DE2759073C3

DE2759073C3 - Elektronentubus

Info

Publication number: DE2759073C3
Application number: DE2759073A
Authority: DE
Inventors: Edgar B. Walnut Creek Calif. Symmons
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-12-30
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1981-10-22
Also published as: FR2413763B1; FR2413763A1; DE2759073B2; GB1602144A; US4220866A; JPS5498076A; SE7811282L; JPS6025978B2; DE2759073A1; CA1112772A

Description

Dk Erfindung bezieht sich auf einen Elektronentubus für die Verwendung am Strahlenaustritt in Strahlenrichtung hinter der Primärstrahlenblende eines Elektronenbeschleunigers mit mehreren, in senkrecht zur Symmetrieachse des Elektronentubus angeordneten Ausblendplatten, mit winkelförmigem Grundriß, an denen je ein eckenförmiger, die zwei an die jeweilige gewinkelte Ausblendplatte angrenzenden Außenwände des Elektronentubus teilweise abdeckendes Wandelement befestigt ist, wobei die Wandelemente gegeneinander verstellbar sind.

In der medizinischen Strahlentherapie ist es bei der Bestrahlung mit Elektronen wegen der Streuung der Elektronen in Luft üblich, den aus dem Elektronenbeschleuniger austretenden Elektronenstrahlenkegel

« durch einen Elektronentubus, der den Zwischenraum zwischen dem Strahlerkopf des Elektronenbeschleunigers und dem Patienten überbrückt, abzuschirmen. Hierzu ist es bekannt, an dem Zubehörhalter des Strahlerkopfes starre kegelförmige, in ihrer Form dem

so zu bestrahlenden Feld angepaßte Elektronentubusse zu befestigen. Diese Elektronentubusse werden unmittelbar am Patienten zur Anlage gebracht. Sie haben die weitere Funktion, den Abstand des Patienten vom Strahlerkopf, der für die Dosisberechnung mit hoher Genauigkeit eingehalten werden muß, festzulegen.

Um solche Elektronentubusse auch bei unterschiedlich großen Strahlenfeldern einsetzen zu können, ist es durch die US-PS 39 42 019 bekannt, die Wände eines solchen Elektronentubus aus gewinkelten, einander überlappenden, gegeneinander verschiebbaren Wandelementen auszuführen. Dabei wird es jedoch als nachteilig empfunden, daß an den vier Ecken des Elektronentubus Stelltriebe montiert sein müssen, die mit den winkelförmigen Wandelementen verbunden sind und die jeweils untereinander zur Vermeidung von Verkantungen paarweise über Getriebestangen gekuppelt sind. Diese Stelltriebe mit den längslaufenden Getriebestangen verbreitern die Abmessungen des

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Elektronentubus am Patienten und behindern die satte Anlage desselben am Körper des Patienten. Ferner ist es bei einem Elektronentubus nachteilig, daß die üblichen, am patientenseitigen Ende vorgesehenen inneren Ränder der Tubuswände, die t ine zusätzliche Einblendung des Strahlenkegels bedingen, sich überlappen müssen. Wegen der zur Abschirmung der in der Strahlentherapie üblichen hohen Strahlenhärte erforderlichen beachtlichen Wandstärken dieser Ränder wird so ein sattes Anliegen am Patienten, wie das bei starren T'ibussen möglich ist, verhindert

Durch die US-PS 40 34 228 ist ein in seinen äußeren Abmessungen verstellbarer Elektronentubus der eingangs genannten Art offenbart, welcher an seinem patientenseitigen Ende ohne Stelltriebe auskommt Dafür wird bei diesem Tubus jedoch der erhebliche technische Aufwand für die Verstellung der Tubuswände bemängelt Aber auch bei diesem Elektronentubus behindern die gekrümmten Ränder der Wandelemente und die gebogenen mit den Wandeleme..ten einstückig verbundenen Ausblendplatten, die den Strahlenkege) auf der Patientenseite des Tubus zusätzlich noch einmal scharf einblenden, die satte Anlage am Patienten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den verstellbaren Elektronentubus der eingangs genannten Art auszubilden, daß er sich sowohl preisgünstig herstellen läßt als auch eine satte Anlage am Körper des Patienten zuläßt

Diese Aufgabe wird bei einem Elektronentubus der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausblendplatten eben sind, in senkrecht zur Symmetrieachse ausgerichteten Ebenen liegen, einander an ihren Schenkelenden überlappen und eine jede längs ihrer beiden Schenkel an einem senkrecht zur Richtung der Symmetrieachse verstellbaren Träger verschiebbar gelagert und daß sich jeweils einander benachbarte Wandelemente auf der dem Elektronenbeschleuniger abgewandten Seite nahezu streifend überlappen. Diese Konstruktion bringt den großen Vorteil mit sich, dat keinerlei Stelltriebe am Ende des Elektronentubus benötigt werden, und daß der Stellmechanismus für den Elektronentubus trotzdem verhältnismäßig einfach ist Zugleich läßt sich damit die Anlage am Patienten bedeutend verbessern, denn nun läßt sich der Elektronentubus mit seinen Wandelementen satt, d. h. ohne jegliche Stufe, am Körper des Patienten zur Anlage bringen. Da diese Wandelemente eine nur geringe Wandstärke aufweisen müssen und sich streifend überlappen, entstehen an den Stel'en, an denen sie sich überlappen, praktisch keine nennenswerten, ins Gewicht fallende Stufen. Die sonst seitlich austretenden Streuelektronen lassen sich so wesentlich reduzieren. Dabei darf nicht übersehen werden, daß die Wandelemente die Umgebung gegenüber den an den Ausblendplatten des Elektronentubus selbst entstehenden Streuelektronen abschirmen.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung können die einander überlappenden Schenkel jeweils zweier benachbarter Ausbiendplatten an einem gemeinsamen Träger verschiebbar gelagert sein. Diese Bauweise macht Kupplungsstangen zwischen den einzelnen Stelltrieben der benachbarten Ausblendplatten überflüssig, denn beim Verstellen eines Trägers werden so beide, von derselben Seite des Elektronentubus beeinflußte Ausblendplatten automatisch mitverstellt.

Die Ausblendeigenschaften des Tubus lassen sich verbessern, wenn sämtliche Ausblendplatten gemäß

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65 einer Weiterbildung der Erfindung abwechselnd in zwei zueinander parallelen, unmittelbar benachbarten Ebenen gelagert sind. Dadurch wird der Höhenunterschied der patientenseitigen Ausblendung auf die Dicke der Ausblendplatten beschränkt Auch werden so zugleich die Anlageeigenschaften am Patienten etwas verbessert

Die Halterung der Ausblendplatten läßt sich vereinfachen, wenn jede der Ausblendplatten gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mit zwei parallel zu ihren beiden Schenkeln ausgerichteten Gleitstangen versehen ist, die in je einer Bohrung des zugehörigen Trägers längsverschiebbar geführt sind. Das hat den Vorteil, daß die Träger an ihrem, die Ausblendplatten tragenden Ende zur Halterung der Ausblendplatten lediglich mit zwei übereinander liegenden Bohrungen versehen sein müssen.

In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die auf der dem Elektronenbeschleuniger abgewandten Seite eingebogenen, der Symmetrieachse zugewandten Kanten eines jeden Wandelements mit der zugehörigen Ausblendplatte im Sinne einer unterstützenden Ausblendung des Strahlenkegels im wesentlichen bündig abschließen und mit ihr fest verbunden sein. Das hat den Vorteil, daß die Wandelemente nicht nur zur Strahlenabschirmung sondern auch zur schärferen Ausblendung herangezogen werden. Zugleich kann damit die Anlage des Elektronentubus am Patienten weiter verbessert werden.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Träger für die Ausblendplatten an einer in den Zubehörhalter des Elektronenbeschleunigers einsetzbaren Tubusplatte senkrecht zur Richtung der Symmetrieachse verschiebbar gelagert sein. Die Verwendung einer solchen Tubusplatte als gemeinsamen Träger für die einzelnen Bausteine des Elektronentubus erleichtert nicht nur den Aufbau des Tubus, sondern auch sein Einsetzen in den Zubehörhalter eines Elektronenbeschleunigers. Zugleich wird durch die Anpassung der äußeren Abmessungen der Tubusplatte an die Führungen des Zubehörhalters die Voraussetzung geschaffen, um mit einfachen Mitteln Informationen vom Elektronentubus zum Elektronenbeschleuniger und umgekehrt zu übermitteln.

Weitere Fortbildungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 den Strahlerkopf eines Elektronenbeschleunigers mit einem aufgeschnittenen Zubehörhalter und einem zur Hälfte in den Zubehörhalter eingeschobenen, aufgebrochenen Elektronentubus, und

F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Elektronentubus der F ig. 1.

In der F i g. 1 erkennt man den Strahlerkopf 1 eines Elektronenbeschleunigers 2 und in einem Abstand einen über vier Säulen 3,4,5,6 am Strahlerkopf 1 befestigten Zubehörhalter 7. Durch einen Durchbruch 8 im Strahlerkopf 1 hindurch sind die Blendenplatten 9,10,11 der Primärstrahlenblende 12 zu erkennen. Der Zubehörhalter 7 ist zur Symmetrieachse 13 der Primärstrahlenblende 12, die bei symmetrischer Ausblendung mit dem Zentralstrahl des austretenden Strahlenkegels 14 übereinstimmt, zentriert. In der Darstellung der F i g. 1 ist ein Elektronentubus 15 weitgehend aufgebrochen und nur zu Dreiviertel in den Führungen 16, 17 des Zubehörhalters eingeschoben. Der Elektronentubus 15 ist auf einer rahmenförmigen, in seinen äußeren

Abmessungen den Abmessungen der Führungen 16, 17 des Zubehörhalters 7 angepaßten Tubusplatte 18 montiert. Der innere Durchbruch 19 der Tubusplatte 18 ist in seinen Abmessungen etwas größer gehalten als der maximale, mit der Primärstrahlenblende 12 ausblendbare Strahlenkegel 14.

In der Mitte einer jeden der vier Rahmenseiten der Tubusplatten 18 sind winkelförmig Träger 20,21,22,23 für die Ausblendplatten 24, 25, 26, 27 und die Wandelemente 28, 29, 30, 31 des Elektronentubus 15 senkrecht zur Symmetrieachse 13 des Elektronentubus in Gleitbuchsen 32, 33, 34 (Fig.2) verschiebbar gelagert. Die Träger 20, 21, 22, 23 sind an ihrem, dem Strahlerkopf 1 abgewandten Ende mit je zwei Bohrungen 35 bis 42 versehen. In diesen Bohrungen sind Gleitstangen 43 bis 50 geführt. Je zwei dieser Gleitstangen sind an den äußeren Ecken einer jeden, der winkelförmig ausgebildeten Ausblendplatten 24, 25, 26, 27 befestigt. Sie erstrecken sich parallel zu den beiden Schenkeln der jeweiligen Ausblendplatte. Zwischen den Bohrungen für die Gleitstangen und der Tubusplatte 18 sind an den Trägern 20,21, 22,23 Gleitbacken 51,52,53 für die Führung der Wandelemente 28, 29, 30 31 des Elektronentubus 15 befestigt Die Wandelemente 28,29, 30,31 sind im wesentlichen eckenförmig ausgebildet und erstrecken sich parallel zu den Schenkeln jeweils einer Ausblendplatte über den größeren Teil zweier benachbarter Seitenwände des Elektronentubus 15. Darüber hinaus sind sie auf der dem Strahlerkopf 1 abgewandten und dem Patienten zugewandten Seite des Elektronentubus eingebogen und ragen auf dieser Seite so weit in die lichte öffnung des Elektronentubus 15 hinein, wie die zugehörigen Ausblendplatten 24, 25, 26, 27. Dazu sind sie jeweils an einer Ecke mit der sich über den gleichen Abschnitt erstreckenden Ausblendplatte verschraubt. Zusätzlich sind die Wandelemente im mittleren Bereich einer jeden Wandfläche mn einem Längsschlitz 54, 55, 56 (nur drei sichtbar) versehen. Dessen obere Kante gleitet auf der Gleitbacke des dieser Seitenwand zugeordneten Trägers 20,21,22,23.

Die parallel zur Tubusplatte 18 ausgerichteten Schenkel der Träger 20, 2i, 22, 23 tragen auf ihrer der Tubusplatte 18 zugewandten Seite eine Zahnstange 57, 58, 59, die mit einem auf der Tubusplatte 18 drehbar gelagerten Ritzel 60,61, 62 kämmt. An dem Ritzel sind sowohl ein Potentiometer 63, 64, 65 (nur drei dargestellt) als auch ein Stellmotor 66, 67 (nur zwei dargestellt) angekuppelt. Die Anschlüsse der Potentiometer sind an Kontakten 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75 angeschlossen, die an der in Einschubrichtung in den Zubehörhalter 7 des Strahlerkopfes 1 des Elektronenbeschleunigers 2 vorderen Kante der Tubusplatte 18 angebracht sind. Diesen Kontakten sind im Zubehörhalter entsprechende Gegenkontakte 76, 77,78, 79,80,81, 82, 83 zugeordnet. An diesen Gegenkontakten ist die Steuerschaltung (nicht dargestellt) für die Primärstrahlenblende 12 angeschlossen. An der in Einschubrichtung vorderen Kante der Tubusplatte 18 sind neben den Kontakten 68 bis 75 der Potentiometer 63, 64, 65 weitere Kontakte 84 bis 91 für die den Träger 20,21,22, 23 zugeordneten Stellmotore 66, 67 (nur zwei dargestellt) befestigt Diesen sind weitere Gegenkontakte 92 bis 99 im Zubehörhalter zugeordnet

Beim Einschieben des Elektronentubus 15 in den Zubehörhalter 7 des Strahlerkopfes 1 des Elektronenbeschleunigers 2 werden die Kontakte 68 bis 75 der Potentiometer 63, 64, 65 sowie die weiteren Kontakte 84 bis 91 der Stellmotore 66,67 mit den entsprechenden Gegenkontaklen 76 bis 83 bzw. 92 bis 99 des Zubehörhalters 7 in Verbindung gebracht Nun können über dem Schaltpult (nicht dargestellt) des Elektronenbeschleunigers 2 die Stellmotore 66,67 des Elektronentubus betätigt werden. Beim Betätigen eines Stellmotors verschiebt dieser durch Drehen des Ritzels 60,61,62 die Zahnstange 57, 58, 59 des entsprechenden Trägers 20, 21, 22, 23. Mit dem Träger werden die beiden Gleitstangen 43 bis 50 der beiden Ausblendplatten 24 bis 27 mitgenommen, die sich auf der Seite des entsprechenden Trägers mit ihren Schenkeln überlappen. Dabei gleiten die jeweils anderen Gleitstangen dieser beiden Ausblendplatten in den Bohrungen 35 bis 42 der Träger der benachbarten Seiten. Die an den Ecken des Elektronentubus mit der Ecke jeweils einer Ausblendplatte verschraubten Wandelemente 28 bis 31 stützen sich mit ihren oberen Kanten ihrer beiden Durchbrüche 54, 55, 56 auf den Gleitbacken 51 bis 53 der Träger ab.

Sie überlappen sich in allen Stellungen des Elektronentubus mit geringstmöglichem gegenseitigen Abstand. Da sie an der dem Patienten zugewandten Seite des Elektronentubus eingebogen sind und genauso weit in die lichte öffnung des Elektronentubus hineinragen wie die Ausblendplatten 24,25,26,27, unterstützen sie deren Ausblendeffekt Wegen ihrer dünnen Wandstärke und ihres gegenseitigen geringen Abstandes entstehen an den Überlappungszonen nur einige wenige Millimeter hohe Stufen, die die satte Anlage des Elektronentubus 15 am Körper des Patienten praktisch nicht behindern. Mit diesem Elektronentubus läßt sich daher jede symmetrische und unsymmetrische rechteckige Feldausblendung exakt einstellen.

Beim Verstellen der Träger 20, 21, 22, 23 durch die Stellmotore 66, 67 wird das mit dem Ritzel 60, 61, 62 gekuppelte Potentiometer 63, 64, 65 mit verstellt Der jeweilige am Zubehörhalter 7 abgegriffene Widerstandswert der einzelnen Potentiometer 63, 64, 65 läßt sich in einer Wheatstone'schen Brückenschaltung mit den in gleicher Weise abgenommenen Stellwerten der Blendenplatten 9, 10, 11 der Primärstrahlenblende 12 vergleichen. Erst wenn die Stellungen der Potentiometer des Elektronentubus und der Primärstrahlenblende übereinstimmen, d. h. wenn die Diagonalspannung der Wheatstone'schen Brücke Null ist, kann die Stromversorgung des Elektronenbeschleunigers 2 über ein in der Diagonale der Brückenschaltung eingebautes Schaltelement freigegeben werdea Dadurch wird sichergestellt, daß die Bestrahlung nur eingeschaltet werden kann, wenn die Primärstrahlenblende 12 so eingestellt ist daß sie die Ausblendung des Elektronentubus 15 unterstützt Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es auch möglich, die Potentiometer des Elektronentubus an je eine Nachlaufsteuerung für die Blendenplatten 9, 10, 11 der Primärstrahlenblende 12, wie sie beispielsweise durch die US-PS 29 21 202, insbesondere Figuren 5 und 6, vorbekannt ist anzuschließen. Die Nachlaufsteuerung ließe sich auch auf digitalem Wege, wie bei der DE-OS 24 40 146 für die Nachlaufsteuerung der Skala offenbart ist ausführen. Die Verwendung einer Nachlaufsteuerung hat zur Folge, daß sich die Blendenplatten 9, 10, 11 des Strahlenkopfes 1 synchron mit den entsprechenden Ausblendplatten des Elektronentubus 15 verstellen.

Auch hier unterstützt die Primärstrahlenblende 12 die Ausblendung des Elektronentubus 15 in allen Ausblendstellungen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronentubus für die Verwendung am Strahlenaustritt in Strahlenrichtung hinter der Primärstrahlenblende eines Elektronenbeschleunigers, mit mehreren, senkrecht zur Symmetrieachse des Elektronentubus angeordneten Ausblendplatten mit winkelförmigem Grundriß, an denen je ein eckenförmiges, die zwei an die jeweilige gewinkelte Ausblendplatte angrenzenden Außenwände des Elektronentubus teilweise abdeckendes Wandelement befestigt ist, wobei die Wandelemente gegeneinander verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblendplatten (24,25, 26, 27) eben sind, in senkrecht zur Symmetrieachse (13) ausgerichteten Ebenen liegen, einander an ihren Schenkelenden überlappen und eine jede lärtgs ihrer beiden Schenkel an einem senkrecht zur Richtung der Symmetrieachse (13) verstellbaren Träger (20, 21, 22, 23) verschiebbar gelagert ist und daß sich jeweils einander benachbarte Wandelemente (28,29, 30, 31) auf der dem Elektronenbeschleuniger (2) abgewandten Seite nahezu streifend überlappen.

2. Elektronentubus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander überlappenden Schenkel jeweils zweier benachbarter Ausblendplatten (24, 25, 26, 27) an einem gemeinsamen Träger (20,21,22,23) verschiebbar gelagert sind.

3. Elektronentubus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Ausblendplatten (24, 25, 26, 27) abwechselnd in zwei zueinander parallelen, unmittelbar benachbarten Ebenen gelagert sind.

4. Elektronentubus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ausblendplatte (24, 25,26, 27) mit zwei parallel zu ihren beiden Schenkeln ausgerichteten Gleitstangen (43 bis 50) versehen ist, die in je einer Bohrung (35 bis 42) der zugehörigen Träger (20, 21, 22, 23) längsverschiebbar geführt sind.

5. Elektronentubus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der dem Elektronenbeschleuniger (2) abgewandten Seite eingebogenen, der Symmetrieachse (13) zugewandten beiden Kanten eines jeden Wandelements (28, 29, 30, 31) mit der zugehörigen Ausblendplatte (24, 25, 26, 27) im Sinne einer unterstützenden Ausblendung des Strahlenkegels (114) im wesentlichen bündig abschließt und mit ihr fest verbunden ist.

6. Elektronentubus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (20,21,22,23) für die Ausblendplatten (24, 25, 26, 27) an einer in den Zubehörhalter (7) des Elektonenbeschleunigers (2) einsetzbaren Tubusplatte (18) senkrecht zur Richtung der Symmetrieachse (13) verschiebbar gelagert sind.

7. Elektronentubus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tubusplatte (18) mit einer die maximale V/eite des Elektronentubus (15) kennzeichnenden Codierung versehen ist.

8. Elektronentubus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tubusplatte (18) mit einer die jeweiligen Stellungen der Ausblendplatten (24, 25, 26, 27) des Elektronentubus (15) kennzeichnenden Codierung versehen ist.

9. Elektronentubus nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierung der

Tubusplatte (18) durch am Zubehörhalter (7) angeordneten Sensoren ablesbar ist

10. Elektronen tubus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tubusplatte (J8) mit dem Stelltrieb (57,58,59; 60,61,62; 66,67) der einzelnen Ausblendplatten (24,25,26,27) gekuppelte Potentiometer (63, 64, 65) trägt und am Zubehörhalter (7) beim Einschieben der Tubusplatte (18) mit den Potentiometern in Verbindung bringbare Kontakte (76 bis 83) vorgesehen sind, die mit den entsprechenden Steuerschaltungen der Primärstrahlenblende (12) verbunden sind.

11. Elektronentubus nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltungen die Strahlung erst freigeben, wenn die Stellungen der einzelnen Blendenplatten (9,10,11) der Primärstrahlenblende mit den Stellungen der entsprechenden Ausblendplatten (24,25,26,27) des Elektronentubus (15) übereinstimmen.

12. Elektronentubus nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltungen jeweils eine Nachlaufsteuerung umfassen, die die einzelnen Blendenplatten der Primärstrahlenblende gemäß den Stellungen der entsprechenden Ausblendplatten des Elektronentubus einstellen.