenden im Detail beschrieben ist.
In der vorliegenden Erfindung, im Gegensatz zum Stand der Technik, wird ein vereinfachtes Strahlentherapiesystem mit einer Drehplattform vorgesehen, um einen Patienten um eine Rotationsachse zu drehen, weiterhin ein Detektor und ein Prozessor, um die Position und die Kollimation des Bestrahlungsstrahls zu kontrollieren, sowie Strahlenabschirmungen für die Strahlenquelle und den Patienten. Es sei außerdem bemerkt, dass US-Patent 5,250,019 eine Fixierung des Ziels relativ zum Bestrahlungsstrahl und weitere Mittel benötigt, um das Ziel in Hinblick auf die Rotationsachse zu bewegen. Im Gegensatz zum Stand der Technik benötigt die vorliegende Erfindung keine Fixierung des Ziels relativ zum Bestrahlungsstrahl. Zusätzlich bewegt die vorliegende Erfindung das Ziel nicht relativ zur Rotationsachse, vielmehr verwendet die vorliegende Erfindung eine Strahlsteuerung, um auf das Ziel zu zielen, wobei das Zentrum des Ziels nicht notwendigerweise die Rotationsachse schneidet.
Somit wird nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Strahlentherapiesystem bereitgestellt, das einen Kollimator beinhaltet, der ausgebildet ist um einen Bestrahlungsstrahl in mindestens einer Dimension zu formen und zu steuern und weiterhin eine Drehplattform, um einen Patienten zu tragen und so ausgebildet ist, dass der Patient darauf um eine Rotationsachse gedreht werden kann, wobei der Patient ein Ziel für eine Bestrahlung durch den Bestrahlungsstrahl beinhaltet und weiterhin einen Detektor, ausgebildet um die Position des Ziels relativ zum Bestrahlungsstrahl zu messen, und einen Prozessor, ausgebildet um Positionsdaten des Ziels vom Detektor zu empfangen, wobei der Prozessor in Verbindung mit dem Kollimator steht, um den Kollimator zur Steuerung des Bestrahlungsstrahls in die Richtung des Ziels zu veranlassen.
Das Strahlentherapiesystem kann weiterhin eine Strahlenquelle zum Emittieren von Strahlen umfassen. Das System kann weiterhin ein Patienten-Stützungs-System beinhalten, welches an der Drehplattform angebracht ist, um mindestens einen Teil des Patienten zu fixieren.
Es kann eine Strahlenabschirmung vorgesehen werden, die zumindest teilweise die Strahlenquelle in einer Art und Weise abkapselt, so dass Strahlenschutzvorschriften generell ausreichend eingehalten werden. Es kann auch eine Abschirmung des Patienten vorgesehen sein, die zumindest teilweise den Patienten abkapselt und zwar in einer Art und Weise, dass generell die Strahlenschutzvorschriften ausreichend eingehalten werden.
Die Strahlenquelle ist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, stationär und kann zum Beispiel im Portal eines LINAC eingebaut sein.
Die Drehplattform kann den Patienten zum Beispiel azimutal um eine im Allgemeinen vertikale Rotationsachse drehen. Die Drehplattform kann durch einen Antrieb gedreht werden und kann auf einem beweglichen Wagen montiert sein.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die vorliegende Erfindung wird mit Hilfe der folgenden detaillierten Beschreibung besser verstanden und wahrgenommen sowie in Verbindung mit den Figuren, in denen:
1 eine vereinfachte bildhafte Illustration eines Strahlentherapiesystems ist und im Einklang mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist; und
2 eine vereinfachte Bildhafte Illustration eines Strahlentherapiesystems nach 1 ist, wobei die Strahlenquelle im Gehäuse des Portals eines LINAC angeordnet ist.
Detailierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nun wird auf 1 Bezug genommen, welche ein Strahlentherapiesystem 10 zeigt, das nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und entsprechend funktioniert.
Das Strahlentherapiesystem 10 kann eine stationäre Strahlenquelle 12 umfassen, die einen Bestrahlungsstrahl 14 emittiert. Obwohl nicht notwendig, kann die Strahlenquelle 12, im Gehäuse eines Portals 15 eines LINAC vorgesehen sein, wie in 2 zu sehen ist. In der Orientierung der Figuren ist der Bestrahlungsstrahl 14 im Allgemeinen horizontal, aber es ist klar, dass die Erfindung nicht auf einen horizontalen Bestrahlungsstrahl beschränkt ist. Ein Kollimator 16 ist fähig den Bestrahlungsstrahl 14 in mindestens zwei Dimensionen (z. B.: azimutal [um eine vertikale Achse] und Höhe [um eine Achse, die senkrecht auf der Blattebene steht]) zu formen und zu steuern.
Ein Patient 18 kann auf die Drehplattform 20 gestellt werden. Die Drehplattform 20 kann durch einen geeigneten Antrieb 22 gedreht werden, wie zum Beispiel durch einem Schrittmotor. Die Drehplattform 20 kann auf einem beweglichen Wagen 24 montiert sein. Ein Patienten-Stützungs-System 26 kann an der Drehplattform 20 angebracht sein und ist ausgebildet um zumindest einen Teil des Patienten 18, der das Ziel 28 enthält, während der Bestrahlung des Ziels 28 unbeweglich zu halten. Die Drehplattform 20 ermöglicht es einen Patienten 18 azimutal um eine im Allgemeinen vertikale Rotationsachse zu drehen.
Um die Position des Ziels 28 relativ zum Bestrahlungsstrahl 14 zu messen, ist ein Detektor 32 vorgesehen. Der Detektor 32 kann, ohne eine Einschränkung, ein Beschleunigungsmesser sein, der Bewegungen eines Patienten 18 (und des Ziels 28 zusammen mit der Bewegung des Patienten) mit Bezug auf den Bestrahlungsstrahl 14 spürt und misst. Als ein weiteres Beispiel kann das Ziel 28 durch Fluoroskopie oder andere passende medizinische Bildgebungsapparate, abgebildet werden. Im Allgemeinen gibt ein medizinischer Bildgebungsapparat ein Bild eines Bereichs in dem das Ziel 28 liegt aus. Ein solches Bild setzt sich aus Pixeln zusammen und ist im Stand der Technik zur Detektion und Verfolgung der Position des Ziels 28 wohl bekannt, wobei erkannt wird in welchem Pixel sich das Ziel befindet. Da die Position des Bestrahlungsstrahls bekannt ist, kann in dieser Art und Weise bereits die Position des Ziels 28 relativ zum Bestrahlungsstrahl 14 gemessen werden.
Ein Prozessor 34 empfängt die Positionsdaten vom Detektor 32. Der Prozessor steht in Verbindung mit dem Kollimator 16, um den Kollimator zur Steuerung des Bestrahlungsstrahls in die Richtung des Ziels zu veranlassen.
Eine Strahlungsquellenabschirmung 36 kapselt zumindest teilweise die Strahlenquelle 12 in einer generell ausreichenden Weise ab, so dass die Strahlenschutzvorschriften eingehalten werden. Eine Patientenabschirmung 38 kapselt zumindest teilweise den Patienten 18 in einer generell ausreichenden Weise ab, so dass die Strahlenschutzvorschriften eingehalten werden. Die Abschirmungen können zum Beispiel aus Blei oder Wolfram gefertigt sein.
Beispiele von „Strahlenschutzvorschriften" sind die US NRC (Nukleare Regulierungskommission) Ausführungsrichtlinien Titel 10, Code of Federal Regulations, welche bindende Anforderungen an alle Personen und Organisationen darstellen, die Lizenzen vom NRC erhalten um nukleares Material zu benutzen oder nukleare Anlagen zu betreiben, Teil 36 – Lizenzen und Strahlensicherheitsanforderungen für Strahlenquellen. Daraus folgendes Zitat:
„§36.25 Abschirmung"

(a) Die Bestrahlungsdosisleistung einer Rundum-Strahlungsquelle darf in Bereichen, die normalerweise während des Betriebs besetzt sind nicht 0,02 Millisievert (2 Millirems) pro Stunde überschreiten und zwar 30 Zentimeter oder mehr von der Wand des Raums an gemessen, wo die Quelle steht. Die Dosisleistung muss über einen Bereich, der 100 Quadratzentimeter nicht überschreitet und keine lineare Dimension von über 20 Zentimetern besitzt, gemittelt werden. Bereiche in denen die Strahlungsdosisleistung 0,02 Millisievert (2 Millirems) pro Stunde überschreitet, müssen geschlossen, abgeschaltet oder gemeldet werden."

Im Betrieb steht der Patient 18 auf der Drehplattform 20, wobei er optional von einem Patienten-Stützungs-System 26 fixiert wird. Der Ort des Ziels wird durch eine passende Methode wie zum Beispiel durch eine Computertomographie oder andere medizinische bildgebende Verfahren bestimmt. Der Prozessor 34 kann die Information des Zielortes weiterverarbeiten und die Information dem Kollimator 16, der den Bestrahlungsstrahl 14 in die Zielrichtung steuert, mitteilen. Die Ortsinformation, die durch den Prozessor 34 verarbeitet wurde kann außerdem dazu verwendet werden, den beweglichen Wagen 24 und/oder die Drehplattform 20 (mit passenden Triebwerken oder Antrieben) zu positionieren, um eine Grob- und eine Feinjustierung des Patienten 18 und des Ziels 28 in Bezug auf den Bestrahlungsstrahl 14 zu ermöglichen. In dieser Art und Weise kann die Ortsinformation zum Beispiel benutzt werden, um das Ziel 28 und die Strahlenquelle 14 einzufluchten, so dass das Ziel 28 im Mittelpunkt des Bestrahlungsstrahls liegt, der an der Stelle der Überlagerung des Bestrahlungsstrahls 14 mit der vertikalen Rotationsachse 30 ist. Das Ziel 28 wird dann mit einer Strahlendosis aus einer ersten Richtung bestrahlt. Die Drehplattform 20 kann in jedem gewünschten azimutalen Winkel für eine nachfolgende Bestrahlung unter anderen Winkeln mit der stationär bleibenden Strahlenquelle 12, gedreht werden.
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht einer Fixierung des Ziels 28 relativ zum Bestrahlungsstrahl 14 bedarf. Obwohl das Ziel 28 so eingestellt werden kann, dass es im Mittelpunkt des Bestrahlungsstrahls liegt, der am Schnittpunkt des Bestrahlungsstrahls 14 mit der vertikalen Rotationsachse 30 ist, ist dies nicht für die Erfindung notwendig. Vielmehr muss das System der vorliegenden Erfindung nicht das Ziel 28 relativ zur Rotationsachse 30 bewegen, da der Kollimator 16 eine Strahlsteuerung benutzt um den Bestrahlungsstrahl 14 auf das Ziel 28 zu richten und das Zentrum des Ziels muss nicht notwendigerweise die Rotationsachse 30 kreuzen.
Es wird von Fachmännern verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, was hier insbesondere gezeigt und beschrieben wurde. Vielmehr enthält der Umfang der vorliegenden Erfindung sowohl Kombinationen als auch Unterkombinationen der verschiedenen oben beschriebenen Merkmale sowie Variationen und Modifikationen davon, die nicht im Stand der Technik enthalten sind, aber den Fachmännern beim Lesen der vorhergehenden Beschreibung in den Sinn kommen würden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5250019 [0004, 0005, 0008]

Claims

Ein Strahlentherapiesystem, welches folgendes umfasst: einen Kollimator, ausgebildet um einen Bestrahlungsstrahl zumindest in zwei Dimensionen zu formen und zu steuern; eine Drehplattform um einen Patienten darauf zu tragen, ausgebildet um den Patienten um eine Rotationsachse zu drehen, wobei der Patient ein Ziel zur Bestrahlung mit dem Bestrahlungsstrahl beinhaltet; einen Detektor, ausgebildet um die Position des Ziels relativ zum Bestrahlungsstrahl zu messen; und einen Prozessor, ausgebildet um Positionsdaten des Ziels vom Detektor zu empfangen, wobei der Prozessor in Verbindung mit dem Kollimator steht, um den Kollimator zur Steuerung des Bestrahlungsstrahls in Richtung des Ziels zu veranlassen.
Das Strahlentherapiesystem nach Anspruch 1, welches weiterhin eine Strahlenquelle zum Emittieren des Bestrahlungsstrahls umfasst.
Das Strahlentherapiesystem nach Anspruch 1, welches weiterhin ein Patienten-Stützungs-System umfasst, das an die Drehplattform angebracht ist, um zumindest einen Teil des Patienten zu fixieren.
Das Strahlentherapiesystem nach Anspruch 1, welches weiterhin eine Strahlenquellenabschirmung umfasst, die zumindest teilweise die Strahlenquelle abkapselt, um generell den Strahlenschutzvorschriften ausreichend zu genügen.
Das Strahlentherapiesystem nach Anspruch 1, welches weiterhin eine Patientenabschirmung umfasst, die zumindest teilweise den Patienten abkapselt, um generell den Strahlenschutzvorschriften ausreichend zu genügen.
Das Strahlentherapiesystem nach Anspruch 2, wobei die Strahlenquelle stationär ist.
Das Strahlentherapiesystem nach Anspruch 2, wobei die Strahlenquelle in dem Gehäuse eines Portals eines LINAC angeordnet ist.
Das Strahlentherapiesystem nach Anspruch 1, wobei die Drehplattform ausgebildet ist, um den Patienten azimutal um eine im Allgemeinen vertikale Rotationsachse zu drehen.
Das Strahlentherapiesystem nach Anspruch 1, wobei die Drehplattform durch einen Antrieb gedreht wird.
Das Strahlentherapiesystem nach Anspruch 1, wobei die Drehplattform auf einem beweglichen Wagen montiert ist.