DE102004025502A1 - Ion beam radio therapy system for treatment of e.g. tumor has line accelerator, accelerator coil, deflecting magnets in travel path to supply highly accelerated ion beams to several patient enclosures through ion entry channel - Google Patents
Ion beam radio therapy system for treatment of e.g. tumor has line accelerator, accelerator coil, deflecting magnets in travel path to supply highly accelerated ion beams to several patient enclosures through ion entry channel Download PDFInfo
- Publication number
- DE102004025502A1 DE102004025502A1 DE200410025502 DE102004025502A DE102004025502A1 DE 102004025502 A1 DE102004025502 A1 DE 102004025502A1 DE 200410025502 DE200410025502 DE 200410025502 DE 102004025502 A DE102004025502 A DE 102004025502A DE 102004025502 A1 DE102004025502 A1 DE 102004025502A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- irradiation
- ion
- ion beam
- patient
- accelerator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 title claims description 28
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 title description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 claims description 21
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 24
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- -1 Carbon ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002665 ion therapy Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004091 panning Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000306 recurrent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1077—Beam delivery systems
- A61N5/1078—Fixed beam systems
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1077—Beam delivery systems
- A61N5/1079—Sharing a beam by multiple treatment stations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
- A61N2005/1087—Ions; Protons
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschleunigeranlage für eine Strahlentherapie mittels Ionenstrahlen, wobei die Beschleunigeranlage eine Ionenquelle, einen Linearbeschleuniger, einen Beschleunigerring und eine Transportstrecke für einen hochbeschleunigten Ionenstrahl aufweist. In der Transportstrecke sind Ablenkmagnete angeordnet, die den Ionenstrahl zu unterschiedlichen Strahltransportstrecken ablenken, wobei die Strahltransportstrecken unterschiedliche Bestrahlungsräume versorgen.The The present invention relates to an accelerator system for radiotherapy by means of ion beams, the accelerator system comprising an ion source, a linear accelerator, an accelerator ring and a transport path for a high-speed Has ion beam. In the transport section are deflecting magnets arranged, which the ion beam to different beam transport paths deflect, wherein the beam transport paths supply different irradiation rooms.
Aus
der Druckschrift
So lange derartige Ionenstrahlanlagen zur Bestrahlung von Tumorgeweben mit dem leichtesten Ion des Periodensystems, nämlich dem Wasserstoffion oder -proton, arbeiten, sind Umlenkmagnete für ein Gantry und seine Massen relativ klein und beherrschbar. Sollten jedoch schwerere Ionen, wie das Ion des Kohlenstoffs oder andere eingesetzt werden, so müssten um ein mehrfaches größere Ablenkmagnete eingesetzt werden, um die hochbeschleunigten schweren Ionen von der Achse eines Gantry auf den Umfang eines Gantry und zurück zum Zentrum des Gantry, in dem der Patient positioniert ist, zu lenken. Gleichzeitig müssen entsprechend große Massen als Gegengewicht zu den Ablenkmagneten in einem Gantry vorgesehen werden, so dass das zu drehende und auf wenige Millimeter genau zu beherrschende Drehgestell eines Gantry mehrere hundert Tonnen wiegt. Mit zunehmender Ionenmassenzahl wird somit die propagierte Gantrylösung schwerer, unhandlicher und erfordert immer größere Gebäude zur Unterbringung der Behandlungsanlagen.So long such ion beam systems for the irradiation of tumor tissue with the lightest ion of the periodic table, namely the hydrogen ion or proton, work, are diverting magnets for a gantry and its masses relatively small and manageable. However, if heavier ions, as the ion of carbon or others are used, so would have to a multiple larger deflection magnets be used to accelerate the heavy-accelerated heavy ions of the axis of a gantry on the circumference of a gantry and back to the center of the gantry in which the patient is positioned. simultaneously have to correspondingly large Masses provided as a counterweight to the deflection magnets in a gantry be so that the spinning and accurate to a few millimeters to be controlled bogie of a gantry several hundred tons. As the ion mass number increases, the propagated gantryl solution thus becomes heavier, unwieldy and requires ever larger buildings to accommodate the treatment facilities.
Ziel jeder Strahlentherapie ist es, eine möglichst hohe Strahlendosis in einem eng umgrenzten Gebiet in dem Tumorvolumen zu deponieren, und das gesunde umgebende Gewebe maximal zu schonen. In der herkömmlichen Röntgenstrahltherapie kann wegen des exponentiellen Abfalls der Protonendosis mit der Eindringtiefe in der konventionellen subcutanen Strahlentherapie von tieferliegenden Tumoren eine hohe Herddosis nur dadurch erreicht werden, wenn in einer kreuzenden Bestrahlungstechnik der Strahl von mehreren Richtungen auf den Tumor einstrahlt. Dadurch wird die Belastung des gesunden Gewebes vor und hinter dem Tumorvolumen verringert. In der klinischen Praxis sind zwei bis drei Eingangswinkel bei der Röntgenstrahltherapie üblich und mit einer inversen Dosisplanung intensitätsmodulierter Therapie mit Photonen werden oft bis zu neun oder zehn Eingangskanäle, d. h. Bestrahlungswinkelstellungen, geplant. Diese Mehrfeldbestrahlungen sind insbesondere mit den bekannten Gantrysystemen durchführbar.aim Every radiotherapy is the highest possible radiation dose to deposit in the tumor volume in a confined area, and to protect the healthy surrounding tissue as much as possible. In the conventional X-ray therapy can because of the exponential decay of the proton dose with the penetration depth in the conventional subcutaneous radiotherapy of underlying Tumors a high hereditary dose can only be achieved if in a crossing irradiation technique, the beam from multiple directions irradiated on the tumor. This will increase the burden on healthy tissue decreased before and after the tumor volume. In clinical practice Two to three entry angles are common in x-ray therapy and with an inverse dose planning of intensity modulated therapy with Photons often become up to nine or ten input channels, i. H. Irradiation angle positions, planned. These multi-field irradiations are feasible in particular with the known Gantrysystemen.
In analoger Weise zu einer Photonenstrahltherapie sind auch in der Ionenstrahltherapie mehrere Eingangspforten wünschenswert, obwohl durch das invertierte Dosisprofil der Ionenstrahlen die Dosis im Eingangskanal kleiner ist, als die Dosis im Bereich des Tumorvolumens. Jedoch würde die Verteilung der nicht vermeidbaren Eingangsdosis auf mehrere Bestrahlungswinkel auch bei der Ionenstrahltherapie einen weiteren klinischen Vorteil bedeuten. Deshalb werden die bekannten Ionenstrahlanlagen für eine Protonenstrahlbehandlung mit einer Bestrahlungsapplikation aus allen Richtungen durch entsprechende Gantrysysteme ausgestattet.In analogous way to a photon beam therapy are also in the Ion beam therapy more desirable, although through the entrance inverted dose profile of the ion beams the dose in the input channel is smaller than the dose in the area of the tumor volume. however would the Distribution of the unavoidable input dose over several irradiation angles also with the ion beam therapy another clinical advantage mean. Therefore, the known ion beam systems for a proton beam treatment with an irradiation application from all directions by appropriate Gantry systems equipped.
Insoweit
sind die aus der Patentschrift
Darüber hinaus
zeigt die Erfahrung, mit dem aus der Patentschrift
Charakteristisch für die bekannten und geplanten Ionentherapiesysteme ist, dass der Teilchenstrahl unter festem Winkel durch das Gantrysystem geleitet wird, und dass die Variation des Winkel nur mechanisch durch Drehung des Gesamtsystems erreicht werden kann. Auf Grund der hohen Energie der Teilchen von 200 MeV für Protonen und etwa 400 MeV für Kohlenstoffionen und auf Grund der für das Scannen der Ionenstrahlen notwendigen großflächigen Aperturen zumindest des letzten Ablenkmagneten, sind Ablenkmagnete von hoher Magnetfeldstärke mit großflächigen Aperturen erforderlich. Das bedeutet, dass die Elektromagnete ein erhebliches Ausmaß und Gewicht erreichen. Ein tonnenförmiges Gantry für Kohlenstoffionen ist deshalb für einen Radius von 7 m und eine Länge von 15 bis 20 m und einem Gewicht von 300 bis 400 t konzipiert, wobei ca. 50 t allein auf ein Betongewicht als Gegengewicht zu den Magneten entfällt. Bei diesen erheblichen Gewichten gewinnt die Toleranz der Lager und damit der Positionsgenauigkeit des Strahls eine zunehmende Bedeutung. Beim Patienten liegen die Toleranzgrenzen jedoch im Millimeterbereich. Derartige Toleranzgrenzen sind mit den bisher gebauten Gantrys jedoch schwer einzuhalten.Characteristic for the known and planned ion therapy systems is that the particle beam at a fixed angle through the gantry system, and that the variation of the angle only mechanically by rotation of the entire system can be achieved. Due to the high energy of the particles of 200 MeV for Protons and about 400 MeV for Carbon ions and due to the scanning of ion beams necessary large-area apertures At least the last deflecting magnets are deflecting magnets of high magnetic field strength with large apertures required. This means that the electromagnets have a considerable size and weight to reach. A barrel-shaped gantry for carbon ions is therefore for a radius of 7 m and a length from 15 to 20 m and weighing from 300 to 400 t, taking about 50 t alone on a concrete weight as a counterweight to the Magnet deleted. At these considerable weights, the tolerance of the bearings wins and thus the positional accuracy of the beam is of increasing importance. For patients, however, the tolerance limits are in the millimeter range. However, such tolerance limits are difficult with the previously built gantries observed.
Beim Bau von Ionenstrahlanlagen für Kliniken ist der Bau von mehreren Gantrysystemen ein wesentlicher Kostenfaktor. Diese Kosten beziehen sich auf das eigentliche Gantry mit mehr als 10 Millionen Euro pro System, wie dem Bau geeigneter Betriebshallen mit mehr als 14 m Höhe und Breite und über 20 m Länge, das bedeutet, einen Umbautenraum von mehr als 4.000 m. Diese Räume sind dickwandig mit Beton abzuschirmen. Außerdem stellt der geplante Einsatz von Ionenrasterverfahren an die notwendige mechanische Präzision bisher noch ein ungelöstes Problem dar. Deshalb muss beim Ionenrasterverfahren die erforderliche Präzision von 1 mm nach jeder Einstellung und für jede Neubehandlung kontrolliert, verifiziert und korrigiert werden.At the Construction of ion beam systems for Clinics, the construction of multiple gantry systems is an essential Cost factor. These costs refer to the actual gantry with more than 10 million euros per system, as the construction suitable Operating halls with more than 14 m height and width and over 20 m Length, that means an enclosed space of more than 4,000 m. These rooms are shield thick walls with concrete. Also, the scheduled Use of ion screen methods to the necessary mechanical precision so far another unresolved one Problem. Therefore, in the ion screen method, the required precision 1 mm after each adjustment and for each re-treatment, be verified and corrected.
Aus
der Druckschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile im Stand der Technik für Beschleunigeranlagen für eine Strahlentherapie mittels Ionenstrahlen mit einer Ionenstrahlquelle, einem Li nearbeschleuniger, einem Beschleunigerring, einer Transportstrecke und Ablenkmagneten, in der Transportstrecke die einen hochbeschleunigten Ionenstrahl mehreren Bestrahlungsräumen zur Verfügung stellen, zu überwinden und eine Beschleunigeranlage anzugeben, die den Bedürfnissen nach Kostenminderung und Raumersparnis bei gleichzeitig erhöhter Präzision entgegenkommen.task The invention is the disadvantages of the prior art for accelerator systems for one Ion beam radiation therapy with an ion beam source, a Li near accelerator, an accelerator ring, a transport route and Ablenkmagneten, in the transport line which one hochbeschleunigten Provide the ion beam to multiple irradiation rooms, to overcome and specify an accelerator facility that meets the needs for cost reduction and save space while simultaneously increasing precision.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Gegenstandes des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.These The object is achieved with the features of the subject-matter of the independent claim 1 solved. Preferred developments of the invention will become apparent from the features the dependent Claims.
Die Lösung dieser Aufgabe geht davon aus, dass in einem vorgegebenen Raum fest installierte Ablenkmagnete identischer Bauart wesentlich präziser angeordnet werden können, als Ablenkmagnete in einem drehbaren Gantrygestell mit den oben erwähnten Nachteilen. Ferner geht die Lösung davon aus, dass die Massen des letzten Ablenkmagneten vor dem Bestrahlungsraum wesentlich vermindert werden können, wenn ein Rasterscansystem erst nach dem letzten Ablenkmagneten in einen geraden Strahlrohrbereich integriert werden kann. Schließlich geht die Lösung der Aufgabe davon aus, dass dem Patienten auf der Patientenliege ohne große Probleme zugemutet wird, dass er in einem begrenzten Winkelbereich zur Horizontalen auf der Patientenliege präzise um eine horizontale Achse geschwenkt wird.The solution This task assumes that stuck in a given space installed deflection magnets of identical design arranged much more precise can be as deflecting magnets in a rotating gantry rack with the top mentioned Disadvantages. Further, the solution goes assume that the masses of the last deflection magnet in front of the irradiation room can be significantly reduced if a raster scan system only after the last deflection magnet in a straight jet pipe area can be integrated. Finally it works the solution the task assumes that the patient is on the patient bed without big ones Problems is expected that he is in a limited angular range to the horizontal on the patient bed precisely about a horizontal axis is pivoted.
Ferner geht die Lösung der Probleme davon aus, dass es möglich ist, den Patienten mal in einer Rückenlage und ein anderes mal in einer Bauchlage auf der Patientenliege präzise zu positionieren und zu immobilisieren. Und weiterhin geht die Lösung davon aus, dass ein Schwenken der Patientenliege in einem begrenzten Winkelbereich um eine horizontale Achse präziser ausgeführt werden kann, als die mechanische Drehung des oben erwähnten, mehrere hundert Tonnen schweren Gantry gestells. Mit jeder Tonne Kupfer, die dabei eingespart wird, gehen die Kosten sowohl für die Beschleunigeranlage, als auch für den Betrieb und für die Wartung der Beschleunigeranlage gravierend zurück. Die Raumersparnis kann wiederum dazu für ein Gebäude genutzt werden, das mehr Komfort für die Bestrahlungsräume und eine höhere Anzahl von Bestrahlungsräumen zur Verfügung stellt. Dabei sind Bestrahlungsräume aus Beton und anderem Mauerwerk erheblich preiswerter, als ein viele Tonnen schwereres Gantrysystem.Furthermore, the solution of the problems is based on the fact that it is possible to position and immobilize the patient precisely in a supine position and sometimes in a prone position on the patient couch. Furthermore, the solution assumes that a pivoting of the patient bed in a limited angular range about a horizontal axis can be performed more precisely than the mechanical rotation of the above-mentioned, several hundred-ton gantry rack. With every ton of copper that is saved, go the Costs for the accelerator system, as well as for the operation and maintenance of the accelerator system seriously back. The space savings can in turn be used for a building that provides more comfort for the treatment rooms and a higher number of treatment rooms available. Here, irradiation rooms made of concrete and other masonry are significantly cheaper than a many tons heavier Gantrysystem.
Die obige Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Bestrahlungsräume vertikal gestaffelt in einem Therapiegebäude angeordnet sind. Die Bestrahlungsräume weisen einen Ionenstrahleintrittskanal auf, durch welchen der Ionenstrahl unter einem fixierten Winkel α gegenüber der Horizontalen dem Bestrahlungsraum zugeführt wird. Der Winkel α ändert sich in vorgegebenen gleichgroßen Winkelstufen Δα von Bestrahlungsraum zu Bestrahlungsraum. Somit ist eine Grobeinstellung des Bestrahlungswinkels α gegenüber einem Zielvolumen durch Wahl des geeigneten Bestrahlungsraumes, in dem das Zielvolumen auf einer Patientenliege angeordnet ist, vorgegeben.The the above object is achieved by that the irradiation rooms vertically staggered in a therapy building are arranged. The irradiation rooms have an ion beam entrance channel through which the ion beam at a fixed angle α to the Horizontal is supplied to the irradiation room. The angle α changes in predetermined equal sizes Angular steps Δα of irradiation room to radiation room. Thus, a coarse adjustment of the irradiation angle α with respect to a Target volume by selecting the appropriate irradiation room, in the the target volume is arranged on a patient couch, predetermined.
Diese Grobeinstellung des Ionenstrahleintrittskanals bzw. des Winkels α kann jedoch äußerst präzise vorgenommen werden, da die Strahltransportstrecke mechanisch feststeht und in keiner Weise einer mechanischen Lagerung mit gleichzeitiger Drehung, oder linearer Verschiebung wie im Stand der Technik unterworfen werden muss. Um eine Feineinstellung innerhalb der Winkelstufen Δα zu erreichen, ist die Patientenliege gegenüber der Horizontalen mindestens in einem Winkelbereich von ± Δα/2 einstellbar. Ferner ist die Patentenliege um die Hochachse drehbar.These Coarse adjustment of the ion beam entrance channel or the angle α, however, can be made extremely precisely be because the beam transport path mechanically fixed and in no way of mechanical storage with simultaneous rotation, or linear displacement as in the prior art must become. In order to achieve a fine adjustment within the angle stages Δα, is the patient bed opposite the horizontal at least in an angular range of ± Δα / 2 adjustable. Furthermore, the patent bed is rotatable about the vertical axis.
Der Vorteil dieser Beschleunigeranlage ist es, dass gegenüber dem letzten Ablenkmagneten eines Gantrys sowie gegenüber eines linear bewegten letzten Ablenkgliedes der mechanische Aufwand erheblich vermindert werden kann, und durch die fixierte Anordnung der unterschiedlichen Ablenkmagnete eine hohe Präzision in den Grobstufen und durch die geringe Masse einer Patientenliege eine hohe Präzision auch der Einstellung der feinen Winkelbereiche zwischen den Grobpositionen erreichbar ist. Gegenüber herkömmlichen Ionenstrahltherapiesystemen mit horizontaler Einstrahlung in einen Bestrahlungsraum unterscheidet sich der vorliegende Gesgenstand einer Beschleunigeranlage darin, dass Strahltransportstrecken vorgesehen werden, die unterschiedliche Bestrahlungsräume in einem entsprechenden vertikalen Winkel α zur Horizontalen erreichen. Damit haben diese Anlagen den Vorteil, dass für diese Beschleunigeranlage keine mechanisch bewegten Ablenksysteme erforderlich sind. Lediglich die Patientenliege ist ein in einem begrenzten Winkelbereich Δα um eine horizontale Achse präzise und für den Patienten geringfügig aus der horizontalen Lage abweichende ansteigende oder abfallende Lage zu verstellen.Of the Advantage of this accelerator system is that compared to the last deflecting magnets of a gantry as well as opposite a linear moving last Deflection member of the mechanical complexity can be significantly reduced can, and by the fixed arrangement of the different deflection magnets a high precision in the rough steps and by the low mass of a patient bed a high precision also the adjustment of the fine angle ranges between the coarse positions is reachable. Across from usual Ion beam therapy systems with horizontal irradiation in one Irradiation space differs the present subject matter an accelerator system in that provided beam transport lines be the different irradiation rooms in a corresponding vertical angle α to Reach horizontal. Thus these plants have the advantage that for this Accelerator system no mechanically moving deflection systems required are. Only the patient couch is one in a limited angular range Δα around one horizontal axis precise and for slightly to the patient from the horizontal position deviating rising or falling position to adjust.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Stufen der Grobeinstellung ein Δα von 15° bis 30° auf. Die Patientenliege verfügt dabei über eine Feineinstellung im Bereich zwischen ± 7,5° und ± 20° gegenüber der Horizontalen. Diese Schwenkung um die Horizontale bei der Feineinstellung der Patientenliege belastet den Patienten nicht so sehr, wie ein Schwenken des Patienten in eine Sitzposition. Außerdem sind die Zielvolumina in dieser liegenden Position mit einer geringen Abweichung von der Horizontalen wesentlich präziser und reproduzierbarer in ihrer Position in einem Patientenkörper einzuhalten als in einer Sitzposition.In a preferred embodiment According to the invention, the steps of coarse adjustment have a Δα of 15 ° to 30 °. The Patient couch has over it a fine adjustment in the range between ± 7.5 ° and ± 20 ° with respect to the horizontal. This swing loaded around the horizontal in the fine adjustment of the patient bed the patient not so much as a patient in a panning a seating position. Furthermore are the target volumes in this lying position with a low Deviation from the horizontal much more precise and reproducible to keep their position in a patient's body as in one Seating position.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Stufen der Grobeinstellung 25° auf und die Patientenliege wird gegenüber der Horizontalen um eine Feineinstellung im Bereich von ± 15° geschwenkt. Mit dieser Grobeinstellung können einerseits mit 4 unterschiedlichen vertikal gestaffelten Bestrahlungsräumen, sämtliche Winkel zwischen 0° und 90° abgedeckt werden, grundsätzlich kann durch unterschiedliche Lagerung des Patienten, nämlich einmal in Bauchlage und ein anderes mal in Rückenlage eine Bestrahlungseinstellung –90° bis +90° mit 0° als Horizontale erfolgen, womit sämtliche Bestrahlungswinkel, wie sie auch ein Gantry zur Verfügung stellt, in vorteilhafter und kostengünstiger Weise darstellbar sind.In a preferred embodiment of the invention, the stages of coarse adjustment to 25 ° and the patient bed is opposite the horizontal by a fine adjustment in the range of ± 15 °. With this coarse adjustment on the one hand with 4 different vertical staggered irradiation rooms, all Angle between 0 ° and 90 ° covered be, basically can be due to different storage of the patient, namely once in prone position and another time in supine position an irradiation setting -90 ° to + 90 ° with 0 ° as horizontal take place, whereby all irradiation angles, as they also have a gantry available represents, can be displayed in an advantageous and cost-effective manner.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden deshalb für die Grobeinstellung vier Strahltransportstrecken unter den Winkeln 0°, 25°, 50° und 75° vorgesehen und entsprechend vier vertikal gestaffelte Bestrahlungsräume mit entsprechend gestaffelten Ionenstrahleintrittskanälen bereitgestellt. Dazu sind die Behandlungsräume vertikal in der Tiefe gestaffelt, da der Ionenstrahl nach unten abgelenkt wird. Eine derartige Beschleunigeranlage kann mit minimalsten Aufwand an Ablenkmagneten bereitgestellt werden. Dabei wird in vorteilhafter Weise sowohl die Rückenlage, als auch die Bauchlage eines Patienten bei der Bestrahlung ausgenutzt, um alle Bestrahlungswinkel in Bezug auf das Zielvolumen von –90° bis +90° bei 0° in der Horizontalen zu ermöglichen.In a further preferred embodiment The invention are therefore for the coarse adjustment four beam transport lines under the angles 0 °, 25 °, 50 ° and 75 ° provided and correspondingly four vertically staggered irradiation rooms with corresponding staggered ion beam entry channels provided. These are the treatment rooms vertically staggered in depth because the ion beam deflected downwards becomes. Such an accelerator system can with minimal effort be provided to deflection magnets. It is in an advantageous Way both the supine position, as well as the prone position of a patient during the irradiation, around all irradiation angles with respect to the target volume from -90 ° to + 90 ° at 0 ° in the horizontal to enable.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden Grobeinstellungen mit vier Strahltransportstrecken unter den Winkeln 0°, –25°, –50°, –75° gegenüber der Horizontalen in unterschiedlichen Bestrahlungsräumen fest vorgegeben. Dazu sind die Behandlungsräume in dem Therapiegebäude vertikal in die Höhe gestaffelt.In a further embodiment The invention will be coarse settings with four beam transport routes at the angles 0 °, -25 °, -50 °, -75 ° with respect to the Horizontal fixed in different irradiation rooms. To are the treatment rooms in the therapy building vertically in the air staggered.
Weiterhin ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Bestrahlungsräume horizontal versetzt anzuordnen, um Vakuumrohre, in denen der Ionenstrahl geführt wird, räumlich nebeneinander anzuordnen. In diesem Fall ist es möglich, sowohl Grobeinstellungen von negativen Winkeln, als auch Grobeinstellungen mit positiven Winkeln in dem glei chen Therapiegebäude vorzusehen, und dabei ein Kreuzen von Strahlrohren zur Raumersparnis bereitzustellen. Es ist damit ohne weiteres möglich, dass sich die Strahltransportstrecken zur Versorgung hochgelegener und tiefgelegener Bestrahlungsräume nun kreuzen.Furthermore, in a preferred Ausfüh tion form of the invention provided to arrange the irradiation rooms horizontally offset in order to arrange vacuum tubes in which the ion beam is guided spatially next to each other. In this case, it is possible to provide both coarse adjustments of negative angles and coarse settings with positive angles in the same therapy building, and thereby to provide a crossing of radiant tubes to save space. It is thus readily possible that the beam transport paths now intersect to supply high-altitude and low-level irradiation rooms.
Um die Grobeinstellung vorzugsweise für 0°, 25°, 50°, 75° oder für 0°, –25°, –50° und –75° zu ermöglichen ist es vorzugsweise vorgesehen, das Δα von 25°-Ablenkmagnete mit jeweils einem Ablenkvermögen von 25° auszuführen. Damit kann die Beschleunigeranlage kompakt hergestellt werden, zumal für vier Strahltransportstrecken lediglich vier Ablenkmagnete mit jeweils einem Ablenkungsvermögen von 25° erforderlich werden. Sollen mit der 25°-Stufung sowohl negative und positive Einstrahlwinkel α gegenüber der Horizontalen mit 0° realisiert werden, so sind bei einem Δα von 25° lediglich sieben Strahltransportstrecken mit sieben Ablenkmagnete für jeweils eine Ablenkung von 25° erforderlich. Ein derartiges Strahlungsführungssystem hat den Vorteil, dass Ablenkmagnete von gleicher Bauart eingesetzt werden können, was vorteilhafterweise die Investitions- und Wartungskosten erheblich senkt.Around it is preferable to allow coarse adjustment preferably for 0 °, 25 °, 50 °, 75 ° or for 0 °, -25 °, -50 ° and -75 ° provided, the Δα of 25 ° -Ablenkmagnete each with a distraction of 25 °. In order to The accelerator system can be made compact, especially for four beam transport lines only four deflection magnets, each with a distraction of 25 ° required become. Should with the 25 ° gradation both negative and positive angles of incidence α are realized with respect to the horizontal at 0 °, so are at a Δα of 25 ° only seven beam transport sections with seven deflection magnets for each a deflection of 25 ° required. One such radiation guidance system has the advantage that deflection magnets of the same type used can be which advantageously the investment and maintenance costs considerably lowers.
Um eine Strahlaufweitung und/oder Strahlfokussierung im Strahlverlauf durch die Ablenkmagnete zu erreichen, werden zwischen den Ablenkmagneten und vor den Ablenkmagneten, sowie nach den Ablenkmagneten Quadrupole vorgesehen. Erst nach dem letzten Ablenkmagneten der Beschleunigungsanlage werden in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Scannermagnete in einem Strahlrohr für ein Rasterscanverfahren mit vertikaler und horizontaler Ablenkung des Ionenstrahls zur Abtastung des Zielvolumens vorgesehen. Vorzugweise kann eine Position für die Scannermagneten noch vor dem Ionenstrahleintrittskanal jedes Behandlungsraumes bereitgestellt werden, oder die Scannermagnete werden, wenn es die Größe des Behandlungsraumes erlaubt, innerhalb von dem Raum angeordnet.Around a beam widening and / or beam focusing in the beam path to reach through the deflecting magnets are between the deflecting magnets and before the deflection magnets, as well as after the deflection magnets quadrupoles intended. Only after the last deflection magnet of the acceleration system become scanner magnets in a further preferred embodiment of the invention in a jet pipe for a raster scan method with vertical and horizontal deflection of the ion beam for scanning the target volume. preferably, can be a position for the scanner magnets even before the ion beam entrance channel each Treatment room are provided, or the scanner magnets if it is the size of the treatment room allowed to be arranged inside the room.
Ein Verfahren zur Durchführung von Ionenbestrahlungen einer Beschleunigeranlage weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird der Patient in einem Vorbereitungsraum auf einer Patientenliege immobilisiert. Dazu wird die Bestimmung des optimalen Bestrahlungswinkels α für die Bestrahlungstherapie anhand eines vorgegebenen Bestrahlungsplanes festgestellt. Nun kann die Auswahl des geeigneten Bestrahlungsraumes mit einem Ioneneintrittskanal und einer geeigneten Grobeinstellung in Bezug auf den Bestrahlungswinkel α festgelegt werden.One Method of implementation of ion irradiations of an accelerator system has the following Procedural steps on. First the patient is in a preparation room on a patient bed immobilized. For this purpose, the determination of the optimal irradiation angle α for the radiation therapy determined on the basis of a prescribed treatment plan. Well can the selection of the appropriate irradiation space with an ion inlet channel and a suitable coarse adjustment with respect to the irradiation angle α become.
Anschließend wird die Patientenliege in den vorbestimmten Bestrahlungsraum eingefahren, eingerastet und dort, relativ zu dem vorbestimmten optimalen Bestrahlungswinkel α. Feineingestellt. Diese Feineinstellung in Bezug auf den Bestrahlungswinkel α wird durch ein Kippen der Patientenliege um eine horizontale Achse und durch ein Drehen um eine vertikale Achse durchgeführt. Schließlich kann die Bestrahlung mit eventuellen Unterbrechungen für Positionsänderungen des Patienten und der Patientenliege für eine mögliche Mehrfeldbestrahlung durchgeführt werden. Danach erfolgt der Rücktransport des Patienten in einen Nachsorgeraum und das Entfernen der Immobilisierung des Patienten auf der Patientenliege.Subsequently, will retracted the patient bed into the predetermined irradiation room, locked and there, relative to the predetermined optimum irradiation angle α. Posted fine. This fine adjustment with respect to the irradiation angle α is by tilting the patient couch about a horizontal axis and through a rotation performed about a vertical axis. Finally, the irradiation with possible interruptions for changes in position of the patient and the patient bed for a possible Multiple field irradiation performed become. Then the return transport takes place of the patient in an aftercare room and removing the immobilization of the patient on the patient bed.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es eine Bestrahlungsanlage einsetzt, die mit höchster Präzision dem entsprechenden Bestrahlungsraum einen Ionenstrahl unter einem festeingestellten Bestrahlungswinkel α über den Ioneneintrittskanal des Bestrahlungsraumes zur Verfügung stellt. Mit ähnlich hoher Präzision kann in dem Bestrahlungsraum dann die Feineinstellung erfolgen, in dem die Liege des Patienten um eine horizontale Achse gekippt und um eine vertikale Achse gedreht wird.This Method has the advantage that it uses an irradiation system, which with the highest precision corresponding irradiation space an ion beam under a fixed Irradiation angle α over the Ion entrance channel of the irradiation room provides. With similarly high precision then the fine adjustment can take place in the irradiation room, in which the patient's couch tilted about a horizontal axis and is rotated about a vertical axis.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The The invention will now be described with reference to the accompanying figures.
Somit
ergibt sich für
den Bestrahlungsraum
Wie
Damit
wird erreicht, dass die letzten in der Strahltransportstrecke
In
jedem der Bestrahlungsräume
Trotz
der begrenzten Anzahl von Ablenkmagneten sind die Ausführungsbeispiele
in den
Um
einen Patienten zu bestrahlen, wird er zunächst im Vorbereitungsraum
- 11
- Bestrahlungsanlageirradiation facility
- 1.0 bis 1.61.0 to 1.6
- Strahlentherapieanlageradiation therapy system
- 22
- Ionenstrahlion beam
- 33
- Ionenquelleion source
- 44
- Linearbeschleunigerlinear accelerator
- 55
- Beschleunigerringaccelerator ring
- 66
- Transportstrecketransport distance
- 77
-
Ablenkmagnet
(
7.1 bis7.12 )Deflection magnet (7.1 to7.12 ) - 88th
-
Bestrahlungsraum
(
8.1 bis8.8 )Irradiation room (8.1 to8.8 ) - 99
- Therapiegebäudetherapy building
- 1010
- hochbeschleunigter Ionenstrahlhighly accelerated ion beam
- 1111
-
Ioneneintrittskanal
(
11.1 bis11.8 )Ion inlet channel (1.11 to11.8 ) - 1212
- Horizontalehorizontal
- 1313
-
Zielvolumen
(
13.1 bis13.8 )Target volume (13.1 to13.8 ) - 14 bis 2014 until 20
- StrahltransportstreckeBeam transport line
- 2121
- Vakuumrohrevacuum tubes
- 2222
-
Quadrupole
(
22.1 bis22.12 )Quadrupoles (22.1 to22:12 ) - 2323
-
Scannermagnet
horizontal (
23.1 bis23.8 )Scanner magnet horizontal (23.1 to23.8 ) - 2424
-
Scannermagnet
vertikal (
24.1 bis22.8 )Scanner magnet vertical (24.1 to22.8 ) - 2525
- gerader Strahlrohbereichstraight Strahlrohbereich
- 2626
- VorbreitungsraumVorbreitungsraum
- 2727
- Erdoberflächeearth's surface
- 2828
- Auffangraumstaging area
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410025502 DE102004025502B4 (en) | 2004-05-21 | 2004-05-21 | Accelerator system for ion beam radiation therapy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410025502 DE102004025502B4 (en) | 2004-05-21 | 2004-05-21 | Accelerator system for ion beam radiation therapy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004025502A1 true DE102004025502A1 (en) | 2005-12-15 |
DE102004025502B4 DE102004025502B4 (en) | 2006-12-28 |
Family
ID=35404390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200410025502 Expired - Lifetime DE102004025502B4 (en) | 2004-05-21 | 2004-05-21 | Accelerator system for ion beam radiation therapy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102004025502B4 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015130267A1 (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-03 | Klein, David | External beam radiation therapy |
CN110493948A (en) * | 2019-09-12 | 2019-11-22 | 中国科学院近代物理研究所 | A kind of layering heavy ion/proton therapeutic appts and dedicated transmissions route |
WO2024077945A1 (en) * | 2022-09-01 | 2024-04-18 | 中国科学院近代物理研究所 | Irradiation terminal based on combined rotating beam line and application |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5349198A (en) * | 1992-07-15 | 1994-09-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Beam supply device |
WO1999053997A1 (en) * | 1998-04-21 | 1999-10-28 | Boris Vladimirovich Astrakhan | Method for radiating a subject using a horizontal beam of charged heavy particles such as protons and devices for realising the same |
DE10010523A1 (en) * | 2000-03-07 | 2001-09-20 | Schwerionenforsch Gmbh | Ion beam system for tumor tissue irradiation has two irradiation systems provided with asymmetrical and symmetrical scanning units |
DE10025913A1 (en) * | 2000-05-26 | 2001-12-06 | Schwerionenforsch Gmbh | Tumor patient positioning device for heavy-ion therapy chamber has mechanism holding tumor of sitting patient in isocentre of heavy-ion beam |
DE10248476A1 (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-18 | Hitachi Ltd | Medical device for irradiation with charged particles |
EP1358908A1 (en) * | 2002-05-03 | 2003-11-05 | Ion Beam Applications S.A. | Device for irradiation therapy with charged particles |
-
2004
- 2004-05-21 DE DE200410025502 patent/DE102004025502B4/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5349198A (en) * | 1992-07-15 | 1994-09-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Beam supply device |
WO1999053997A1 (en) * | 1998-04-21 | 1999-10-28 | Boris Vladimirovich Astrakhan | Method for radiating a subject using a horizontal beam of charged heavy particles such as protons and devices for realising the same |
DE10010523A1 (en) * | 2000-03-07 | 2001-09-20 | Schwerionenforsch Gmbh | Ion beam system for tumor tissue irradiation has two irradiation systems provided with asymmetrical and symmetrical scanning units |
DE10025913A1 (en) * | 2000-05-26 | 2001-12-06 | Schwerionenforsch Gmbh | Tumor patient positioning device for heavy-ion therapy chamber has mechanism holding tumor of sitting patient in isocentre of heavy-ion beam |
DE10248476A1 (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-18 | Hitachi Ltd | Medical device for irradiation with charged particles |
EP1358908A1 (en) * | 2002-05-03 | 2003-11-05 | Ion Beam Applications S.A. | Device for irradiation therapy with charged particles |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
J.E. Katuin et al.: "The use of industrial robot arms for high precision patient positioning", CAARI 2002 (Konferenz, Denton/USA) * |
M.M. Kats: "A simple planar system for the irradi- ation of reclining patients with beams of heavy charged particles from different directions", in: Instruments and Experimental Techniques 45, 2002, S. 272-276 |
M.M. Kats: "A simple planar system for the irradi-ation of reclining patients with beams of heavy charged particles from different directions", in: Instruments and Experimental Techniques 45, 2002, S. 272-276 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015130267A1 (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-03 | Klein, David | External beam radiation therapy |
CN110493948A (en) * | 2019-09-12 | 2019-11-22 | 中国科学院近代物理研究所 | A kind of layering heavy ion/proton therapeutic appts and dedicated transmissions route |
WO2024077945A1 (en) * | 2022-09-01 | 2024-04-18 | 中国科学院近代物理研究所 | Irradiation terminal based on combined rotating beam line and application |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102004025502B4 (en) | 2006-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1261394B1 (en) | Ion beam system for irradiating tumour tissues | |
EP1148911B1 (en) | Gantry system | |
DE102007050168B3 (en) | Gantry, particle therapy system and method for operating a gantry with a movable actuator | |
DE10241178B4 (en) | Isokinetic gantry arrangement for the isocentric guidance of a particle beam and method for its design | |
EP1524012B1 (en) | Device for positioning a patient | |
DE102007050035B4 (en) | Apparatus and method for deflecting a jet of electrically charged particles onto a curved particle path | |
DE602004011560T2 (en) | MORE ROOM RADIATION TREATMENT SYSTEM | |
DE102005034912B4 (en) | Particle therapy system, method for determining control parameters of such a therapy system, radiotherapy planning device and irradiation method | |
DE69533079T2 (en) | Device for electron linear acceleration, in particular for radiation therapy during an operation | |
DE102008028510B3 (en) | Particle therapy system, method for building a particle therapy system and method for retrofitting a particle therapy system | |
EP1905481B1 (en) | Particle therapy facility for particle therapy of a target volume actuated by a movement | |
EP1987859A2 (en) | Particle therapy device | |
EP2273856A2 (en) | Accelerator assembly and method for adjusting a particle energy | |
EP2268359B1 (en) | Particle beam therapy system and method for guiding a beam of charged particles in a particle beam therapy system | |
DE102008007245A1 (en) | Combined radiotherapy and magnetic resonance device | |
WO2008083721A1 (en) | Radiation apparatus | |
EP2247339B1 (en) | Proton beam treatment system | |
DE102004025502B4 (en) | Accelerator system for ion beam radiation therapy | |
DE10041473B9 (en) | Device for irradiating tissue | |
DE60312985T2 (en) | DEVICE FOR IRRADIATING A TARGET WITH A HADRON-LOADED BEAM, USE IN HADRON THERAPY | |
EP2016978A2 (en) | Particle beam application device, beam emitting device and method for guiding a particle beam | |
DE102022115598A1 (en) | Proton therapy system for treating a patient using proton radiation | |
AT8430U1 (en) | IRRADIATION SYSTEM AND USE FOR IRRADIATING TUMOR TISSUE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: BOETERS & LIECK, DE Representative=s name: BOETERS & LIECK, 80331 MUENCHEN, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: GSI HELMHOLTZZENTRUM FUER SCHWERIONENFORSCHUNG, DE Free format text: FORMER OWNER: GESELLSCHAFT FUER SCHWERIONENFORSCHUNG MBH, 64291 DARMSTADT, DE Effective date: 20140324 |
|
R071 | Expiry of right |