DE20009714U1

DE20009714U1 - Phantomkörper einer Abgleichseinrichtung eines Bestrahlungsplanungssystems

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Publication number: DE20009714U1
Application number: DE20009714U
Authority: DE
Original assignee: PANDIKOW BJOERN
Current assignee: PANDIKOW BJOERN
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2001-10-11
Anticipated expiration: 2010-05-31

Description

26.05.2000

Phantomkörper einer Abaleichseinrichtung eines Bestrahlungsplanungssystems

Die Erfindung betrifft einen Phantomkörper einer Abgleicheinrichtung eines Bestrahlungsplanungssystems, aus einem Werkstoff vorbestimmter erster körperäquivalenter Dichte, mit mindestens einem Volumenbereich, der eine von der ersten Dichte abweichende zweite körperäquivalente Dichte aufweist, und mit einer dem Volumenbereich zugeordneten Meßstelle, an der ein strahlungssensibler Sensor anbringbar ist.

In der modernen Strahlentherapie wird mit einer Kombination aus Bildgebungsgerät, Rechenanlage und Bestrahlungsgerät gearbeitet. Die Bildgebungsgeräte sind zum Beispiel Computertomographen, Kernspintomographen, Ultraschalldetektoren oder ähnliche. Diese ermitteln Daten, die von Körperstrukturen abgeleitet sind. Die Daten werden an eine Rechenanlage übergeben. Dort werden Bilder aus den Daten errechnet. Den einzelnen darstellbaren Köperstrukturen werden zudem Dichten zugeordnet. Alle Daten werden an ein Bestrahlungsplanungsprogramm weiter gegeben. Dieses berechnet anhand dieser Daten die Intensitätsverteilung einer vorgegebenen Einstrahlung. Dabei 5 wird den Dichten jeweils ein Absorptionsverhalten zugeordnet. Durch Bestrahlungssimulationen und/oder Bestrahlungsvorgaben

läßt sich eine möglichst optimale Strahlentherapie ermitteln. Mit den ermittelten Daten für die Strahlentherapie wird dann das Bestrahlungsgerät eingestellt.

Ein Computertomograph macht Querschnitts- bzw. Schichtaufnahmen von Körpern oder Körperteilen. Dazu wird der Körper bzw. das Körperteil durchleuchtet. Es ergeben sich Daten der Querschnittsaufnahmen in Form von Grauwertmatrizen. Diese Daten werden an eine Rechenanlage weitergegeben. Auf der Rechenanlage läuft ein Bildgebungsprogramm. Die Grauwertmatrizen werden von dem Bildgebungsprogramm in ein Bild und/oder in mehrere Bilder umgerechnet.

Dabei werden den Grauwertmatrizen Körperstrukturen mit bestimmter Dichte zugeordnet. Den Dichten werden zur besseren Darstellung auf einem Bildschirm und/oder Film Grauwerte zugeordnet. Die Dichtebezirke sind durch die Grauwerte scharf von einander unterscheidbar. Daher lassen sie sich gut erkennen .

Die Bild- und Dichtedaten werden an ein Bestrahlungsplanungsprogramm übergeben. Das Bestrahlungsplanungsprogramm läuft auf einer Rechenanlage, z.B. einem Bestrahlungsplanungsrechner. In dem Programm wird diesen Dichtedaten ein bestimmtes Absorptionsverhalten bezüglich einfallender Strahlung zugeordnet. Das Bestrahlungsplanungsprogramm berechnet anhand des Absorptionsverhaltens des Körpers unterschiedliche Intensitätsverteilungen für unterschiedliche Strahlungsparameter einer in den Körper eindringenden Strahlung.

Mit einer Bestrahlungsplanung läßt sich festlegen, wie für eine Strahlenbehandlung benötigte Bestrahlungsfelder auszusehen haben. Die Behandlung ist gegen Tumore im Körperinneren gerichtet. Bei der Behandlung solcher Tumore wird in der Strahlentherapie vorzugsweise ionisierende Strahlung eingesetzt. Die Energie der einzusetzenden ionisierenden Strahlung

wird von dem Bestrahlungsplanungsprogramm ermittelt. Je nach Bestrahlungstiefe und zu durchdringendem Körpergewebe wird unterschiedlich energiereiche Strahlung benötigt.

Die von dem Bestrahlungsplanungsprogrannm errechneten Bestrahlungsparameter werden dann an das Bestrahlungsgerät übermittelt, zum Beispiel an einen Linearbeschleuniger. Die Parameter werden entweder rechnergestützt übermittelt oder sie werden von Hand eingestellt. Das Bestrahlungsgerät wird eingeschaltet und der Patient wird bestrahlt.

Bei derartigen Kombinationen verschiedener Geräte und zahlreichen rechnergestützten Zwischenschritten sind durch elektronische, mechanische, programmtechnische und menschliehe Einflüsse vielfältige Fehlerquellen vorhanden. Um die Auswirkung solcher Fehler zu minimieren, ist eine aufwendige Qualitätssicherung notwendig. Für eine Qualitätssicherung werden die von den Bildgebungsgeräten und Bestrahlungsplanungsprogrammen gelieferten Daten mit Hilfe von Phantomkör-0 pern abgeglichen.

Ein Phantomkörper mit den eingangs genannten Merkmalen ist der sogenannte Alderson-Phantomkörper. Dieser Phantomkörper ist ein anatomisch nachgebauter menschlicher Körper. Ein-5 zelne Organe sind sowohl in der Dichte als auch in ihrem Absorptionsverhalten bezüglich angewendeter Strahlung nachgebildet. Der Alderson-Phantomkörper besteht aus Kunststoffen unterschiedlicher Dichte.

0 Um Messungen mit dem Alderson-Phantomkörper durchführen zu können, ist er senkrecht zur Körperachse scheibenweise aufgebaut. Es kann eine Filmdosimetriemessung durchgeführt werden. Ein anderes Verfahren bestückt zu vermessende Volumenbereiche von Organnachbildungen mit strahlungsempfindli-5 chen Meßsensoren. Diese, zumeist so genannte TLDs, werden dazu in die Scheiben eingebracht. Die einzelnen Scheiben werden

durch endseitig der ersten und der letzten Scheibe angebrachte Haltevorrichtungen und diese Haltevorrichtungen verbindende Elemente zu einer festen Form zusammengedrückt.

Nach der Bestrahlung werden die im Alderson-Phantomkörper eingebrachten Meßsensoren wieder entfernt. Bei der Verwendung von TLDs ist dies zur Auswertung notwendig. Die Auswertung der TLDs erfolgt durch optische Hilfsmittel. Je nach eingestrahlter Dosis geben die TLD's Licht mit einer bestimmten Intensität ab. Dies wird gemessen. In Abhängigkeit vom zeitlichen Abstand zur Bestrahlung und der gemessenen Intensität des Lichtes wird auf die eingestrahlte Dosis zurückgerechnet. Jedes TLD ist einzeln zu vermessen. Die Auswertung nimmt durch die Anzahl der TLDs eine längere Zeit in Anspruch.

Bei den vorbeschriebenen Verfahren stehen die Daten erst mit einer relativ großen Verzögerung für den Abgleich mit einer Modellrechnung zur Verfügung. Die Verfahren sind zudem durch konstruktionsbedingte Ungenauigkeiten gekennzeichnet. Insgesamt zeigt sich, daß der Alderson-Phantomkörper zeitaufwendig und kompliziert zu handhaben ist. Die bei einer Messung anfallende Datenmenge ist aufgrund seiner komplexen Struktur umfangreich. Die Auswertung ist daher aufwendig und zeitintensiv.

Die DE 31 45 262 offenbart einen Feststoffphantomkörper konstanter Dichte aus körperäquivalentem Kunststoff. Dieser besteht zum Beispiel aus Acrylglas. Er ist so präpariert, daß in sein Inneres ein Strahlungsdetektor eingeführt und bewegt werden kann. Die an diesem Phantomkörper gemessenen Daten der Intensitätsverteilung einer eingestrahlten ionisierenden Strahlung beziehen sich auf einen Phantomkörper, der über sein gesamtes Volumen eine konstante Dichteverteilung aufweist.

Die US-PS 5,627,3 67 offenbart ein Verfahren zur Messung der Verteilungsintensität radioaktiver Strahlung. Dazu wird in einen Flüssigkeitsphantomkörper ein Meßsenor eingebracht. Der Flüssigkeitsphantomkörper besteht aus einem rechteckigen Gefäß, das mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Die Flüssigkeit ist der Körperdichte äquivalent. Der Meßsensor ist über eine Motorsteuerung beweglich. Dieser Meßsensor liefert eine Intensitätsverteilung der Strahlung in einem homogenen Medium.

Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Phantomkörper mit den eingangs genannten Merkmalen bereitzustellen, der einen vereinfachten Aufbau von Volumenbereichen unterschiedlicher Dichte aufweist und zudem eine einfache Meßdatenerfassung und -auswertung ermöglicht.

Diese vorgenannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der die zweite Dichte aufweisende Volumenbereich als Ausnehmung ausgebildet ist, in die ein die zweite Dichte aufweisender Probekörper auswechselbar eingesetzt ist, daß die Meßstelle durch eine außen offene Bohrung zugänglich ist, und daß der Sensor einen elektrischen Meßwert liefert.

Der Erfindung liegt die Voraussetzung zugrunde, daß die Ausbildung des die zweite Dichte aufweisenden Volumenbereichs 5 diesen Bereich scharf gegenüber dem Phantomkörper abgrenzt.

Bei einer entsprechenden Ausgestaltung läßt sich so eine scharfe Grenze zwischen den beiden Dichten erreichen. Damit kann die Auflösungsgenauigkeit eines Bildgebungsgerätes ohne großen Aufwand schnell abgeschätzt werden.
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Die Geometrien des Phantomkörpers sind stark vereinfacht. Die Daten des Phantomkörpers sind bekannt. Dies ermöglicht eine vereinfachte und schnelle Kontrolle von Meßdaten. Daher lassen sich die von dem Bildgebungfsgerät ermittelten 5 Daten und die daraus umgerechneten Bilder sehr schnell gegenüber der Realität vergleichen und gegebenenfalls korrigieren.

Dies ermöglicht es, die Abbildungsgenauigkeit der Volumenbereiche unterschiedlicher Dichte und die Zuordnungsgenauigkeit der Dichte zu den Volumenbereichen schnell und effizient zu überprüfen. Der einfache geometrische Aufbau des Phantomkörpers mit der darin eingebrachten Ausnehmung und dem darin eingesetzten Probekörper verringert den Berechnungsaufwand für die Bilder aus den ermittelten Daten. Dies vereinfacht und beschleunigt die Auswertung.

Es ist von Vorteil, in die Ausnehmung einen die zweite Dichte aufweisenden Probekörper auswechselbar einsetzen zu können. Der Vorteil ist, daß eine Ausnehmung mit Probekörpern jeweils unterschiedlicher Dichte bestückbar ist. Dies ermöglicht es, bei einer feststehenden geometrischen Einspannung mehrere Probeaufnahmen desselben Phantomkörpers mit Probekörpern unterschiedlicher Dichte durchzuführen. Die jeweiligen Meßergebnisse sind schnell miteinander zu vergleichen und auf ihre Plausibilität hin zu überprüfen. Das hat den Vorteil, daß sowohl die den Meßdaten zugrundeliegende Vergleichsdatenbank, als auch der die Daten umrechnende Algorithmus auf ihre Plausibilität hin überprüfbar sind.

Bei einer anschließenden Bestrahlungrsplanung verkürzt der vereinfachte geometrische Aufbau die Berechnung der Bestrahlungsplanungsdaten. Die Intensitätsverläufe der einzustrahlenden Strahlung für unterschiedliche Probekörper und unterschiedliche Strahlungsenergien lassen sich schnell erstellen. So läßt sich eine berechneter Strahlenplan über die gemessene Größenordnung der tatsächlich eingestrahlten Strah-0 lendosi, bei einmaligem Aufbau des Phantomkörpers für mehrere unterschiedlich absorbierende Probekörper schnell kontrollieren. Hierdurch ist eine schnelle Plausibilitätsprüfung des berechneten Modells durch die eingehenden Meßdaten möglich.

5 Die dem Volumenbereich mit der zweiten Dichte zugeordnete Meßstelle ist am einfachsten zugänglich, wenn der Phantom-

körper eine von außen offene Bohrung zur Meßstelle aufweist. Dies hat auch den Vorteil, daß die Intensitäts-/Dosisverteilung über die gesamte Strecke der Bohrung gemessen werden kann. Durch einfaches Einführen kann der Sensor relativ schnell zu mehreren Meßstellen verbracht werden. Ist die Bohrung eine Sackbohrung, so kann die Begrenzung als Meßanschlag dienen. All dies vereinfacht und beschleunicft den Meßvorgang.

Der Sensor liefert elektrische Meßwerte direkt. Diese sind der eingehenden Strahlung direkt proportional. Die Meßwerte stehen schnell für die Auswertung zur Verfügung. Bei einer entsprechenden Auswahl des Sensors ist dies sogar in Quasi-Echtzeit möglich. Quasi-Echtzeit heißt hierbei, daß die Daten, die zur Auswertung benötigt werden, innerhalb von MiI-lisekunden ermittelt und auswertbar angezeigt werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die Ausnehmung nach außen offen und der Probekörper von außen einsetzbar ist. Das hat den Vorteil, daß Probekörper unterschiedlicher Dichte relativ einfach und schnell ausgetauscht werden können. Dies erleichtert auch die Meßdatenerfassung, sowohl bei dem Bildgebungsschritt, als auch später bei der Kontrolle der errechneten Daten der Strahlentherapie. Es ermöglicht eine schnelle Variation der Dichteverteilung des Phantomkörpers, ohne diesen dazu neu positionieren oder umbauen zu müssen. Der Sensor kann an seiner Meßstelle bleiben. Dies ermöglicht mehrere Probekörpervermessungen und Vergleiche bei einem Versuchsaufbau. Dies erhöht die Genauigkeit der Qualitätskontrolle. Der Messaufwand bleibt gering.

Eine spezielle vorteilhafte Ausgestaltung des Phantomkörpers kann sein, daß die Ausnehmung den Phantomkörper durchgreifend ausgeführt ist und der Probekörper von beiden Seiten einsetzbar ist. Dies hat den Vorteil, daß von einer 5 Seite des Phantomkörpers in die Bohrung der Meßsensor und von der anderen Seite in die Ausnehmung der Probekörper einführ-

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bar ist. Der Meßsensor ist im allgemeinen mit einem den Meßwert übertragenden Kabel und/oder einem den Meßsensor führenden Element versehen. Das Kabel und/oder das Element können beim Auswechseln des Probekörpers stören. Bei der vorbeschriebenen Ausbildung des Phantomkörpers kann der Probekörper nun von der Seite eingesetzt werden, wo sein Einsetzen nicht gestört ist. Es wird die Gefahr verringert, durch Kontakt mit dem Kabel/Element den Sensor innerhalb der Bohrung zu verschieben. Dies erleichtert und beschleunigt die Durchführung der Meßreihen mit verschiedenen Probekörpern.

Vorteilhaft ist es, wenn die durch den Phantomkörper ausgeführte Ausnehmung eine zylindrische Hohlbohrung ist, die von dem Probekörper ausgefüllt ist. Der Vorteil ist, das sich das Durchrechnen und Durchmessen wegen der relativ einfachen geometrischen Struktur schnell durchführen läßt, insbesondere wenn der Probekörper ein Kreiszylinder ist.

Dies beschleunigt die bildhafte Darstellung des gemessenen Phantomkörpers und damit den optischen Vergleich mit dem realen Phantomkörper. Es vereinfacht die Auswertung und den Vergleich zwischen zugeordneter Dichte und tatsächlicher Dichte des Phantom- und Probekörpers. Gleiches gilt für die Absorptionsfähigkeit. Der vereinfachte Aufbau beschleunigt auch die Bestrahlungsplanungsrechnung, da keine komplizierten Dichteverläufe ineinander übergehender Volumenbereiche auftreten. Die geplanten und nachgemessenen Werte bei der Bestrahlungsplanung und Bestrahlung sind somit schnell abgleichbar, unter gleichzeitiger Berücksichtigung von Volumen-0 bereichen unterschiedlicher Dichte und ihrer Wechselwirkung.

Als weitere Vereinfachung gilt, wenn der Phantomkörper

und/oder der Probekörper ein einzelner einstückiger Körper ist (sind). Dies hat den Vorteil, daß der Phantomkörper oder 5 der Probekörper keine Verbindungselemente für seinen Aufbau benötigt. Der Phantomkörper ist ohne großen Aufwand von bild-

gebenden Geräten zu Bestrahlungsgeräten transportierbar. Durch die Einstückigkeit werden in dem Phantomkörper und/oder in dem Probekörper Dichteschwankungen aufgrund von Schnittkanten vermieden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß der Phantomkörper wenigstens zwei einander parallele Seitenflächen aufweist, und daß wenigstens eine Ausnehmung senkrecht zu diesen Seitenflächen und senkrecht zu einer Be-Strahlungsrichtung angeordnet ist. Die parallelen Seitenflächen erleichtern die Anordnung, den Einsatz und Austausch der Probekörper. Die parallelen Seitenflächen sind möglichst parallel versetzt zur Ebene, in der der Strahl geführt wird. Das Wechseln von Probekörpern läßt sich leicht und schnell durchführen.

Die Bestrahlungssimulation bildet die Basis für die anschließende Strahlentherapie. Die Ausrichtung der Ausnehmungen senkrecht zur Bestrahlungsrichtung und senkrecht zu den parallelen Seitenflächen führt dazu, daß wenigstens in einer Ausnehmung ein Probekörper quasi in einem orthogonalen System angeordnet ist. In einem Berechnungsbeispiel kann der Probekörper selber als eine der drei Achsen angesehen werden. Die beiden anderen Achsen können dann zum Beispiel in die Bestrahlungsebene gelegt werden. Dies vermindert den Berechnungsaufwand für die Bestrahlungsplanung.

Eine weitere spezielle Ausgestaltung kann sein, daß der Phantomkörper ein Quader oder ein die beiden parallelen Seitenflachen als Stirnseiten verbindender Zylinder ist. Dies vermindert den Berechnungsaufwand aufgrund der vereinfachten geometrischen Struktur des Phantomkörpers. Die Auswertung des Bildgebungsgerätes als auch die Bestimmung der Bestrahlungsplanungsdaten im Bestrahlungsplanungsprogramm für die Strah-5 lentherapie ist schneller.

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Berechnungen werden dadurch vereinfacht und beschleunigt, daß der Werkstoff des Phantomkörpers überall dieselbe vorbestiirante Dichte hat. Das hat den Vorteil, daß der Phantomkörper aus einem Material gefertigt werden kann. Das Material des Phantomkörpers muß während und nach seiner Formgebung nicht in seiner Struktur verändert werden. Dadurch ist der Phantomkörper einfach, schnell und preisgünstig zu fertigen. Er ist einfacher zubearbeiten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Phantomkörpers kann sein, daß er mehrere jeweils einen Probekörper aufnehmende Ausnehmungen aufweist und daß jeder Probekörper eine unterschiedliche Dichte aufweist. Das hat den Vorteil, daß bei verbleibender vereinfachter Geometrie trotzdem verschiedene Dichteverteilungen in dem Phantomkörper gleichzeitig vermessen werden können. Die Abbildungsgenauigkeit kann für mehrere Volumenbereiche unterschiedlicher Dichte in einer einzigen Untersuchung festgestellt werden. Der Berechnungsaufwand bleibt wegen der vereinfachten Geometrie trotzdem gering. Die Berechnung kann für mehrere Probekörper unterschiedlicher oder auch gleicher Dichte in unterschiedlicher Tiefe im Phantomkörper durchgeführt werden. Der Vergleich mit den tatsächlichen Werten kann für mehrere Zustände quasi simultan erfolgen.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn der in Strahlrichtung vor der Ausnehmung gelegene Rand des Phantomkörpers einen hinsichtlich der Absorptionsfähigkeit vorbestimmten Randabstand zur Ausnehmung aufweist. Der in Einstrahlrichtung gese-0 hen vor der Ausnehmung gelegene Rand des Phantomkörpers kann eine gewisse Menge Weichteile und Knochengewebe simulieren. Der dahinterliegende Probekörper simuliert unterschiedliche Organe. Das hat den Vorteil, daß der Einfluß unterschiedlich dicker Körperschichten als Rand des Probekörpers untersucht werden kann. Die Bestrahlungsplanung benötigt aufgrund der Homogenität des Phantomkörpermaterials keine große Rechen-

zeit. Dazu trägt auch der vereinfachte geometrische Aufbau des Phantomkörpers bei. Trotzdem reicht die dem Phantomkörper durch die Probekörper eingegebene Struktur mit Volumenbereichen unterschiedlicher Dichte aus, um eine plausible Abschätzung der Qualität der Bestrahlungsplanung zu erhalten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß der Probekörper eine homogene Dichte hat. Das hat den Vorteil, daß dies eine schnelle, einfache Bildbestimmung und Überprüfung ermöglicht.

Es ist von Vorteil, daß der Probekörper in einem Bestrahlungsbereich wenigstens zwei Volumenbereiche unterschiedlicher Dichte aufweist und der Sensor von beiden VoIumenbereichen jeweils wenigstens einen Meßwert liefert. Dies ermöglicht die Anwendung zweier unterschiedlicher Dichtebereiche mit einem Probekörper in einer Aussparung bei einer Bildbestimmung, Simulation und Bestrahlung. Das hat den Vorteil, daß sich die Bildauflösung beim Übergang von zwei oder drei Dichtebereichen bei verbleibender einfacher Geometrie einfach und schnell kontrollieren läßt. Zwei Volumenbereiche in einem Probekörper ermöglichen die Betrachtung von z.B. verschiedenen Körperdichten mit einem Karzinombefall, unter Beibehaltung der Vorteile der vereinfachten Geometrie und wenig aufwendiger'Berechnungen. Dabei soll der Karzinogenbereich eine Dichte aufweisen, die gegenüber der sonst im Probekörper vorliegenden Dichte abweicht. Damit kann man feststellen, ob und wie genau das Bildgebungsprogramm und das Bestrahlungsplanungsprogramm in der Lage sind, derartige Dichteänderungen/-Übergänge aufzulösen und in ihrer Bildgebung/ Bestrahlungsplanung entsprechend zu berücksichtigen.

Eine weitere Ausgestaltung kann sein, daß einer Ausnehmung mehrere gleichen oder unterschiedlichen Abstand aufweisende nach außen offene Bohrungen zugeordnet sind. Die Bohrungen sind vorteilhafterweise in Durchstrahlrichtung hintereinander angeordnet. Um eine effektive Qualitätskontrolle des

Bestrahlungsplanungsprogramms zu erhalten, liefern ein Sensor oder mehrere Sensoren jeweils wenigstens einen Meßwert aus jeder Bohrung. Damit kann in unterschiedlichen Abständen hinter dem Probekörper die Intensität der durchdringenden Strahlung oder die an ihm vorbeigehende Strahlung gemessen werden. Das hat den Vorteil, daß die vom Bestrahlungsplanungsprogramm errechnete Intensitäts-/Dosisverteilung und die gemessene Intensitäts-/Dosisverteilung in unterschiedlichen Abständen vom Probekörper vergleichbar sind. Damit wird die Qualitätskontrolle verbessert.

Für den Phantomkörper ist es von Vorteil, daß nicht zur Messung benutzte Bohrungen und/oder Ausnehmungen mit Füllstücken aus dem Werkstoff des Phantomkörpers gefüllt sind. Die verfüllten Bereiche des Phantomkörpers weisen dann eine homogene Dichte auf. Dies reduziert die Berechnungen bei der Bildbearbeitung und bei der Bestrahlungsplanung.

Um die Einstrahldosis möglichst schnell zu ermitteln, ist es von Vorteil, daß der Sensor eine Ionisationskammer oder ein Halbleiterbauelement ist. Hierbei liefert die Ionisationskammer direkt einen elektrischen Meßwert, der sofort zur Auswertung zur Verfügung steht. Halbleiterbauelemente ohne Ermüdungseffekt können ebenfalls eingesetzt werden. Bedarfsweise können auch mehrere Ionisationskammern hintereinander geschaltet werden, um direkt mehrere; Meßstellen in einem Bohrloch vermessen zu können. Dies führt zu einer beschleunigten Meßwerteerfassung und -auswertung.

Je nach Ausführung der Bohrung und des Sensors ist es möglich, daß in eine durchgreifend ausgeführte Bohrung eine Anschlaghilfe des Sensors eingeführt ist, und daß unterschiedliche Meßstellen in der Bohrung durch verschieden lange Anschlaghilfen festgelegt sind. Der Sensor wird von der Gegenseite bis vor die Anschlaghilfe geschoben. Dies hat den Vorteil, daß für Plausibilitätsbereiche ein vorgegebenes Ra-

ster aufzunehmender Meßdaten durch die Anschlaghilfen verwirklicht werden kann.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist, daß der Sensor innerhalb der Bohrung mit einer Schrittmotorensteuerung an unterschiedliche Meßstellen verstellbar ist. Dies hat den Vorteil, daß die Messung für wenigstens eine Bohrung vollautomatisiert durchgeführt werden kann. Die Schrittmotorensteuerung ist so programmierbar, daß die Meßdatenerfassung kontinuierlieh entlang einer einzigen Bohrung, wie auch einem diskreten Raster folgend durchgeführt werden kann.

Bei einer Weiterbildung des Phantomkörpers ist zwischen einer Strahlenquelle und dem Probekörper ein die Verteilung der Strahlungsintensität modellierender Kompensator positioniert. Der Kompensator wird dazu eingesetzt, um die einfallende Strahlung abzuschwächen, um eine gewünschte Intensitäts-/Dosisverteilung im Phantomkörper zu erreichen. Diese Verteilung läßt sich nun entsprechend der Verteilung der Probekörper im Phantomkörper berechnen, sowie mit in den Bohrungen eingebrachten Meßsensoren durchmessen und anhand der Meßwerte überprüfen. Dabei bestimmt die Übereinstimmung die Güte des den Kompensator planenden Bestrahlungsplanungsprogramms. Somit besteht die Möglichkeit, mit dem Phantomkörper zusätzlieh die Güte bezüglich der nach einem Bestrahlungsplanungsprogramm gefertigten Kompensatoren zu überprüfen.

Hierbei ist wieder die Austauschbarkeit der Probekörper in den Ausnehmungen von besonderem Vorteil, da der Kompensator in seiner Wirkung auf verschiedene Probekörper in einem Bestrahlungsvorgang untersucht werden kann. Zudem ermöglichen die Probekörper mit den zwei oder mehr unterschiedlichen Dichtebereichen die Simulation und die Bestimmung eines Kompensators für die Bestrahlung der Karzinome. Die Simulation ist wegen der unterschiedlichen Dichtebereiche hinreichend realitätsbezogen. Es kann an einem vereinfachten Karzinommodell die Qualität der Bildbestimmung, des berechneten Kompen-

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sators und der auf den Kompensator abgestimmten Strahlentherapie überprüft werden.

Der Phantomkörper kann in einer Weiterentwicklung des vorbeschriebenen Verfahrens eingesetzt werden. Es wird für einen zu bestrahlenden Patienten von dem Bestrahlungsplanungsprogramm anhand der Meßdaten ein Kompensator errechnet. Zusätzlich wird die Wirkung dieses Kompensators auf den Phantomkörper berechnet. Aufgrund der relativ einfachen geometrisehen Struktur des Phantomkörpers ist dazu kein hoher Rechenau fwand nötig.

Der angefertigte Kompensator läßt sich dann anhand der eingebrachten Meßstellen relativ einfach und schnell überprüfen. Bei dieser Überprüfung auftretende Widersprüche zwischen der errechneten Intensitätsverteilung nach dem Bestrahlungsplanungsprogramm und der gemessenen Intensitätsverteilung deuten darauf hin, daß der nach den Bestrahlungsplanungsdaten gefertigte Kompensator die ihm zugerechneten Eigenschaften nicht in dem Umfang erbringt, wie sie vom Bestrahlungsplanungsprogramm errechnet wurden.

Der Phantomkörper kann so ausgebildet werden, daß er aus Polymethylmethacryl mit einer Dichte von praktisch 1,172 g/cm³ besteht. Darüber hinaus kann der Phantomkörper so ausgebildet werden, daß der Probekörper als Knochenäquivalent aus Polyacryl mit einer Dichte von praktisch 1,408 g/cm³ und/oder als Weichteilgewebsäquivalent aus Polystyrol mit einer Dichte von praktisch 1,039 g/cm³ und/oder als Lungenäquivalent aus Kork mit einer Dichte von praktisch 0,390 g/cm³ und/oder als Lungenäquivalent aus Kork mit einer Dichte von praktisch 0,255 g/cm³ und/oder aus Balsaholz mit einer Dichte von praktisch 0,082 g/cm³ zur Luft-/Speiseröhrensimulation besteht. Die vorbeschriebenen Ausgestaltungen des Phantomkörpers zeichnen sich durch große Zweckmäßigkeit aus. Die gewählten Werkstoffe sind einfach zu bearbeiten und preiswert. Aus ihnen lassen sich der Phantomkörper selbst bzw. die Pro-

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bekörper mit einfachen Mitteln herstellen und die erforderliche Homogenität kann im erforderlichen Umfang gewährleistet werden.

Eine spezielle Ausbildung des Phantomkörpers zeichnet sich dadurch aus, daß er kreiszylindrisch ausgebildet ist und an einer Stirnseite eine Halterung aufweist, mit der er auf eine Bodenfläche stellbar ist. Diese Ausbildung ist insbesondere für um den Phantomkörper kreisende Strahlungsquellen von Vorteil, denn die Strahlungsquelle kann dicht am Phantomkörper angeordnet werden, im Gegensatz zu einer unrunden Ausbildung des Phantomkörpers, bei der darüber hinaus Artefakte bei den Meßergebnissen in Kauf genommen werden müssen.

Besonders vorteilhaft ist es für den Phantomkörper, wenn er eine tangential zu einem gekrümmten Außenumfang wirkende Halterung aufweist. Der Phantomkörper kann dann mit einer Mantelfläche auf einer Bodenfläche aufgestellt werden, sodaß er nicht umkippt, weil er tangential gehalten ist.

Konstruktiv ist es besonders vorteilhaft, daß die Halterung als an einer Stirnseite befestigte/r Platte/Rahmen ausgebildet ist. Eine Platte oder ein Rahmen sind einfach herzustellen und auch einfach an einer Stirnseite des Phantomkörpers zu befestigen.

Vorteilhafterweise wird der Phantomkörper so ausgebildet, daß die Ausnehmungen und/ oder die Bohrungen einander parallel angeordnet sind. Das garantiert eine räumlich ge-0 drängte Anordnung und vermeidet Korrekturberechnungen wegen unterschiedlicher Abstände, insbesondere über die Länge gesehen.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung ist darin zu sehen, 5 daß die Ausrichtung aller Bohrungen im Bezug auf die zugehörigen Ausnehmungen dieselbe ist. Das erleichtert die Herstel-

lung des Phantomkörpers und vereinfacht Messungen und Berechnungen .

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig.l ein Bestrahlungssystem,

Fig.2 einen Phantomkörper in Quaderform in Frontansicht, Fig.3 den Phantomkörper im Schnitt II-II der Fig.2, Fig.4 den Phantomkörper nach Fig.2, Schnitt III-III, Fig.4a einen Intensitätsverlauf zu Fig.4, Fig.5 den Phantomkörper nach Fig.2 mit Kompensator, Fig.6 den Phantomkörper nach Fig.5 in einem Schnitt V-V, Fig.6a einen Intensitätsverlauf zu Fig.6, Fig.7 einen Probekörper,

Fig.8 einen Probekörper mit mindestens zwei unterschiedlichen Dichtebereichen,

Fig.9 einen Phantomkörper in zylindrischer Form, Fig.10 unterschiedliche Anschlaghilfen, Fig.11 einen Bohrlochstopfen,

Fig.12 eine schematische Stirnseitenansicht eines Phantomkörpers , und
Fig.13 eine Aufsicht in Richtung A der Fig.12.

Fig.l zeigt ein Bestrahlungssystem 48, in dem ein Phantomkörper 1 zum Abgleich von in einem Computertomographen 3 4 gemessenen Bilddaten und daraus in einem Bestrahlungsplanungsprogramm errechneten Bestrahlungsdaten eingesetzt wird. Das Bestrahlungsplanungsprogramm läuft auf einem Bestrahlungsplanungsrechner 35'. Der Phantomkörper 1 ist in dem Computertomographen 34 angeordnet.

Der Phantomkörper 1 ist quaderförmig. Er weist fünf Ausnehmungen 5 auf. Jeder Ausnehmung 5 ist wenigstens eine Bohrung 6 zugeordnet. Der mittig plazierten Ausnehmung 5 sind abwärts mehrere Bohrungen 6 zugeordnet. Jede Bohrung 6 ist mit einem Füllstück 25 verschlossen. In jede Ausnehmung 5 ist

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ein Probekörper 4 eingesetzt. In nicht mit einem Probekörper 4 zu bestückende Ausnehmungen ist je ein Füllstück in Form eines Probekörpers 4 eingesetzt. Die Füllstücke 25 und die in Form eines Probekörpers 4 sind aus dem gleichen Material wie der Phantomkörper 1 und haben die gleiche Dichte. Die Probekörper 4 haben eine andere Dichte als der Phantomkörper 1.

In der hier vorliegenden Darstellung wird der Ablauf bezüglich einer Schichtaufnahme beschrieben. Der Computertomograph 34 fertigt eine Schichtaufnahme des Phantomkörpers 1 an. Die Schichtaufnahme erfolgt parallel zur Frontseite 8 des Phantomkörpers 1. Die Daten dieser Schichtaufnahme liegen als Grauwertmatrize vor. Diese Daten werden an eine Rechenanlage 35 übergeben. Dies erfolgt über einen Datenbus 36. Die BiIddaten werden in der Rechenanlage 3 5 zu einem Bild 3 7 des Phantomkörpers 1 umgerechnet. Die Ausgabe des Bildes 37 erfolgt auf einem Bildschirm 47.

Das errechnete Bild 37 zeigt eine Darstellung des Phantomkörpers 1 mit den darauf erkennbaren Probekörpern 4. Ein Vergleich der tatsächlichen mit den errechneten Lagen und Dichten der Probekörper 4 läßt Rückschlüsse auf die Qualität des Bildbearbeitungsprogramms und/oder des Computertomographen 3 4 zu. Es ist eine Überprüfung der zugrundeliegenden Rechenalgorithmen sowie Datenbankbestände möcjlich. Es kann sich ein Nachbesserungsbedarf an den Datenbanksätzen und/oder an dem die Grauwertmatrizeninformationen verarbeitenden Algorithmus ergeben.

Das von dem Bildbearbeitungsprogramm gelieferte Bild 37 und die zugehörigen Daten werden an ein Bestrahlungsplanungsprogramm übergeben. Dieses Bestrahlungsplanungsprogramm kann einerseits auf der Rechenanlage 3 5 ablaufen oder auf einem besonderen Bestrahlungsplanungsrechner 35'. Das Bestrahlungsplanungsprogramm errechnet aus dem Bild 37 und den zugehörigen Datensätzen die Darstellung des Phantomkörpers 1 in Bild 38. In diesem Bild 38 sind den unterschiedlichen Ausnehmungen

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5 mit Probekörpern 4 im Phantomkörper 1 unterschiedliche Absorptionsfähigkeiten für ionisierende Strahlung 51 zugeordnet. Auch hier läßt sich erst einmal ein direkter optischer Vergleich zwischen dem realen Phantomkörper 1 und dem errechneten Absorptionsverhalten des fiktiven Phantomkörpers 3 8 durchführen. Auftretende Abweichungen lassem sich schon hier feststellen.

Nachdem das Bestrahlungsplanungsprogramm den fiktiven Phantomkörper 3 8 mit seinen Absorptionseigenschaften berechnet hat, wird ein Photonenstrahl zum Beispiel mit der Bestrahlungsrichtung 60 (s. Fig.3) senkrecht von oben zum fiktiven Phantomkörper 38 simuliert. Das Bestrahlungsplanungsprogramm berechnet die Intensitätsverteilung 39 der ionisierenden Strahlung 51. Die Verteilung 3 9 ist abhängig von der Eindringtiefe in den Phantomkörper 1 und den dabei zu durchstrahlenden Volumenbereichen unterschiedlicher Dichte, nämlich den Ausnehmungen 5 mit dem Probekörpern 4 darin. Die Darstellung der Intensitätsverteilung 39 erfolgt mit abgestuften Tiefeninformationen in Kurven, wobei jede Kurve für einen festen Intensitätswert steht. Die Unregelmäßigkeit solch einer Kurve zeigt die unterschiedliche Tiefe im Phantomkörper 1 an, in der diese Intensität nach dem Programm zu messen ist.

Nachfolgend ergeben sich zwei mögliche Schritte:

Der erste Schritt (a) ist, daß der Phantomkörper 1 nach dem Berechnen der Intensitätsverteilung 3 9 in eine Strahlenquelle 45 gestellt wird. Als Strahlenquelle 45 kann ein Linearbeschleuniger dienen. Die vom Linearbeschleuniger abgegebene ionisierende Strahlung 51 liegt im Bereich der sogenannten Röntgenstrahlung. Der Phantomkörper 1 wird dieser Photonenstrahlung 51 ausgesetzt. Die Strahlungsrichtung 60 (s. Fig 3) ist hier senkrecht von oben in den Phantomkörper 1.

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Während der Bestrahlung befindet sich in der Bohrung 6 des mittig in der Frontseite 8 positionierten Probekörpers 4 an einer Meßstelle 3 ein Sensor 12 (s. Fig. 3). Der Meßsensor 12 ist hier eine Ionisationskammer. Der Sensor 12 mißt die Intensität 44 der dort ankommenden Strahlung. Dieser Meßwert 44 wird über ein Meßsensorkabel 4 6 direkt in den Rechner 35' eingegeben. Der dort eingehende Meßwert 44 wird direkt vom Bestrahlungsplanungsprogramm aufgenommen und grafisch (44) auf dem Bildschirm 47 dargestellt.

Der Meßwert 44 fällt in der Darstellung auf dem Bildschirm 47 nicht auf die errechnete Intensitätsverteilung 39 gemäß Detail X der Fig.l. Der angezeigte Meßwert 44 wird einer höheren Schicht zugeordnet. Das heißt er ist höher als der errechnete Intensitätswert an der Meßstelle 3. Die gemessene Intensitätsverteilung in dem Phantomkörper 1 ist somit größer, als die berechnete. Ein Tumor wäre zu stark bestrahlt worden, das umliegende Gewebe wäre zu stark geschädigt worden.

Die an unterschiedlichen Meßstellen 3 und 3' entlang der Bohrung 6 gemessenen Werte werden an die Rechenanlage 35' übergeben. Aus der Differenz zwischen der errechneten Intensitätsverteilung 3 9 und dem Meßwert 44 läßt sich die Güte des Berechnungsalgorithmus und der zugrunde liegenden Basis- bzw. Meßdaten abgleichen.

Die von dem Sensor 12 gelieferten Werte 44 können auch in einem separaten Anzeigegerät (nicht gezeigt) dargestellt 0 werden. Der dort abzulesende Meßwert wird dann "quasi von Hand" mit dem am Bestrahlungsplanungsrechner angezeigten errechneten Wert verglichen. Auch hier dient der Grad der gegebenenfalls auftretende Differenz oder Übereinstimmung der Qualitätsüberprüfung des Bestrahlungsplanungsprogramms.

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Der zweite Schritt (b) bedeutet, die von dem Bestrahlungsplanungsrechner 3 5 grafisch dargestellte Intensitätsverteilung 39 bezüglich des errechneten Phantomkörpermodells 38 auf dem Bildschirm 47 zu verändern. Die veränderte Intensitätsverteilung 40 wird erreicht, indem die einfallende Strahlung 51 vor dem Eintreten in den Phantomkörper 38 rechnerisch modelliert wird. Dieser rechnerischen Modellierung wird ein rechnerischer Kompensator 41 zugeordnet. Dieser ist auf dem Phantomkörpermodell 38 grafisch dargestellt.

Die geometrischen Daten für einen bestimmten Werkstoff, die den errechneten Kompensator 41 kennzeichnen, werden an eine Kompensatorfertigung 42 übermittelt. Diese Kompensatorfertigung 42 fertigt den realen Kompensator 32 zum Beispiel aus einer Metallplatte. Der Phantomkörper 1 wird mit dem zwischen Phantomkörper 1 und der Strahlenquelle 45 positionierten realen Kompensator 32 der Photonenstrahlung 51 ausgesetzt. Der Sensor 12 mißt an der Meßstelle 3 die Intensität 44' der dort ankommenden ionisierenden Strahlung 51.

Ein Meßwert 44' wird über eine Datenleitung 46 direkt in den Rechner 35' eingespeist. Dort wird der Meßwert 44' grafisch dargestellt, siehe Detail Y in Fig.l. Die grafisch dargestellte Intensitätsverteilung 40 läßt sich so optisch schnell mit dem Meßwert 44' vergleichen. Der Meßwert 44' wird einer tieferliegenden Schicht zugeordnet. Das heißt der Meßwert 44' ist an der Meßstelle 3 geringer als der errechnete Wert nach der Verteilung 40. Der Kompensator 32 dämpft die Intensität der ionisierenden Strahlung 51 für die Meßstelle 3 zu stark. Ein Tumor würde zu schwach bestrahlt werden. Gesundes Gewebe würde besser geschützt als berechnet.

Aus der Differenz oder Übereinstimmung ergibt sich die Güte des berechneten Kompensators 41 und des Gefertigten 32. Hierbei läßt sich der zugrunde liegende Algorithmus zur Berechnung des Kompensators 32 und der Intensitätsverteilung 40

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auf Plausibilität überprüfen. Weiter dient dies zugleich auch der Überprüfung der zugrunde liegenden Datenbank für das Kompensatormaterial, die zu Vergleichszwecken herangezogen wird.

Der vom Sensor 12 gelieferte Wert 44' kann auch in einem separaten Anzeigeinstrument (nicht gezeigt) zur Anzeige gebracht werden. Dort wird der Meßwert abgelesen und "quasi von Hand" mit dem vom Bestrahlungsplanungsprogramm errechneten Wert verglichen. Auch dadurch ist eine relativ schnelle Plausibilitätsprüfung der Berechnungen möglich.

Fig. 2 zeigt einen Phantomkörper 1, der eine rechteckige Frontfläche 8 aufweist. Jede Seite der Frontfläche 8 weist einen Rand 14 auf. Der Phantomkörper 1 weist fünf Ausnehmungen 5 auf. Jede Ausnehmung 5 hat denselben Durchmesser. Das hat den Vorteil, daß die Probekörper 4 mit denselben Maßen gefertigt werden können. Dies erleichtert die variable Bestückung der Ausnehmungen 5 mit Probekörpern 4 gleicher oder unterschiedlicher Dichte, um die Struktur des Phantomkörpers 1 zu variieren.

Jede Ausnehmung 5 besitzt vorgegebene seitliche Randabstände 15,16,17,18. Die zentral eingebröLchte Ausnehmung 5 weist nur bezüglich des oberen Randes 14 einen vorgegebenen Randabstand 49 auf. In jede dieser Ausnehmungen 5 ist jeweils ein Probekörper 4 paßgenau eingeführt.

Im Bereich jeder Ausnehmung 5 ist wenigstens eine Bohrung 6 angeordnet. Mindestens eine Bohruncj 6 weist einen bestimmten Abstand 19 zum Rand der Ausnehmung 5 auf. Dieser Abstand 19 kann für jede Ausnehmung 5 verschieden sein.

Die zentral in die Frontseite 8 eingebrachte Ausnehmung 5 besitzt sechs zugeordnete Bohrungen 6, die in einer Reihe 5 einen gleichmäßigen Abstand 21 voneinander haben. Diese Bohrungen 6 sind bezüglich einer Bestrahlungsrichtung 60 senk-

recht von oben in Reihe angeordnet. In der Bohrung 6, die der links oben eingebrachten Ausnehmung 5 zugeordnet ist, ist ein Sensor 12 (siehe Fig.4) mit einem Meßsensorkabel 46 eingebracht. In den anderen Bohrungen 6 ist jeweils ein die Bohrung 6 ausfüllendes Füllstück 2 5 (s. Fig 11) eingebracht.

Der Abstand 19 der Bohrung 6 zur Ausnehmung 5 kann bei jeder Ausnehmung 5 unterschiedlich ausgebildet sein. Es können mehrere radial um die Ausnehmung 5 angeordnete Bohrungen 6 im Phantomkörper 1 eingebracht sein.

Fig.3 zeigt einen Schnitt II-II durch Fig.2. Der Sensor 12 befindet sich in der Bohrung 6 an der Meßstelle 3 . Der Einschub des Sensors 12 ist durch eine Anschlaghilfe 27 begrenzt, die von der Rückseite 9 des Phantomkörpers 1 in das Bohrloch 6 gesteckt wurde. Dadurch wird das Auffinden der Meßstelle 3 erleichtert. Durch verschieden lange Anschlaghilfen 27 (siehe Fig.10) kann ein Meßraster vorgegeben werden, bei dem jede Meßstelle 3 einer eingeschobenen Stirnseite einer Anschlaghilfe 27 entspricht. Ein vom Sensor 12 aufgenommener Meßwert 44 (siehe Fig.l) wird über das Meßsensorkabel 46 an einen Rechner 35/35' oder ein Anzeigegerät (nicht gezeigt) weitergegeben.

In dem anderen darunter liegenden Bohrloch 6 der Fig. 3 befindet sich ein Füllstück 25. Dieses besitzt dieselbe Dichte wie der Phantomkörper 1. Vorzugsweise ist es auch aus dem gleichen Material wie der Phantomkörper 1 hergestellt. Um die eingestrahlte Intensität bei einer Bestrahlung von unten zu messen, wird das Füllstück 25 entfernt und zum Beispiel an der Meßstelle 3' der Sensor 12 positioniert.

Die Dichte des Probekörpers 4 in den Ausnehmungen 5 ist im allgemeinen unterschiedlich. Dadurch ergeben sich für jeden Probekörper 4 entsprechend unterschiedliche Intensitätsmeßwerte 44 (siehe Fig.l). Zusätzlich machen sich die unter-

schiedlichen Randabstände 15,16,17,18 der einzelnen Probekörper 4 bei der Messung bemerkbar.

Fig.4 zeigt den Schnitt III-III durch den Phantomkörper 1 aus Fig.2. Der in der links oben befindlichen Ausnehmung 5 eingebrachte Probekörper 4 wird mit einer auf ein Strahlungsfeld 7 begrenzten ionisierenden Strahlung 51 (siehe Fig.3) bestrahlt. Die Bestrahlungsrichtung 60 ist senkrecht von oben. Der Abstand 16 vom Rand 14 ist nach links und oben jeweils gleich.

In der der Ausnehmung 5 zugeordneten Bohrung 6 ist der Meßsensor 12 mit dem Meßsensorkabel 46 eingebracht. Im hier vorliegenden Fall soll über die gesamtem Erstreckung des Strahlungsfeldes 7 entlang der Bohrung 6 der Intensitätsverlauf 31' (s. Fig. 4a) ermittelt werden. Daher wird hier auf Anschlaghilfen 27 (siehe Fig.3) verzichtet. Der Meßsensor 12 wird durch die Bohrung 6 bewegt. Er kann dabei von einer Schrittmotorsteuerung (nicht gezeigt) vollautomatisch über die Länge 1 des Bohrlochs 6 bewegt werden.

Entlang dieses Weges 1 liefert der Meßsensor 12 kontinuierlich sofort auswertbare Intensitätsdaten D. Diese Intensitätsdaten D sind in dem Intensitätsverlauf 31' dargestellt. Die grafische Darstellung hat den Vorteil einer schnellen visuellen Auswertung. Es ermöglicht schnell einen qualitativen Vergleich durchzuführen. Dieser ermöglicht dann eine sofortige grobe Abschätzung der hier auftretenden Unstimmigkeit zwischen den Werten des Bestrahlungsplanungsprogramms und den tatsächlich gemessenen Werten der Strahlungsintensität.

Bei der in Fig.4a dargestellten errechneten Verteilung der Strahlungsintensität 31 und dem gemessenen Intensitätsverlauf 31' ergeben sich Unterschiede. Der schraffierte Bereich 56 zeigt Unterstrahlung an. Das Bestrahlungsplanungsprogramm hat an diesen Stellen zu hohe Strahlungsintensitäten

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31 errechnet. Ein dort eventuell angesiedelter Tumor wäre in der Realität mit einer der Meßkurve 31' entsprechenden Dosis beziehungsweise Intensität bestrahlt worden. Dies hätte zu einer zu schwachen Bestrahlung des Tumors geführt, sofern der Wert an der Spitze der Meßkurve 31 das Optimum der Bestrahlung dargestellt hätte.

Die schraffierten Bereiche 57 zeigen Überstrahlung an. Der Abfall der Intensitätsverteilung 31 um das Maximum herum ist vom Bestrahlungsplanungsprograitim zu groß berechnet worden. Der tatsächliche Verlauf 31' zeigt an, daß das gegebenenfalls gesunde Gewebe, das um den Tumor herum vorliegt, einer wahrscheinlich zu hohen Strahlungsdosis ausgesetzt wäre und übermäßig geschädigt werden würde.

Fig.5 zeigt einen Phantomkörper 1, der den gleichen Aufbau aufweist, wie der Phantomkörper 1 aus Fig.2. Der zentral in der Frontfläche 8 eingebrachten Ausnehmung 5 ist hier nur eine Bohrung 6 zugeordnet. In diese ist ein Meßsensor 12 (siehe Fig.6) mit Meßsensorkabel 46 eingeführt. Zusätzlich weist dieser Phantomkörper 1 einen aufgesetzten Kompensator

32 auf. Dieser Kompensator 32 dient dazu, die in Bestrahlungsrichtung 60 einfallende ionisierende Strahlung 51 zu modellieren. Dabei wird der einfallende ionisierende Strahl entsprechend der Verteilung der Materialdicke des Kompensators 3 2 geschwächt. Dies bewirkt im Inneren des Phantomkörpers 1 einen vorgegebenen Intensitätsverlauf.

Fig.6 zeigt eine Aufsicht auf den Schnitt V-V in Fig.5.

Das Strahlungsfeld 7 fällt mittig auf den Kompensator 32. Der resultierende Intensitätsverlauf 31' (siehe Fig.6a) wird an den Meßstellen 3 beziehungsweise 3 ' vom Meßsensor 12 aufgenommen und über das Kabel 46 weitergegeben. Der Intensitätsverlauf 31' wird durch den Kompensator 32, durch die Dicke 49 5 des Phantomkörpers 1, durch die Dicke des Probenkörpers 4 und durch den Abstand 19 zwischen Probekörper 4 und Bohrung 6 be-

stimmt. Durch die Verwendung einer Ionisationskammer als Meßsensor 12 stehen die Meßwerte schnell zur Verfügung.

In Fig.6a ist der grafische Verlauf der errechneten Strahlungsintensität 31 und der gemessenen Intensitätsverteilung 31' dargestellt. Es zeigt sich, daß die zentrale Abschwächung, als Tal zwischen den beiden Spitzen der Intensität 31 vom Bestrahlungsplanungsrechner 35' als zu stark berechnet wurde. Die gemessene Intensität D nach dem Intensitätsverlauf 31' ist höher als die errechnete. Die Form des Kompensators 32 reicht nicht aus, um die errechnete Abschwächung zu erreichen. Ein hier zum Beispiel verlaufender Nervenkanal im Rückenwirbel würde einer zu hohen Strahlendosis ausgesetzt werden. Die in den Spitzenbereichen schraffierten Bereiche 5 6 zeigen an, daß der Kompensator 3 2 im Spitzenbereich zu stark dämpft, so daß ein dort angesiedelter Tumor zu schwach bestrahlt werden würde. Im Randbereich zeigt sich, daß die abfallenden Bereiche vom Bestrahlungsplanungsprograitim als nicht stark genug berechnet wurden. Der Abfall ist wesentlich stärker (siehe Kurve 31') . Für umliegendes Gewebe bedeutet dies, daß der Kompensator 3 2 hier eine bessere Schutzfunktion bietet, als vom Bestrahlungsplanungsprograiran ermittelt.

Fig.7 zeigt einen kreiszylindrischen Probekörper 4. Der Probekörper 4 ist einfach einstückig aus einem homogenen Material zu fertigen und weist an einem Endes einen Einschubbegrenzer 52 auf. Es wird einfach ein eng aufsitzender Gummiring aufgesteckt. Der Aufsteckbereich kann zum verbesserten Halt eingekerbt sein. Da die Ausnehmungen 5 des Phantomkörpers 1 durchgehend ausgebildet sind, können Probekörper 4 auch von der Rückseite 9 her eingeführt werden. Durchgehende Bohrungen 6 ermöglichen es, Meßsensoren 12 bei Bedarf auch von der Rückseite 9 her einführen zu können. Entsprechendes gilt auch für Füllstücke 25. Als Füllstück ist der Probekör-

per 4 aus dem gleichen Material wie der Phantomkörper 1 gefertigt und weist auch die gleiche Dichte auf.

Fig. 8 zeigt eine ovalzylindrische Ausgestaltung eines Probekörpers 4. In diesen sind zwei Volumenbereiche 11 und 11' eingearbeitet. Diese weisen gegenüber dem Probekörper 4 jeweils eine unterschiedliche Dichte auf. Dies hat den Vorteil, daß auch kompliziertere Dichteverteilungen untersucht und relativ einfach nachgemessen werden können. Der Probekörper 4 weist ebenfalls eine Einschubbegrenzung 52 auf, so daß er im Außenbereich 53 faßbar und in eine passende Ausnehmung 5 eingeführt werden kann.

Fig.9 zeigt einen zylindrisch geformten Phantomkörper 1. Er weist eine mit zur Fig.8 korrespondierende Ausnehmung 5 auf. Diese ist von zahlreichen Bohrungen 6 sowohl in der Längserstreckung der Ausnehmung 5, als auch, senkrecht zu dieser durchzogen. An einer etwas komplizierteren Dichteverteilungsstruktur können hier umfangreiche Messungen relativ schnell und einfach durchgeführt werden.

In Fig. 10 sind unterschiedlich lancj ausgeführte Anschlaghilfen 27 dargestellt.

Fig. 11 zeigt ein Füllstück 25 für ein Bohrloch 6. Die Füllstücke 25 und Anschlaghilfen 27 bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Phantomkörper 1 und weisen die gleiche Dichte auf.

Fig.12 zeigt eine frontseitige Seitenfläche 8 eines kreiszylindrischen Phantomkörpers 1, der auf einer Bodenfläche 61 abgestellt ist. Da die Abstützung auf einer Mantellinie 62 nicht stabil wäre, ist eine Halterung ausgebildet, die tangential derart wirkt, daß der Phantomkörper 1 auf der Bodenflache 61 stabil abstützbar ist. Der gekrümmte Außenumfang des Phantomkörpers 1 und insbesondere seine kreiszylindrische

Ausgestaltung sind dahingehend vorteilhaft, daß eine insbesondere rotierende, nicht dargestellte Strahlenquelle mit konstantem Abstand vom Außenumfang 64 angeordnet ist und keinerlei Artefakte bei den Meßergebnissen erwartet werden müssen, wie sie bei unrunder Ausbildung des Außenumfangs 64 infolge von Reflektionen nicht auszuschließen sind.

Die Halterung 63 ist aus der der Seitenfläche 8 parallelen rückwärtigen Seitenfläche 9 anliegend und daran befestigt. Es sind beispielsweise vier Befestigungsstellen 65 vorhanden, die von Befestigungsschrauben ge:bildet sind. Diese bestehen zweckmäßigerweise aus dem Werkstoff des Phantomkörpers. Die Halterung 63 ist gemäß Fig.12 als Rahmen ausgebildet. Das erspart nicht nur Gewicht, sonder ermöglicht vor allern einen Zugang zu den Probekörpern 4 und den Bohrungen 6 in Richtung B der Fig.13.

Auch aus Fig.12 ist ersichtlich, daß die Ausnehmungen 5 und die Bohrungen 6 einander parallel angeordnet sind. Darüber hinaus ist die Ausrichtung aller Bohrungen 6 in Bezug auf die zugehörigen Ausnehmungen 5 dieselbe.

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26.05.2000

Bezugszeichenliste

I Phantomkörper 3 Meßstelle

3¹ Meßstelle

4 Probekörper

5 Ausnehmung

6 Bohrung

7 Strahlungsfeld

8 Seitenfläche/Frontfläche

9 Seitenfläche/Rückseite

II Volumenbereich 11' Volumenbereich

12 Sensor/Meßsensor

14 Rand

15 Randabstand

16 Randabstand

17 Randabstand 18 Randabstand

19 Bohrlochabstand Probekörper

21 Bohrloch-Bohrlochabstand

25 Füllstück

27 Anschlaghilfe

31 Strahlungsintensität

31' Intensitätsverlauf

32 Kompensator

3 4 Computertomograph

3 5 Rechenanlage

35' Bestrahlungsplanungsrechner

3 6 Datenbus

37 Phantom nach CT/Bildbearbeitung

3 8 Phantom nach Strahlungsplanungsprogramm

39 Intensitätsverteilung nach Strahlungsplanungsprogramm

40 Intensitätsverteilung nach Modulation nach Strahlungsplanungsprogramm

41 Kompensatorrechenmodel1

42 Kompensatorfertigung 44 Meßwert

44' Meßwert

45 Strahlenquelle

46 Meßsensorkabel

47 Bildschirm

48 Bestrahlungssystem

49 Randabstand

51 photonische Strahlung

52 Einschubbegrenzer

53 Außenbereich

56 unterstrahlter Bereich

57 überstrahlter Bereich 60 Bestrahlungsrichtung

61 Bodenfläche

62 Mantellinie

63 Halterung

64 Außenumfang

65 Befestigungsstelle

1 Bohrlochlänge

D Intensitätsdaten

Claims

1. Phantomkörper (1) einer Abgleicheinrichtung eines Bestrahlungsplanungssystems, aus einem Werkstoff erster körperäquivalenter Dichte, mit mindestens einem Volumenbereich, der eine von der ersten Dichte abweichende zweite körperäquivalente Dichte aufweist, und mit einer dem Volumenbereich zugeordneten Meßstelle (3), an der ein strahlungssensibler Sensor (12) anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der die zweite Dichte aufweisende Volumenbereich als Ausnehmung (5) ausgebildet ist, in die ein die zweite Dichte aufweisender Probekörper (4) auswechselbar eingesetzt ist, daß die Meßstelle (3) durch eine außen offene Bohrung (6) zugänglich ist, und daß der Sensor (12) einen elektrischen Meßwert liefert.

2. Phantomkörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (5) nach außen offen und der Probekörper (4) von außen einsetzbar ist.

3. Phantomkörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (5) den Phantomkörper (1) durchgreifend ausgeführt ist und der Probekörper (4) von beiden Seiten einsetzbar ist.

4. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Phantomkörper (1) ausgeführte Ausnehmung (5) eine zylindrische Hohlbohrung ist, die von dem Probekörper (4) ausgefüllt ist.

5. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Phantomkörper (1) und/ oder der Probekörper (4) ein einzelner einstückiger Körper ist (sind).

6. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Phantomkörper (1) wenigstens zwei einander parallele Seitenflächen (8, 9) aufweist, und daß wenigstens eine Ausnehmung (5) senkrecht zu diesen Seitenflächen (8, 9) und senkrecht zu einer Strahlrichtung (60) angeordnet ist.

7. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Phantomkörper (1) ein Quader oder ein die beiden parallelen Seitenflächen (8, 9) als Stirnseiten verbindender Zylinder ist.

8. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Phantomkörpers (1) überall dieselbe vorbestimmte Dichte hat.

9. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Phantomkörper (1) mehrere jeweils einen Probekörper (4) aufnehmende Ausnehmungen (5) aufweist und daß jeder Probekörper (4) eine unterschiedliche Dichte aufweist.

10. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der in Strahlrichtung (60) vor der Ausnehmung (5) gelegene Rand (14) des Phantomkörpers (1) einen hinsichtlich der Absorptionsfähigkeit vorbestimmten Randabstand (15, 16, 17, 18) zur Ausnehmung (5) aufweist.

11. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Probekörper (4) eine homogene Dichte hat.

12. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Probekörper (4) in einem Bestrahlungsbereich (7) wenigstens zwei Volumenbereiche (10,11) unterschiedlicher Dichte aufweist und der Sensor (12) von beiden Volumenbereichen (10, 11) jeweils wenigstens einen Meßwert liefert.

13. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß einer Ausnehmung (5) mehrere gleichen oder unterschiedlichen Abstand (19) aufweisende nach außen offene Bohrungen (6) zugeordnet sind.

14. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß nicht zur Messung benutzte Bohrungen (6) und/oder Ausnehmungen (5) mit Füllstücken (25) aus dem Werkstoff des Phantomkörpers (1) gefüllt sind.

15. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) eine Ionisationskammer oder ein Halbleiterbauelement ist.

16. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in eine durchgreifend ausgeführte Bohrung (6) eine Anschlaghilfe (27) des Sensors (12) eingeführt ist, und daß unterschiedliche Meßstellen (3) in der Bohrung (6) durch verschieden lange Anschlaghilfen (27) festgelegt sind.

17. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) innerhalb der Bohrung (6) mit einer Schrittmotorensteuerung an unterschiedliche Meßstellen (3) verstellbar ist.

18. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen einer Strahlenquelle (45) und dem Probekörper (4) ein die Verteilung der Strahlungsintensität (31) modellierender Kompensator (32) positioniert ist.

19. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Polymethylmethacryl mit einer Dichte von praktisch 1,172 g/cm³ besteht.

20. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Probekörper (4) als Knochenäquivalent aus Polyacryl mit einer Dichte von praktisch 1,408 g/cm³ und/oder als Weichteilgewebsäquivalent aus Polystyrol mit einer Dichte von praktisch 1,039 g/cm³ und/oder als Lungenäquivalent aus Kork mit einer Dichte von praktisch 0,390 g/cm³ und/oder als Lungenäquivalent aus Kork mit einer Dichte von praktisch 0,255 g/cm³ und/oder aus Balsaholz mit einer Dichte von praktisch 0,082 g/cm³ zur Luft-/Speiseröhrensimulation besteht.

21. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß er kreiszylindrisch ausgebildet ist und an einer Stirnseite (8) eine Halterung (63) aufweist, mit der er auf eine Bodenfläche (61) stellbar ist.

22. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß er eine tangential zu einem gekrümmten Außenumfang (64) wirkende Halterung (63) aufweist.

23. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung als an einer Stirnseite befestigter Platte/Rahmen ausgebildet ist.

24. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (5) und/ oder die Bohrungen (6) einander parallel angeordnet sind.

25. Phantomkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung aller Bohrungen (6) im Bezug auf die zugehörigen Ausnehmungen (5) dieselbe ist.