DE102011004224B4

DE102011004224B4 - Strahlentherapieanlage mit einem Teleskoparm

Info

Publication number: DE102011004224B4
Application number: DE102011004224A
Authority: DE
Inventors: Franz Fadler; Franz Dirauf
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2031-02-17
Also published as: US20120213332A1; CN102641131A; DE102011004224A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strahlentherapieanlage (1) mit einem Strahlentherapiemodul mit einem auskragendem Arm (2), von welchem aus ein therapeutischer Behandlungsstrahl auf ein zu bestrahlendes Objekt (11) richtbar ist. Der auskragende Arm (2) ist an einer kinematischen Steuerung derart befestigt, dass er um ein Isozentrum rotierbar ist, wodurch der therapeutische Behandlungsstrahl von verschiedenen Winkeln aus auf das Isozentrum richtbar ist. Weiterhin umfasst die Strahlentherapieanlage eine Röntgenbildgebungsvorrichtung mit mindestens einer Röntgenquelle (18) und einem Röntgendetektor (8), wobei die Röntgenquelle (18) als Eintank-Röntgengenerator ausgebildet und in dem auskragenden Arm (2) derart angeordnet ist, so dass eine Röntgenstrahlung (12) in Richtung des therapeutischen Behandlungsstrahls ausrichtbar ist. Ein erster Teleskoparm (13) mit einem ersten (14) und einem zweiten Ende (15) ist an dem ersten Ende (14) rotierbar an dem auskragenden Arm (2) angeordnet. An dem zweiten Ende (15) des ersten Teleskoparms (13) ist der Röntgendetektor (8) derart angeordnet, dass ein diagnostisches Röntgenbild von dem Objekt (11), beispielsweise von einem Patienten, anfertigbar ist. Vorteilhaft daran ist, dass nach der Durchführung einer oder mehrerer Röntgenaufnahmen der erste Teleskoparm (13) mit dem angeordneten Röntgendetektor (8) durch die Veränderbarkeit der Teleskoparmlänge von der Aufnahmeposition wegbewegt und beispielsweise in eine Parkstellung gebracht werden kann, so dass der untersuchte Patient (11) für das medizinische Assistenzpersonal frei zugänglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahlentherapieanlage mit einem therapeutischen Strahlentherapiemodul und mindestens einem diagnostischen Röntgenbildgebungsmodul. Derartige Strahlentherapieanlagen werden vornehmlich zur Behandlung von Tumoren eingesetzt.
Die Verwendung von Strahlung zur Zerstörung erkrankten Gewebes ist eine weitverbreitete Methode der therapeutischen Medizin. Dazu werden Anlagen eingesetzt, welche hochenergetische, elektromagnetische Strahlung (Röntgenstrahlung, Gammastrahlung) oder eine Partikelstrahlung (Elektronen, Protonen, Kohlenstoffionen) zum Einsatz bringen. Die bei der Strahlentherapie verwendete Strahlung liegt typischerweise im Megavolt(MV)-Energiebereich. Im Zuge einer Strahlentherapie ist eine präzise Positionierung des Patienten erforderlich um sicherzustellen, dass die zu bestrahlende Körperregion, insbesondere ein zu bestrahlender Tumor, einer hinreichend hohen Strahlendosis ausgesetzt ist, gleichzeitig aber gesundes Gewebe des Patienten möglichst wenig geschädigt wird. Zum Zweck der Positionierung wird üblicherweise während der Behandlung in regelmäßigen Zeitabständen eine Lokalisierung des zu bestrahlenden Körperbereichs im Körper des Patienten vorgenommen. Diese erfolgt im Allgemeinen mittels bildgebender Röntgenverfahren mit einer Strahlung im Kilovolt(kV)-Energiebereich, insbesondere mittels Computertomographie. Um eine Fehlpositionierung des Patienten zu vermeiden, wird eine derartige Untersuchung bevorzugt direkt in der Bestrahlungsposition vorgenommen.
Bei Bestrahlungsbehandlungen mit Bestrahlung aus verschiedenen Richtungen ist es wichtig, dass der Behandlungsstrahl für jede der Richtungen den Tumor trifft. Die Strahlen sollten sich in einem Punkt, der im Bereich des zu bestrahlenden Gewebes liegt, schneiden. Dieser Punkt wird Isozentrum genannt und stellt den Schnittpunkt der mit verschiedenen Bestrahlungspositionen korrespondieren Strahlen dar.
Aus der Patentschrift US 7 657 304 B2 ist Strahlentherapieanlage mit einer drehbaren Gantry und einer bildgebenden Vorrichtung bekannt. Die bildgebende Vorrichtung umfasst einen Röntgendetektor, der an einem Teleskoparm befestigt ist, dessen Erstreckung in Längsrichtung durch ein Zurück- oder Zusammenklappen einzelner Segmente des Teleskoparms erfolgt.
Die Schrift US 4 578 806 A beschreibt eine Röntgenbildgebungsvorrichtung, bei der Strahlenquelle und -detektor jewils an einem Teleskoparm befestigt sind, wobei die beiden Teleskoparme über ein rotierendes Verbindungselement gekoppelt sind.
In der nachveröffentlichten Schrift DE 10 2010 034 101 A1 wird eine auf dem Prinzip der In-Line-Bildgebung beruhende und mit einer kV-Bildgebungsvorrichtung ausgestattete Strahlentherapieanlage offenbart, die eine Bewegung der Strahlereinheit in fünf Freiheitsgraden ermöglicht. In-Line-Bildgebung, die auch als In-Beam-Bildgebung bezeichnet wird, bedeutet, dass über die Strahlereinheit eine Strahlung erzeugbar ist, die für diagnostische Zwecke verwendbar ist und mittels eines Detektors nach Durchdringung des Objektes detektiert wird. Auf diese Weise sind therapeutischer und diagnostischer Strahl im Wesentlichen parallel und werden aus derselben Quelle gespeist. Weiterhin kann die Quelle für niederenergetische Strahlung (kV-Bereich) angepasst werden, indem beispielsweise anstelle einem Wolfram-Target ein Kohlenstoff-Target verwendet wird. Diese Vorgehensweise ist auch in der Schrift „In-Line kView Imaging” der Siemens AG beschrieben.
1 zeigt eine Strahlentherapieanlage mit Röntgenbildgebungsmodulen gemäß Stand der Technik, die eine In-Line-Bildgebung ermöglicht. An einem auskragenden Arm 2 ist ein Strahlerkopf 3 angeordnet, über den sowohl ein therapeutischer MV-Strahl, als auch ein diagnostischer kV-Strahl erzeugbar sind. An dem auskragenden Arm 2 ist ein als C-Bogen ausgeführter Haltearm 4 angebracht, der ein erstes Gelenk 5 umfasst, an welchem sich ein Gelenkarmabschnitt 6 anschließt. Der Gelenkarmabschnitt 6 ist mit einem zweiten Gelenk 7 verbunden, an dem ein Röntgendetektor 8 zur Detektion der von dem Strahlerkopf 3 emittierten kV-Strahlen angeordnet ist. Das zweite Gelenk 7 ermöglicht die Kippung des Röntgendetektors 8. Der auskragende Arm 2 ist an einer kinematischen Vorrichtung 9 angeordnet, die eine Bewegung des Strahlerkopfes 3 in fünf Freiheitsgraden ermöglicht.
Gemäß einer Weiterbildung der In-Line-Bildgebung wird anstelle eines parallelen diagnostischen Strahls ein antiparalleler Strahl verwendet. An der Stelle des Röntgendetektors tritt ein Röntgenstrahler. Der zur Detektion der diagnostischen Röntgenstrahlen erforderliche Röntgendetektor wird im Bereich des Austritts der therapeutischen Strahlen angeordnet. Diese Bildgebung ist unter dem Begriff der Inverse-In-Line-Bildgebung oder Inverse-In-Beam-Bildgebung bekannt. Nach Durchführung der diagnostischen Bestrahlung wird der Röntgendetektor aus dem Strahlengang wieder entfernt, indem er beispielsweise weggeklappt wird.
Nachteilig an dieser Ausführungsform einer Strahlentherapieanlage ist, dass ein auf einem Patiententisch gelagerter Patient nur von einer Seite des Patiententisches für das medizinische Assistenzpersonal frei zugänglich ist, während die Zugänglichkeit von der anderen Seite des Patiententisches durch den Haltearm mit dem angeordneten Röntgenbildgebungsmodul stark eingeschränkt ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil zu überwinden und eine verbesserte Strahlentherapieanlage anzugeben.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Strahlentherapieanlage nach einem der unabhängigen Patentansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung beansprucht eine Strahlentherapieanlage mit einem Strahlentherapiemodul mit einem auskragenden Arm, von welchem aus ein therapeutischer Behandlungsstrahl auf ein zu bestrahlendes Objekt richtbar ist. Der auskragende Arm ist an einer kinematischen Steuerung derart befestigt, dass er um ein Isozentrum rotierbar ist, wodurch der therapeutische Behandlungsstrahl von verschiedenen Winkeln aus auf das Isozentrum richtbar ist. Weiterhin umfasst die Strahlentherapieanlage eine Röntgenbildgebungsvorrichtung mit mindestens einer Röntgenquelle und einem Röntgendetektor, wobei die Röntgenquelle in dem auskragenden Arm derart angeordnet ist, so dass eine Röntgenstrahlung in Richtung des therapeutischen Behandlungsstrahls ausrichtbar ist. Ein erster Teleskoparm mit einem ersten und einem zweiten Ende ist an dem ersten Ende rotierbar an dem auskragenden Arm angeordnet. An dem zweiten Ende des ersten Teleskoparms ist der Röntgendetektor derart angeordnet, dass ein diagnostisches Röntgenbild von dem Objekt, beispielsweise von einem Patienten, anfertigbar ist. Vorteilhaft daran ist, dass nach der Durchführung einer oder mehrerer Röntgenaufnahmen der erste Teleskoparm mit dem angeordneten Röntgendetektor durch die Veränderbarkeit der Teleskoparmlänge von der Aufnahmeposition wegbewegt und beispielsweise in eine Parkstellung gebracht werden kann, so dass der untersuchte Patient für das medizinische Assistenzpersonal frei zugänglich ist.
Die Erfindung beansprucht weiterhin eine Strahlentherapieanlage mit einem Strahlentherapiemodul mit einem auskragenden Arm, von welchem aus ein therapeutischer Behandlungsstrahl auf ein zu bestrahlendes Objekt richtbar ist. Der auskragende Arm ist an einer kinematischen Steuerung derart befestigt, dass er um ein Isozentrum rotierbar ist, wodurch der therapeutische Behandlungsstrahl von verschiedenen Winkeln aus auf das Isozentrum richtbar ist. Weiterhin umfasst die Strahlentherapieanlage eine Röntgenbildgebungsvorrichtung mit einer Röntgenquelle und einem Röntgendetektor, wobei der Röntgendetektor an dem auskragenden Arm beweglich angeordnet und in einen Auslassbereich des therapeutischen Behandlungsstrahls einschwenkbar ist. Ein erster Teleskoparm mit einem ersten und einem zweiten Ende ist an dem ersten Ende rotierbar an dem auskragenden Arm angeordnet. An dem zweiten Ende des Teleskoparms ist die Röntgenquelle derart angeordnet, dass ein diagnostisches Röntgenbild von dem Objekt, beispielsweise von einem Patienten, anfertigbar ist, wenn der Röntgendetektor in den Auslassbereich des Behandlungsstrahls eingeschwenkt ist. Damit ist der Teleskoparm in vorteilhafter Weise auch bei bekannten Strahlentherapieanlagen mit Röntgenvorrichtungen mit einer Inverse-In-Line-Bildgebung oder Inverse-In-Beam-Bildgebung anwendbar.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann der erste Teleskoparm aus mindestens zwei Armgliedern bestehen, die durch Gelenke miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird eine Schwenkung von einem oder mehreren Armgliedern ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform kann der erste Teleskoparm in der Länge veränderbar sein.
Weiterhin kann der erste Teleskoparm um eine erste Achse, die senkrecht zu einem ersten Befestigungspunkt des ersten Teleskoparms an dem auskragenden Arm steht, rotierbar sein. Dadurch wird ermöglicht, dass die an dem ersten Teleskoparm angeordnete Röntgenbildgebungskomponente so positioniert werden kann, dass ein diagnostisches Röntgenbild von dem Objekt anfertigbar ist.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen:
1: eine Strahlentherapieanlage mit Röntgenbildgebungsmodulen gemäß dem Stand der Technik,
2: eine Strahlentherapieanlage mit einem ersten Teleskoparm mit angeordnetem Röntgendetektor,
3: eine Strahlentherapieanlage mit einem ersten Teleskoparm mit angeordnetem Röntgenstrahler,
4: eine Strahlentherapieanlage mit einem ersten und einem zweiten Teleskoparm.
In 2 ist eine Strahlentherapieanlage mit einem ersten Teleskoparm mit angeordnetem Röntgendetektor dargestellt. Die Strahlentherapieanlage 1 umfasst ein Strahlentherapiemodul mit einem auskragenden Arm 2, in dem sich (hier nicht sichtbar) zumindest teilweise die Strahlenquelle für einen (hier nicht sichtbaren) therapeutischen Behandlungsstrahl befindet. Der therapeutische Behandlungsstrahl ist während einer Behandlungssitzung auf ein auf einer Patientenliege 10 gelagertes Objekt 11, hier einen Patienten, richtbar. Der auskragende Arm 2 ist an einer nicht gezeigten kinematischen Steuerung derart befestigt, dass er um ein Isozentrum rotierbar ist, wodurch der therapeutische Behandlungsstrahl von verschiedenen Winkeln aus auf das Isozentrum richtbar ist. Weiterhin umfasst die Strahlentherapieanlage 1 eine Röntgenbildgebungsvorrichtung, deren Röntgenquelle als Eintank-Röntgengenerator ausgebildet ist und eine Röntgenstrahlung 12 erzeugt. Die Röntgenquelle ist in dem auskragenden Arm 2 angeordnet in der 2 nicht dargestellt. An dem auskragenden Arm 2 ist ein in der Länge veränderbarer erster Teleskoparm 13 angeordnet und weist ein erstes 14 und ein zweites Ende 15 auf. Der erste Teleskoparm 13 ist an einem ersten Befestigungspunkt 16 rotierbar um eine erste Rotationsachse 17 an dem auskragenden Arm 2 angeordnet. Die erste Rotationsachse 17 steht dabei senkrecht zu dem ersten Befestigungspunkt 16. Ein Röntgendetektor 8 der Röntgenbildgebungsvorrichtung ist an dem zweiten Ende 15 des ersten Teleskoparms 13 derart angeordnet, dass ein diagnostisches Röntgenbild von dem Objekt 11 anfertigbar ist. Über diese Anordnung der Röntgenquelle und des Röntgendetektors 8 ist eine Inline-Bildgebung möglich. Nach der Durchführung einer oder mehrerer Röntgenaufnahmen kann der erste Teleskoparm 13 mit dem angeordneten Röntgendetektor 8 durch die Veränderbarkeit der Länge des Teleskoparms 13 von der Aufnahmeposition wegbewegt und beispielsweise in eine Parkstellung gebracht werden, so dass der untersuchte Patient für das medizinische Assistenzpersonal frei zugänglich ist.
In 3 ist eine Strahlentherapieanlage mit einem ersten Teleskoparm mit angeordnetem Röntgenstrahler dargestellt. Die Strahlentherapieanlage 1 umfasst ein Strahlentherapiemodul mit einem auskragenden Arm 2, in dem sich (hier nicht sichtbar) zumindest teilweise die Strahlenquelle für einen (hier nicht sichtbaren) therapeutischen Behandlungsstrahl befindet. Der therapeutische Behandlungsstrahl ist während einer Behandlungssitzung auf ein auf einer Patientenliege 10 gelagertes Objekt 11, hier einen Patienten, richtbar. Der auskragende Arm 2 ist an einer nicht gezeigten kinematischen Steuerung derart befestigt, dass er um ein Isozentrum rotierbar ist, wodurch der therapeutische Behandlungsstrahl von verschiedenen Winkeln aus auf das Isozentrum richtbar ist. Weiterhin umfasst die Strahlentherapieanlage 1 eine Röntgenbildgebungsvorrichtung, wobei ein Röntgendetektor 8 an dem auskragenden Arm 2 beweglich angeordnet und in einen Auslassbereich des therapeutischen Behandlungsstrahls eingeschwenkt ist. An dem auskragenden Arm 2 ist ein in der Länge veränderbarer erster Teleskoparm 13 angeordnet und weist ein erstes 14 und ein zweites Ende 15 auf. Der erste Teleskoparm 13 ist an einem ersten Befestigungspunkt 16 rotierbar um eine erste Rotationsachse 17 an dem auskragenden Arm 2 angeordnet. Die erste Rotationsachse 17 steht dabei senkrecht zu dem ersten Befestigungspunkt 16. Eine Röntgenquelle 18 der Röntgenbildgebungsvorrichtung, die eine Röntgenstrahlung 12 erzeugt, ist an dem zweiten Ende 15 des ersten Teleskoparms 13 derart angeordnet, dass ein diagnostisches Röntgenbild von dem Objekt 11 anfertigbar ist, wenn der Röntgendetektor 8 in den Auslassbereich des Behandlungsstrahls eingeschwenkt ist.
In 4 ist eine Strahlentherapieanlage mit einem ersten und einem zweiten Teleskoparm dargestellt. Die Strahlentherapieanlage 1 umfasst ein Strahlentherapiemodul mit einem auskragenden Arm 2, in dem sich (hier nicht sichtbar) zumindest teilweise die Strahlenquelle für einen (hier nicht sichtbaren) therapeutischen Behandlungsstrahl befindet. Der therapeutische Behandlungsstrahl ist während einer Behandlungssitzung auf ein auf einer Patientenliege 10 gelagertes Objekt 11, hier einen Patienten, richtbar. Der auskragende Arm 2 ist an einer nicht gezeigten kinematischen Steuerung derart befestigt, dass er um ein Isozentrum rotierbar ist, wodurch der therapeutische Behandlungsstrahl von verschiedenen Winkeln aus auf das Isozentrum richtbar ist. An einem Basisträger 19 ist ein Verbindungselement 20 an einem zweiten Befestigungspunkt 21 angeordnet. Das Verbindungselement 20 ist um eine zweite Rotationsachse 22, die senkrecht zu dem zweiten Befestigungspunkt 21 steht, rotierbar. An dem Verbindungselement 20 sind ein in der Länge veränderbarer erster 23 und ein in der Länge veränderbarer zweiter Teleskoparm 24 angeordnet. Weiterhin umfasst die Strahlentherapieanlage 1 eine Röntgenbildgebungsvorrichtung mit einem Röntgendetektor 8 und einer Röntgenquelle 18, die eine Röntgenstrahlung 12 erzeugt. An dem dem Verbindungselement 20 abgewandten Ende des ersten Teleskoparms 23 ist der Röntgendetektor 8, und an dem dem Verbindungselement 20 abgewandten Ende des zweiten Teleskoparms 24 die Röntgenquelle 18 angeordnet. Der Röntgendetektor 8 und die Röntgenquelle 18 sind derart positionierbar, dass ein diagnostisches Röntgenbild von dem Objekt 11 anfertigbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Stahlentherapieanlage
2: auskragender Arm
3: Strahlerkopf
4: Haltearm
5: erstes Gelenk
6: Gelenkarmabschnitt
7: zweites Gelenk
8: Röntgendetektor
9: kinematische Vorrichtung
10: Patientenliege
11: Objekt
12: Röntgenstrahlung
13: erster Teleskoparm
14: erstes Ende des ersten Teleskoparms
15: zweites Ende des ersten Teleskoparms
16: erster Befestigungspunkt
17: erste Rotationsachse
18: Röntgenquelle
19: Basisträger
20: Verbindungselement
21: zweiter Befestigungspunkt
22: zweite Rotationsachse
23: erster Teleskoparm (weitere Ausgestaltung)
24: zweiter Teleskoparm

Claims

Strahlentherapieanlage (1) mit – einem Strahlentherapiemodul mit einem auskragendem Arm (2), von welchem aus ein therapeutischer Behandlungsstrahl auf ein zu bestrahlendes Objekt (11) richtbar ist und welcher an einer kinematischen Steuerung derart befestigt ist, dass der auskragende Arm (2) um ein Isozentrum rotierbar ist, wodurch der therapeutische Behandlungsstrahl von verschiedenen Winkeln aus auf das Isozentrum richtbar ist, und – einer Röntgenbildgebungsvorrichtung mit mindestens einer Röntgenquelle (18) und einem Röntgendetektor (8), wobei die Röntgenquelle (18) in dem auskragenden Arm (2) angeordnet ist, so dass eine Röntgenstrahlung (12) in Richtung des therapeutischen Behandlungsstrahls ausrichtbar ist, gekennzeichnet durch: – einen ersten Teleskoparm (13) mit einem ersten (14) und einem zweiten Ende (15), der an dem ersten Ende (14) rotierbar an dem auskragenden Arm (2) angeordnet ist und an dessen zweitem Ende (15) der Röntgendetektor (8) derart angeordnet ist, dass ein diagnostisches Röntgenbild von dem Objekt (11) anfertigbar ist.
Strahlentherapieanlage (1) mit – einem Strahlentherapiemodul mit einem auskragendem Arm (2), von welchem aus ein therapeutischer Behandlungsstrahl auf ein zu bestrahlendes Objekt (11) richtbar ist und welcher an einer kinematischen Steuerung derart befestigt ist, dass der auskragende Arm (2) um ein Isozentrum rotierbar ist, wodurch der therapeutische Behandlungsstrahl von verschiedenen Winkeln aus auf das Isozentrum richtbar ist, und – einer Röntgenbildgebungsvorrichtung mit einer Röntgenquelle (18) und einem Röntgendetektor (8), wobei der Röntgendetektor (8) an dem auskragenden Arm (2) beweglich angeordnet und in einen Auslassbereich des therapeutischen Behandlungsstrahls einschwenkbar ist, gekennzeichnet durch: – einen ersten Teleskoparm (13) mit einem ersten (14) und einem zweiten Ende (15), der an dem ersten Ende (14) rotierbar an dem auskragenden Arm (2) angeordnet ist und an dessen zweiten Ende (15) die Röntgenquelle (18) derart angeordnet ist, dass ein diagnostisches Röntgenbild von dem Objekt (11) anfertigbar ist, wenn der Röntgendetektor (8) in den Auslassbereich des Behandlungsstrahls eingeschwenkt ist.
Strahlentherapieanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teleskoparm (13) aus mindestens zwei Armgliedern besteht, die durch Gelenke miteinander verbunden sind.
Strahlentherapieanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teleskoparm (13) in der Länge veränderbar ist.
Strahlentherapieanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teleskoparm (13) um eine erste Achse (17), die senkrecht zu einem ersten Befestigungspunkt (16) des ersten Teleskoparms (13) an dem auskragenden Arm (2) steht, rotierbar ist.