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Verweis auf verwandte Patentanmeldungen
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der
Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2008-0019297 ,
eingereicht beim Koreanischen Patentamt am 29. Februar 2008, deren
Offenbarung in vollem Umfang durch Bezugnahme Teil des Gegenstands
der vorliegenden Anmeldung ist.
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Hintergrund der Erfindung
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1. Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kollimatorvorrichtung für
Radiotherapiezwecke und ein Radiotherapiegerät, und insbesondere
eine Kollimatorvorrichtung für Radiotherapiezwecke, welche
in einem Radiotherapiegerät installiert ist, das zur Behandlung
von Krebspatienten verwendet wird, indem ein zu behandelnder Teil
eines Patienten kontinuierlich und genau bestrahlt wird, während
ein sich physiologisch bewegender, zu behandelnder Teil nachverfolgt
wird. Die Erfindung betrifft ferner insbesondere auch das Radiotherapiegerät,
welches die Kollimatorvorrichtung enthält.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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In
der heutigen Zeit erschweren der in unserer immer komplexeren Gesellschaft
vorhandene Stress und die unregelmäßigen Mahlzeiten
den Erhalt einer guten Gesundheit. Insbesondere sterben heutzutage
Menschen häufig an bösartigen Tumoren, d. h. Krebs.
Die Zahl der sozial bedingten Krebserkrankungen nimmt ferner zu,
so dass schnell wirksame Gegenmaßnahmen getroffen werden
müssen. Daher sind in der heutigen Zeit Krebsbehandlungsverfahren
und insbesondere die Radiotherapie von großem Interesse.
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Eine
erfolgreiche Radiotherapie an einem Tumor hat zwei Kernbestandteile.
Erstens ist eine genaue Anwendung der Strahlung auf den Tumor erforderlich,
und zweitens sollte die geplante Strahlungsdosis mit der Strahlungsdosis
identisch sein, die tatsächlich verwendet wird.
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Für
eine präzise Bestrahlung des Tumors müssen zahlreiche
verschiedene Verschiebungsabweichungen reduziert werden. Die durch
den Körper des Patienten verursachten Verschiebungsabweichungen
können in drei Kategorien eingeteilt werden: eine positionsabhängige
Organbewegungsabweichung, ein Anteil der Organbewegungsabweichung, der
vom Zwischenraum abhängig ist, und ein interner Anteil
der Organbewegungsabweichung.
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Die
positionsabhängige Organbewegungsabweichung ist die Folge
unterschiedlicher Körperhaltungen eines Patienten, beispielsweise
Stehen oder Liegen, während der Behandlung, wodurch sich Veränderungen
der Bewegung der inneren Organe eines Patienten ergeben. Die positionsabhängige
Organbewegungsabweichung kann durch Abbilden der Körperhaltung
des Patienten bei der Behandlung und durch Planen einer Behandlungsposition
verringert werden.
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Der
Anteil der Organbewegungsabweichung, der vom Zwischenraum abhängig
ist, ist die Folge von Veränderungen eines jeweiligen Organs und
seiner Nachbarorgane entsprechend des Grades der Befüllung
beispielsweise einer Blase, eines Darms oder eines Magens. Der Anteil
der Organbewegungsabweichung, der vom Zwischenraum abhängig
ist, kann eliminiert werden, indem der Zustand des Patienten bei
der Planung der Behandlung und bei der eigentlichen Behandlung der
gleiche ist.
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Der
interne Anteil der Organbewegungsabweichung tritt als Folge der
Positionsveränderung eines jeweiligen Organs und seiner
Nachbarorgane aufgrund der Atmung oder des Herzschlags auf. In einem
lebenden Körper tritt der interne Anteil der Organbewegungsabweichung
physiologisch bedingt häufig auf. Insbesondere hat die
Atmung eine wesentliche Auswirkung, weshalb der interne Anteil der Organbewegungsabweichung
ein erhebliches Problem bei Organen darstellt, die durch die Zwerchfellatmung
beeinflusst werden. Der interne Anteil der Organbewegungsabweichung
kann eliminiert werden, indem die durch die Atmung des Patienten
verursachte äußere anatomische Bewegung verfolgt
wird und ein bestimmter Teil eines inneren Organs entsprechend der
Positionsveränderung dieses Teils bestrahlt wird.
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In
diesem Zusammenhang hat die Anmelderin Vorrichtungen entwickelt,
welche in den
Koreanischen Patenten
0706758 und
0740340 beschrieben sind.
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Wenn
jedoch die vorgenannten Vorrichtungen bei der Bestrahlung des zu
behandelnden Teils eines Patienten verwendet werden, wird eine Strahlungsausgabe-
und -sperrvorrichtung nur geöffnet, wenn sich ein Organ
in einem bestimmten Bereich befindet, wodurch sich die zur tatsächlichen
Behandlung des Patienten erforderliche Zeitspanne verlängert.
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Der
zu behandelnde Teil eines Patienten wird mit einem Radiotherapiegerät
bestrahlt, an welchem eine Abschirmung zum Schutz des normalen Gewebes
des zu behandelnden Teils des Patienten angebracht ist. Die Abschirmung
umfasst eine üblicherweise verwendete Lipowitz-Metallabschirmung
oder einen Multi-Leaf Collimator (MLC). Die Lipowitz-Metallabschirmung
muss unter Verwendung eines Legierungsblocks gebildet werden, für
dessen Herstellung ein oder zwei Tage erforderlich sind, während ein
MLC keine Zeit für die Herstellung einer zusätzlichen
Abschirmung erfordert und im Vergleich mit dem Legierungsblock einfacher
mit verschiedenen Bestrahlungsflächen herstellbar ist.
Herkömmliche MLCs sind jedoch teuer und sind mit verschiedenen für
die Bestrahlung notwendigen Geräten nicht kompatibel.
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Überblick über
die Erfindung
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kollimatorvorrichtung
für Radiotherapiezwecke, welche den zu behandelnden Bereich
eines Patienten kontinuierlich und präzise bestrahlt, während
sie die Bewegung eines inneren Organs des Patienten nachverfolgt,
und ein entsprechendes Radiotherapiegerät zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 bzw. 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kollimatorvorrichtung
für Radiotherapiezwecke vorgesehen, welche aufweist: einen
Körper mit einer ersten Durchiasseinheit, der in einem Hochenergiestrahlungsweg
angeordnet ist, wobei die Hochenergiestrahlung im Gebrauch der Vorrichtung in
Richtung eines zu behandelnden Bereichs eines Patienten abgestrahlt
wird; einen Rahmen mit einer Durchlassöffnung, welcher
der ersten Durchlasseinheit entspricht und gleitend verschiebbar
an dem Körper angeordnet ist; mehreren Multi-Leaf Collimators (MLCs),
die gleitend verschiebbar in der Durchlassöffnung angeordnet
sind und Strahlungsabschirmungen aufweisen; einen Servomotor, der
mit dem Körper und dem Rahmen antriebsmäßig
gekoppelt ist, um den Rahmen in bezug auf den Körper gleitend
zu bewegen; und eine Motorsteuerung, die von externer Seite Positionsverschiebungsdaten
bezüglich der auf die Atmung des Patienten zurückzuführenden
Bewegung des zu behandelnden Bereichs des Patienten empfängt
und ein Signal zum Steuern des Antriebs des Servomotors erzeugt,
so dass die MLCs dem zu behandelnden Bereich des Patienten folgen
und basierend auf den Positionsverschiebungsdaten kontinuierlich
Strahlung auf den zu behandelnden Bereich des Patienten aufbringen.
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Der
Körper kann zwei Führungsschienen aufweisen, entlang
welcher der Rahmen gleitend verschiebbar ist.
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Die
Strahlungsabschirmungen können aus Karbonstahl oder einer
Wolframlegierung bestehen.
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Die
MLCs sind manuell betätigbar.
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Die
MLCs können durch die gegenseitige Kopplung benachbarter
MLCs gleitend verschiebbar sein und jeweils eine nicht lineare Querschnittsstruktur
aufweisen.
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Die
Kollimatorvorrichtung kann ferner eine Schablone umfassen, welche
die Form einer Strahlungsdurchlassfläche der MLCs definiert
und aus einem Acrylmaterial gebildet ist.
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Der
Rahmen kann zur Bewegung in einer Richtung in bezug auf den Körper
bewegbar gekoppelt sein, wobei der Servomotor an dem Rahmen installiert
ist und mit diesem antriebsmäßig gekoppelt ist,
um den Rahmen in die dem Körper entsprechende Richtung
zu bewegen.
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Der
Körper kann ein Gleitelement aufweisen, das in eine erste
Richtung bewegbar mit dem Körper gekoppelt ist, wobei der
Rahmen mit dem Körper in eine zu der ersten Richtung senkrechte
zweite Richtung in bezug auf das Gleitelement bewegbar gekoppelt
ist, wobei der Servomotor einen ersten Servomotor, der an dem Körper
angebracht und antriebsmäßig mit dem Gleitelement
gekoppelt ist, um das Gleitelement in die erste Richtung in bezug
auf den Körper zu bewegen, und einen zweiten Servomotor
aufweist, der an dem Gleitelement angeordnet ist und mit dem Rahmen
antriebsmäßig gekoppelt ist, um den Rahmen in
bezug auf das Gleitelement in die zweite Richtung zu bewegen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Radiotherapiegerät
vorgesehen, welches aufweist: eine Vorrichtung zum Aufbringen von
Strahlung; einen mit der Bestrahlungsvorrichtung gekoppelten Körper
mit einer ersten Durchlasseinheit, der in einem Hochenergiestrahlungsweg
angeordnet ist, wobei die Hochenergiestrahlung im Gebrauch der Vorrichtung
in Rich tung eines zu behandelnden Bereichs eines Patienten abgestrahlt
wird; einen Rahmen mit einer Durchlassöffnung, welcher
der ersten Durchlasseinheit entspricht und gleitend verschiebbar
an dem Körper angeordnet ist; mehreren Multi-Leaf Collimators
(MLCs), die gleitend verschiebbar in der Durchlassöffnung
angeordnet sind und Strahlungsabschirmungen aufweisen; einen Servomotor,
der mit dem Körper und dem Rahmen antriebsmäßig
gekoppelt ist, um den Rahmen in bezug auf den Körper gleitend
zu bewegen; und eine Motorsteuerung, die von externer Seite Positionsverschiebungsdaten
bezüglich der auf die Atmung des Patienten zurückzuführenden
Bewegung des zu behandelnden Bereichs des Patienten empfängt
und ein Signal zum Steuern des Antriebs des Servomotors erzeugt,
so dass die MLCs dem zu behandelnden Bereich des Patienten folgen
und basierend auf den Positionsverschiebungsdaten kontinuierlich
Strahlung auf den zu behandelnden Bereich des Patienten aufbringen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
genannten und weiter Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich deutlicher aus der detaillierten Beschreibung exemplarischer
Ausführungsbeispiele derselben unter Bezugnahme auf die
zugehörigen Zeichnungen, welche zeigen:
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1 ein
schematisches Blockdiagramm eines Radiotherapiegerätes
nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung der Elemente des Radiotherapiegeräts
von 1 nach einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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3 eine
perspektivische Darstellung der in 2 dargestellten
Kollimatorvorrichtung für Radiotherapiezwecke nach einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Draufsicht auf die in 3 dargestellte Kollimatorvorrichtung
für Radiotherapiezwecke nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5 ein
Diagramm zur Erläuterung der Verbindungsstruktur mehrerer
Kollimatoren der in 3 dargestellten Kollimatorvorrichtung
für Radiotherapiezwecke gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6A bis 10C Ergebnisse
von Tests, welche zur Erläuterung der Wirkung der in 4 dargestellten
Kollimatorvorrichtung für Radiotherapiezwecke nach einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt
wurden; und
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11 eine
schematische perspektivische Darstellung einer Kollimatorvorrichtung
für Radiotherapiezwecke nach einem weiteren Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden durch die Erläuterung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme
auf die zugehörigen Zeichnungen detailliert beschrieben.
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines Radiotherapiegerätes 10 nach
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine
schematische Darstellung der Elemente des Radiotherapiegeräts 10 von 1 nach
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine
perspektivische Darstellung der in 2 dargestellten
Kollimatorvorrichtung 30 für Radiotherapiezwecke
nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt
eine Draufsicht auf die in 3 dargestellte
Kollimatorvorrichtung 30 für Radiotherapiezwecke
nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt
ein Diagramm zur Erläuterung der Ver bindungsstruktur mehrerer
Kollimatoren der in 3 dargestellten Kollimatorvorrichtung 30 für
Radiotherapiezwecke gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in den 1 bis 5 dargestellt, weist das Radiotherapiegerät 10 eine
Vorrichtung 20 zum Aufbringen von Strahlung, im Folgenden
Bestrahlungsvorrichtung 20 genannt, und die Kollimatorvorrichtung 30 für
Radiotherapiezwecke auf.
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Die
Bestrahlungsvorrichtung 20 bringt eine Strahlenbehandlung
auf einen zu behandelnden Bereich eines Patienten auf. Die Bestrahlungsvorrichtung 20 ist
eine Vorrichtung zum Beschleunigen von Elektronen oder Teilchen
und zum Erzeugen und Aufbringen von Strahlung, wie sie allgemein
in der Physik oder der Medizinwissenschaft verwendet wird, und ihr
Aufbau sowie ihr Prinzip sind bekannt, weshalb auf eine detaillierte
Beschreibung derselben an dieser Stelle verzichtet wird.
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Die
Kollimatorvorrichtung 30 für Radiotherapiezwecke
weist eine Kollimatorantriebseinheit 40 und eine Motorsteuerung 50 auf.
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Die
Kollimatorantriebseinheit 40 weist einen Körper 32,
ein Gleitelement 34, einen Rahmen 36, einen ersten
Servomotor 323 und einen zweiten Servomotor 341 auf.
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Der
Körper 32 ist an der Bestrahlungsvorrichtung 20 befestigt.
Der Körper 32 weist eine erste (nicht dargestellte)
Durchlasseinheit auf. Die erste Durchlasseinheit ist in einem Hochenergiestrahlungsweg
angeordnet, wobei die Hochenergiestrahlung von der Bestrahlungsvorrichtung 20 im
Gebrauch auf den zu behandelnden Bereich eines Patienten abgestrahlt
wird. Der Körper 32 ist mit zwei Führungsschienen 321 versehen.
Der Körper 32 besteht aus einem Metall, wie beispielsweise
Karbonstahl oder einer Aluminiumlegierung. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht darauf beschränkt und der Körper 32 kann aus
jedem anderen Material bestehen, das zum Stützen des Rahmens 36 geeignet
ist. Der erste Servomotor 323 ist an dem Körper 32 installiert.
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Das
Gleitelement 34 ist in bezug auf den Körper 32 in
eine Richtung bewegbar angebracht. Das Gleitelement 34 ist
in bezug auf den Körper 32 in eine erste Richtung
X entlang den auf dem Körper 32 angeordneten Führungsschienen 321 gleitend
verschiebbar angebracht, wie in 3 dargestellt.
Eine (nicht dargestellte) zweite Durchlasseinheit, welche der auf
dem Körper 32 angeordneten ersten Durchlasseinheit
entspricht, ist an dem Gleitelement 34 angeordnet. Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Gleitelement 34 mit
dem ersten Servomotor 323 antriebsmäßig
unter Verwendung einer Kugelumlaufspindel 325 und einer
Kugelmutter 366 verbunden, welche verbreitet zum Umwandeln
von Drehbewegung in lineare Bewegung verwendet werden. Genauer gesagt
ist die Kugelumlaufspindel 325 an der Abtriebswelle des
ersten Servomotors 323 befestigt, und die Kugelmutter 366,
in welche die Kugelumlaufspindel 325 eingesetzt ist, ist
mit dem Gleitelement 34 verbunden, so dass sich die Kugelumlaufspindel 325 mit
der Drehung des ersten Servomotors 323 dreht, und somit
das mit der Kugelmutter 366 verbundene Gleitelement 34 in
der ersten Richtung X gleitet. Es ist ebenfalls möglich,
bekannte Zahnstangen- oder Zahnradeinrichtungen anstelle der Kugelumlaufspindel 325 und
der Kugelmutter 366 zu verwenden.
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Der
zweite Servomotor 341 ist in einer zum ersten Servomotor 323 senkrechten
Richtung angeordnet und an dem Gleitelement 34 befestigt.
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Der
Rahmen 36 ist in eine zweite Richtung Y entlang den Führungsschienen 331 gleitend
verschiebbar mit dem Gleitelement 34 verbunden. Der Rahmen 36 weist
ein Durchlassloch 361 auf, durch welches von der Bestrahlungsvorrichtung 20 kommende
Strahlung hindurchgeht. Das Durchlassloch 361 ist derart
angeordnet, dass es mit der ersten Durchlasseinheit fluchtet. Mehrere
Multi-Leaf Collimators (MLCs) 363 (oder Abschirmlamellen)
sind in dem Durchlassloch 361 angeordnet. Die MLCs 363 sind
in bezug zueinander verschiebbar, wobei jeder die gleiche lineare
Querschnittsstruktur aufweist, wie in 5 dar gestellt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die MLCs 363 in
zwei Gruppen auf jeder Seite des Durchlasslochs 361 unterteilt,
wobei jede Gruppe 25 MLCs umfasst. Die Seiten des Rahmens 36 sind
offen, so dass Bereiche eines Endes der MLCs 363 geschoben
oder gezogen werden. Die MLCs 363 bestehen aus Karbonstahl
oder einer Wolframlegierung, bei der es sich um ein Material handelt,
das zum Abschirmen der von der Bestrahlungsvorrichtung 20 aufgebrachten
verwendet wird, um so gegebenenfalls die Strahlung zu blockieren oder
freizugeben. Die MLCs 363 können manuell betätigt
werden. Die Kollimatorantriebseinheit 40 kann ferner eine
Schablone 365 umfassen, die der Erstellung der Form einer
Strahlungsdurchlassfläche dient, welche entsprechend der
offenen Form der MLCs 363 ausgebildet ist. Die Schablone 365 kann
aus einem Acrylmaterial bestehen. Vorab wird eine Vielzahl von Formen
der Schablone 365 hergestellt, so dass die Form der Schablone 365 der
Form des zur behandelnden Bereichs des Patienten entspricht. Wenn bei
in dem Durchlassloch 361 angeordneter Schablone 365 das
Durchlassloch 361 mittels der MLCs 363 geöffnet
wird und die MLCs 363 derart gleitend verschoben werden,
dass die Schablone 365 das Durchgangsloch 361 abschirmt,
so ist der Teil des Durchgangslochs 361, in dem die Schablone 365 angeordnet
ist, offen und die anderen Teile des Durchlasslochs 361 sind
abgeschirmt, so dass die Strahlung in der Form des zu behandelnden
Bereichs des Patienten durchtritt.
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Die
erste Richtung X und die zweite Richtung Y sind zueinander senkrecht.
Daher ist der Rahmen 36 über das Gleitelement 34 in
zwei Richtungen in bezug auf den Körper 32 bewegbar
angeordnet. Der Rahmen 36 ist mit dem zweiten Servomotor 341 antriebsmäßig
verbunden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden,
wie bei dem Antriebsverbindungselement zwischen dem Gleitelement 34 und dem
ersten Servomotor 323, eine Kugelumlaufspindel 326 und
eine Kugelmutter 367 für das antriebsmäßige
Verbinden des Rahmens 36 und des zweiten Servomotors 341 verwendet.
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Die
Motorsteuerung
50 dient der Erzeugung eines Signals zur
Steuerung des Antriebs des ersten Servomotors
323 und des
zweiten Servomotors
341. Die Motorsteuerung
50 ist
elektrisch mit dem ersten Servomotor
323 und dem zweiten
Servomotor
341 mittels einer elektrischen Leitung verbunden.
Die Motorsteuerung
50 empfängt von außen
Positionsverschiebungsdaten bezüglich der durch die Atmung des
Patienten verursachten Bewegung des zu behandelnden Teils des Patienten
und erzeugt das Signal zur Steuerung des Antriebs des ersten Servomotors
323 und
des zweiten Servomotors
341 basierend auf den Positionsverschiebungsdaten,
so dass die MLCs
363 dem zu behandelnden Teil des Patienten folgen
und die Strahlung kontinuierlich auf den zu behandelnden Teil aufgebracht
wird. Die von der Motorsteuerung
50 empfangenen Positionsverschiebungsdaten
bezüglich des zu behandelnden Teils des Patienten können
beispielsweise mit einer in dem
Koreanischen
Patent 0706758 der Anmelderin beschriebenen Vorrichtung
erhalten werden. Die vorliegende Erfindung liefert die Positionsverschiebungsdaten
des zu behandelnden Teils nicht selbst, so dass eine detaillierte
Beschreibung des Erhaltens der Positionsverschiebungsdaten vorliegend
nicht erfolgt und hierzu auf die genannte Patentschrift verwiesen
wird.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen
Radiotherapiegeräts 10 detailliert beschrieben.
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Die
Beschreibung bezieht sich auf den Fall, in dem ein Patient wie in
der
2 dargestellt auf dem Radiotherapiegerät
10 liegt.
Es sei angenommen, dass die Lunge des Patienten behandelt werden
soll. Die Form, in welcher die Strahlung auf den zu behandelnden
Teil des Patienten aufgebracht werden soll, wird mittels der Schablone
365 gebildet.
Da die Schablone
365 aus einem Acrylmaterial besteht, kann
die Schablone
365 einfach und schnell hergestellt werden.
Das Durchlassloch
361 wird geöffnet, die Schablone
365 in
das Durchgangsloch
361 eingesetzt und die MLCs
363 werden
in Richtung der Mitte des Durchgangslochs
361 geschoben.
Das Durchgangsloch
361 ist durch die MLCs
363 beinahe
vollständig abgeschirmt, so dass die Strahlung durch den
mittels der Schablone
365 geformten Bereich hindurchgeht,
wie in
3 dargestellt. Im Hinblick darauf bringt die Bestrahlungsvorrichtung
20 durch die
Schablone
365 Strahlung auf den zu behandelnden Teil auf.
Die aus Acrylmaterial gebildete Schablone
365 beeinflusst
die Ausbreitung der von der Bestrahlungsvor richtung
20 ausgegebenen
Strahlung nicht wesentlich, was bei der Planung der aufgebrachten
Energie und der Strahlungsdosis berücksichtigt wird. Die
den zu behandelnden Teil des Patienten betreffenden Positionsverschiebungsdaten werden
in Echtzeit in die Motorsteuerung
50 gleichzeitig mit dem
Aufbringen der Strahlung aus der Bestrahlungsvorrichtung
20 eingegeben.
Die Positionsverschiebungsdaten des zu behandelnden Teils des Patienten
werden unter Verwendung der erwähnten bekannten Vorrichtung
nach dem
Koreanischen Patent
0706758 und zuvor ermittelter Bewegungsinformationen erhalten
und in die Motorsteuerung
50 eingegeben. Die Positionsverschiebungsdaten
können auch nicht in Echtzeit in die Motorsteuerung
50 eingegeben
werden und können in die Motorsteuerung
50 entsprechend
einer vorbestimmten Zeitplanung, beispielsweise einem Behandlungsplan,
eingegeben werden. Die Motorsteuerung
50 erzeugt das Signal zur
Steuerung des Antriebs des ersten Servomotors
323 und des
zweiten Servomotors
341, um die in dem Durchlassloch
361 des
Rahmens
36 gebildete Bestrahlungsform beizubehalten, während
der Rahmen
36 kontinuierlich der Bewegung des zu behandelnden
Teils des Patienten folgt. Infolgedessen wird der zu behandelnde
Teil des Patienten kontinuierlich in beinahe der gleichen Weise
bestrahlt, als wenn der Patient nicht atmet. Die Radiotherapievorrichtung
10 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel bringt kontinuierlich
Strahlung auf den zu behandelnden Teil des Patienten auf, während
sie dem zu behandelnden Teil des Patienten folgt, so dass eine wirksame
und schnelle Radiotherapie durchgeführt wird. Des weiteren
bringt das erfindungsgemäße Radiotherapiegerät
10 keine
Strahlung auf die nicht krebskranken Bereiche des Patienten auf,
wodurch ein Nebeneffekt der Radiotherapie verringert wird. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel werden die MLCs
363 manuell
bewegt, wodurch die Herstellungskosten der Kollimatorvorrichtung
30 für
Radiotherapiezwecke verringert werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
dient die Schablone
365 der Bestimmung der Form des zu
behandelnden Teils des Patienten, wodurch der zu behandelnde Teil
des Patienten präzise definiert wird. Zwar umfasst das
Radiotherapiegerät
10 die Bestrahlungsvorrichtung
20 und
die Kollimatorvorrichtung
39 für Radiotherapiezwecke,
jedoch kann die Kollimatorvorrichtung
30 für Radiotherapiezwecke,
da sie einfach von der Bestrahlungsvorrichtung
20 lösbar
und an diese anbringbar ist, an verschiedene Bestrahlungsvorrichtungen
angebracht werden, wodurch die Flexibilität erheblich vergrößert
ist.
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Im
Folgenden werden die Spezifikation eines zur Prüfung der
Wirkung der vorliegenden Erfindung verwendeten Probenprodukts und
das Testergebnis beschrieben.
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6 ist
eine Spezifikationstabelle der Kollimatorvorrichtung 30 für
Radiotherapiezwecke. Die MLCs 363 der Kollimatorvorrichtung 30 für
Radiotherapiezwecke bestehen aus Karbonstahl, bei dem es sich um
eine Legierung aus Stahl und Kohlenstoff handelt, umfassen 50 Metalllamellen
(MLCs), welche in zwei Gruppen zu je 25 Lamellen unterteilt sind.
Jedes MLC 363 ist mit Abmessungen von 10 cm × 0,4 cm × c5
cm (Länge × Breite × Höhe) ausgebildet
und ihre maximale Bestrahlungsfläche (oder das Durchlassloch)
ist mit 10 × 10 cm2 ausgebildet.
Die Seitenfläche jedes MLC 363 ist parallel zu
einem aufgebrachten Bestrahlungsstrahl ausgerichtet. Die MLCs 363 sind
nebeneinander liegend ausgebildet, wobei jeder die gleiche nicht-lineare
Querschnittsstruktur aufweist, wie in 5 dargestellt,
um Strahlungsleckage zwischen den Lamellen zu verhindern.
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Um
die Tauglichkeit der Kollimatorvorrichtung 30 für
Radiotherapiezwecke zu prüfen, wurde Strahlung auf eine
herkömmliche Lipowitz-Legierungsabschirmung und die Kollimatorvorrichtung 30 für
Radiotherapiezwecke abgestrahlt, und die durch die Strahlung auf
Filmen erzeugten Bilder wurden verglichen. Zur Messung der Strahlenmenge
wurde ein Gafchromic EBT-Film verwendet und mittels eines Transparentscanners
gelesen.
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Co-60
wurde als die Strahlenquelle einer Vorrichtung T780 (AECL, Kanada)
verwendet, wobei es sich um eine Gammastrahlenemissionsvorrichtung
handelt. Die Dosis betrug 160,76 cGy/min. Die Entfernung (SCD) zwischen
der Strahlungsquelle und der Kollimatorvorrichtung 30 für
Radiotherapiezwecke betrug 80 cm. Die Entfernung (SFD) zwischen
der Strahlungsquelle und dem Film betrug 112 cm. Der Film wurde
unter Verwendung von Acryl fixiert. 7 ist eine
Tabelle der spezifischen Testbedingungen für die Überprüfung
der Tauglichkeit der erfindungsgemäßen Kollimatorvorrichtung 30 für
Radiotherapiezwecke.
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Drei
Tests wurden durchgeführt. Zuerst wurde Strahlung aufgebracht,
wenn sich kein Organ bewegt, wie beispielsweise bei einem Patienten
ohne Lebenszeichen. Zweitens wurde für den Fall einer tatsächlichen
Organbewegung ein Film in der vorgenannten Vorrichtung nach dem
Koreanischen Patent 0740339 installiert,
um die Bewegung des Organs basierend auf Positionsverschiebungsdaten
des Organs wiederzugeben, und es wurde Strahlung aufgebracht. Im
dritten Test wurde Strahlung während der Bewegung des Organs,
der Kollimatorvorrichtung
30 für Radiotherapiezwecke
und der Vorrichtung zum Reproduzieren der Organbewegung aufgebracht, und
die Verteilung der auf einen Film aufgebrachten Strahlung wurde
untersucht.
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Die 8A bis 10B zeigen die Ergebnisse der drei Tests. Wie
in den 8A bis 8C dargestellt,
wurde zur Bestimmung des sich nach der Radiotherapie einstellenden
Einflusses derselben auf normales Gewebe ohne Organbewegung die
Position der Platte, in welcher der Film angeordnet war, fixiert,
Strahlung wurde auf den Film aufgebracht und ein Bild erhalten.
Als Ergebnis wurde eine klare Kontur erkannt, wie sie in 8A dargestellt
ist.
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Eine
Isodosenkurve und ein Halbschattenbereich wurden aus dem sich ergebenden
Bild ermittelt, um quantitative Daten zu erhalten. Die quantitativen Daten
werden mittels dem von Verisoft hergestellten Programm PTW analysiert.
Der tatsächliche Abstand bezüglich des Halbschattenbereichs
wird durch das Ermitteln des Pixelwerts eines entsprechenden Punkts
festgestellt. Unter den Testbedingungen ist ein Pixel 0,2647857
mm. Die aus dem ersten Test erhaltene durchschnittliche optische
Dichte in horizontaler Richtung beträgt 157,3 MU. 8B zeigt
die Dosisverteilung in dem Film. Der Bereich des Halbschattens,
welcher einen Abstand zwischen einer maximalen Dosis und 90% und
20% der Isodosenkurve angibt, liegt 4,8 mm von der linken Seite
der in 8C dargestellten Isodosenkurve
sowie 4,2 mm von der rechten Seite derselben.
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Wie
in den 9A bis 9C dargestellt, wurde
durch Aufbringen von Strahlung auf den EBT-Film ein Bild erhalten,
wobei zuvor die Position der Platte, in welcher der Film angeordnet
war, um einen bestimmten Bereich entsprechend der Bewegung des Organs
und dem Signal bewegt worden war.
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Wie
in 9A ersichtlich, weist das Bild eine unscharfe
Kontur auf. Dies bedeutet, dass die Strahlung nicht in geeigneter
Weise auf einen Bereich aufgebracht wurde, der für eine
tatsächliche Behandlung vorgesehen war, und somit auch
auf normale, nicht krebskranke Bereiche eines Organs aufgebracht
wurde. Eine Isodosenkurve und ein Halbschattenbereich wurde wurden
aus dem erhaltenen Bild ermittelt, um mehr quantitative Daten zu
erhalten.
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Wenn
sich ein Ziel zusammen mit einem Bewegungssignal des Organs bewegt,
beträgt die durchschnittliche optische Dichte des Bildes
in horizontaler Richtung 158 MU. 9B zeigt
die Dosisverteilung in dem Film. Der Bereich des Halbschattens befindet
sich 10,3 mm links von der in 9C dargestellten
Isodosenkurve und 13,5 mm von der rechten Seite derselben. Im vergleich
mit dem sich nicht bewegenden Film (d. h. dem Ziel), tritt eine
Abweichung von 5,5 mm auf der linken Seite und 9,3 mm auf der rechten
Seite auf.
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Wie
in den
10A bis
10C dargestellt, wurde
die unnötige Bestrahlung von benachbartem Gewebe durch
das Durchführen der beiden Tests bestimmt. Bei diesem Test
wurden die in dem
Koreanischen
Patent 0740339 beschriebene Vorrichtung zum Reproduzieren
der Organbewegung und die Kollimatorvorrichtung
30 für
Radiotherapiezwecke zur Verringerung der Bestrahlung benachbarten
Gewebes verwendet. Da die Strahlung nicht direkt auf einen Menschen
aufgebracht wurde, wurde der Test unter Verwendung der Vorrichtung
zum Reproduzieren der Organbewegung wie in den beiden vorherigen
Tests durchgeführt.
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10A zeigt ein Bild, das durch gleichzeitiges Bewegen
der Kollimatorvorrichtung 30 für Radiotherapiezwecke
und einer Platte, an welcher ein als Ersatz für die Organbewegung
dienender Film angebracht war, und durch Aufbringen von Strahlung
erhalten wurde, wobei das Bild, wie in 8A dargestellt,
eine klare Kontur zeigte. Die durchschnittliche optische Dichte
des Bildes in horizontaler Richtung betrug 158 MU. 10B zeigt die Dosisverteilung in dem Film. Der
Bereich des Halbschattens lag 6,6 mm links von einer in 10C dargestellten Isodosenkurve und 4,2 mm rechts
von derselben. Im vergleich mit dem Fall, in welchem sich die Kollimatorvorrichtung 30 für
Radiotherapiezwecke nicht gleichzeitig bewegt, tritt eine Abweichung
von 3,8 mm auf der linken Seite und 9,3 mm auf der rechten Seite
auf. Somit wird die Behandlungsabweichung sicher verringert, wenn
die Kollimatorvorrichtung 30 für Radiotherapiezwecke
und die Bewegung des Organs zusammen verwendet werden.
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Der
Körper 32 weist die Führungsschienen 321 auf,
und der Rahmen 36 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
auf den Führungsschienen 321 gleitend verschiebbar
angebracht. Die Führungsschienen 321 müssen
jedoch nicht am Körper 32 ausgebildet sein, sondern
die Führungsschienen 321 können beispielsweise
an dem Rahmen 36 ausgebildet sein, oder der Rahmen 36 ist
nach einem anderen Aufbau in bezug auf den Körper 32 gleitend
verschiebbar.
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Die
MLCs 363 bestehen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
aus Karbonstahl oder einer Wolframlegierung. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern es können zahlreiche
verschiedene Abwandlungen der MLCs 363 zum Abschirmen der
Strahlung verwendet werden.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die MLCs 363 manuell
bewegt. Die MLCs 363 können jedoch auch automatisch
unter Verwendung eines Motors oder Getriebes bewegt werden, obwohl
dies die Herstellungskosten erhöht.
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Die
MLCs 363 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
durch die Korrelationen zwischen den benachbarten Kollimatoren und
der jeweiligen unregelmäßigen Struktur gleitend
verschiebbar. Obwohl die MLCs 363 nicht die unregelmäßige
Struktur aufweisen, können die MLCs 363 jedoch
beispielsweise einander flächig berühren, so dass
die MLCs 363 in bezug zueinander gleitend verschiebbar
sind.
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Die
Kollimatorantriebseinheit 40 weist ferner die Schablone 365 zum
Ausbilden der Form der Strahlungsdurchlassfläche auf, wobei
die Schablone 365 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
aus Acrylmaterial besteht. Die Schablone 365 kann jedoch
aus verschiedenen Materialien gebildet sein, vorausgesetzt, es handelt
sich um ein Material wie Holz, das Strahlung nicht abschirmt, und
die Schablone 365 muss nicht in der Kollimatorantriebseinheit 40 vorgesehen
sein.
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Das
Gleitelement 34 ist in die erste Richtung bewegbar mit
dem Körper 32 verbunden. Der Rahmen 36 ist
in bezug auf den Körper 32 in die zweite Richtung
bewegbar mit dem Gleitelement 34 verbunden, wobei die zweite
Richtung senkrecht zur ersten Richtung verläuft. Der erste
Servomotor 323 ist an dem Körper 32 installiert
und mit dem Gleitelement 34 antriebsmäßig
verbunden, um das Gleitelement 34 in bezug auf den Körper 32 in
die erste Richtung zu bewegen. Der zweite Servomotor 341 ist
an dem Gleitelement 34 installiert und ist mit dem Rahmen 36 antriebsmäßig
verbunden, um den Rahmen 36 in bezug auf das Gleitelement
in die zweite Richtung zu bewegen. Wie in 11 dargestellt,
ist jedoch ein Rahmen in bezug auf den Körper in eine Richtung bewegbar
gekoppelt, und ein Servomotor ist an dem Rahmen installiert und
mit dem Rahmen antriebsmäßig verbunden, um den
Rahmen in bezug auf den Körper in diese Richtung zu bewegen.
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Die
Kollimatorvorrichtung für Radiotherapiezwecke und das Radiotherapiegerät
gemäß der vorliegenden Erfindung folgen dem zu
behandelnden Teil des Patienten und bestrahlen den Behandlungsbereich
des Patienten kontinuierlich und genau, wodurch der Patient effektiv
und schnell behandelt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - KR 10-2008-0019297 [0001]
- - KR 0706758 [0009, 0042, 0044]
- - KR 0740340 [0009]
- - KR 0740339 [0049, 0055]