DE102009013644A1

DE102009013644A1 - Strahlentherapieanlage mit Haltevorrichtung und Verfahren zur Bewegung eines Therapiestrahlauslassmoduls

Info

Publication number: DE102009013644A1
Application number: DE200910013644
Authority: DE
Inventors: Franz Dirauf; Franz Fadler; H. George Hammon III
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-06-24
Also published as: GB201003467D0

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strahlentherapie (1) und ein zugehöriges Verfahren mit einer auf einem Fußboden (23) angeordneten Haltevorrichtung (6) für ein Therapiestrahlauslassmodul (2) an. Die Anlage (1) umfasst: - eine senkrecht angeordnete erste Drehachse (20), um welche die Haltevorrichtung (6) drehbar ist (A), - eine teilringförmige Öffnung (31, 32) in der Haltevorrichtung (6) und - eine zweite Drehachse (21), die senkrecht zur ersten Drehachse (20) steht und um die das Therapiestrahlauslassmodul (2) drehbar ist (B), wobei es sich entlang der teilringförmigen Öffnung (31, 32) bewegt. Vorteilhaft daran ist, dass lediglich durch Bewegungen um zwei Drehachsen (20, 21) alle Bestrahlungsrichtungen erreicht werden können. Ein Patient kann während der gesamten Strahlenbehandlung unbewegt bleiben.

Description

Die Erfindung betrifft eine im Patentanspruch 1 angegebene Strahlentherapieanlage mit einer auf einem Fußboden angeordneten Haltevorrichtung für ein Therapiestrahlauslassmodul und ein im Patentanspruch 9 angegebenes Verfahren zur Bewegung eines Therapiestrahlauslassmoduls einer Strahlentherapieanlage.
Bei der Strahlentherapie wird in der Regel ein Ziel innerhalb eines menschlichen Körpers oder auf der Körperoberfläche mit einem Therapiestrahl bestrahlt, um Krankheiten, insbesondere Tumore, zu behandeln. Dazu wird gezielt in einem Bestrahlungszentrum einer Bestrahlungsanlage, dem sogenannten Isozentrum, eine hohe Strahlungsdosis erzeugt. Die Strahlung ist vorzugsweise Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung.
Eine genaue Positionierung des Ziels, d. h. des Tumors, im Bestrahlungsfeld ist eine der größten Herausforderungen der Strahlentherapie, da eine ungenaue Positionierung des Tumors im Bestrahlungsfeld ein Hauptfaktor für ein Scheitern einer strahlentherapeutischen Behandlung eines Patienten ist. Für eine exakte Positionierung gibt es grundsätzlich zwei Ansätze: einerseits kann eine Patientenlagerungsvorrichtung derart in das Isozentrum der Strahlentherapievorrichtung bewegt und gedreht werden, dass sich der Tumor im Isozentrum befindet, andererseits kann das Isozentrum durch Bewegung der Strahlentherapieanlage mit dem Tumor zur Deckung gebracht werden. Auch können beide Methoden ergänzend kombiniert werden.
In der US 7 227 925 B1 wird eine Strahlentherapieanlage offenbart, bei der eine Strahlenquelle fest mit einer drehbaren Gantry verbunden ist. Alternativ kann sich die Strahlenquelle auch auf einem frei-bewegbaren Roboterarm befinden, wie bei spielsweise im Strahlentherapiezentrum München-Großhadern (www.cyber-knife.net).
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Strahlentherapieanlage und ein zugehöriges Verfahren anzugeben, die viele Freiheitsgrade für eine Ausrichtung eines Isozentrums ermöglichen.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch die Strahlentherapieanlage des unabhängigen Patentanspruchs 1 und das Verfahren zur Bewegung eines Therapiestrahlauslassmoduls einer Strahlentherapieanlage des unabhängigen Patentanspruchs 9 gelöst.
Die Erfindung beansprucht eine Strahlentherapieanlage mit einer auf einem Fußboden angeordneten Haltevorrichtung für ein Therapiestrahlauslassmodul. Die Anlage umfasst:

– eine senkrecht angeordnete erste Drehachse, um welche die Haltevorrichtung drehbar ist,
– eine teilringförmige Öffnung in der Haltevorrichtung und
– eine zweite Drehachse, die senkrecht zur ersten Drehachse steht und um die das Therapiestrahlauslassmodul drehbar ist, wobei es sich entlang der teilringförmigen Öffnung bewegt.

Lediglich durch Drehbewegungen um zwei Achsen der Haltevorrichtung kann so das gesamte Bestrahlungsfeld an einem Patienten erreicht werden. Der Patient kann während der gesamten Behandlung in Ruhe verbleiben. Obwohl beispielweise die Haltevorrichtung nach links oder rechts zu einer Brustbestrahlung schwenken kann, ergibt sich für die Lagerung eines Patienten im Strahlungsfeld ein großer Bewegungsspielraum.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die erste und zweite Drehachse durch ein Bestrahlungszentrum verlaufen. Vorteilhaft daran ist die genaue Ausrichtung des Therapiestrahls auf einen Tumor.
In einer Weiterbildung kann bei Drehung der Haltevorrichtung um die erste Drehachse sich die zweite Drehachse mitdrehen.
Vorzugsweise kann die erste Drehachse derart angeordnet sein, dass die Länge des Abschnitts der ersten Drehachse innerhalb der teilringförmigen Öffnung maximal ist. Dadurch wird sicher gestellt, dass die erste Drehachse mit einem Durchmessers der teilringförmigen Öffnung übereinstimmt.
Außerdem kann die Strahlentherapieanlage eine Patientenliege mit drei Bewegungsachsen, die auf einem Patientenlagerungstisch angeordnet ist, umfassen. Die Patientenliege kann in der Höhe, in Längsrichtung und Querrichtung verschoben werden. Dadurch sind alle Bewegungsfreiheitsgrade abgedeckt.
Außerdem kann die Strahlentherapieanlage ein in der teilringförmigen Öffnung der Haltevorrichtung angeordnetes Bilderfassungssystem mit zwei Röntgenstrahlern und zwei Röntgendetektoren zur Erzeugung von Stereobildaufnahmen umfassen. Vorteilhaft daran ist, dass das Bestrahlungszentrum genau beobachtet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Strahlentherapieanlage einen in der Haltevorrichtung angeordneten Linearbeschleuniger umfassen.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Strahlentherapieanlage ein zwischen Haltevorrichtung und Fußboden angeordnetes Drehmittel umfassen. Dadurch ist eine einfache und sichere Rotation sichergestellt.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Bewegung eines Therapiestrahlauslassmoduls einer Strahlentherapieanlage mit folgenden Schritten:

– eine erste Drehung des Therapiestrahlauslassmoduls um eine senkrecht zu einer Bodenoberfläche angeordnete erste Drehachse und
– eine zweite Drehung des Therapiestrahlauslassmoduls um eine senkrecht zur ersten Drehachse stehende zweite Drehachse, wobei das Therapiestrahlauslassmodul entlang einer teilringförmigen Öffnung einer Haltevorrichtung der Strahlentherapieanlage bewegt wird.

Vorteilhaft daran ist, dass lediglich durch Bewegungen um zwei Drehachsen der Haltevorrichtung alle Bestrahlungsrichtungen erreicht werden können.
In einer Weiterbildung kann die erste und zweite Drehachse durch ein Bestrahlungszentrum verlaufen.
Bevorzugt kann bei der ersten Drehung die zweite Drehachse mitgedreht werden.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen eines Ausführungsbeispiels anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen:
1: eine Draufsicht einer Strahlentherapieanlage mit einer Gantry gemäß Stand der Technik und
2: eine perspektivische Ansicht einer Strahlentherapieanlage mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung.
1 zeigt eine Strahlentherapieanlage 1, nachfolgend kurz als Anlage 1 bezeichnet, gemäß Stand der Technik. Die Anlage 1 umfasst ein Therapiestrahlauslassmodul 2, aus dessen Mündung 3 ein Therapiestrahl S entlang einer Strahlachse 4 auf den Körper eines Patienten 5 emittiert wird. Das Therapiestrahlauslassmodul 2 ist hierbei mit einem (nicht näher dargestellten) Linearbeschleuniger verbunden.
Das Therapiestrahlauslassmodul 2 ist an einer Gantry 6, d. h. einem im Wesentlichen ringförmigen Traggestell angeordnet. Die Gantry 6 ist um eine isozentrische Achse 7 rotierbar, so dass durch Rotation der Gantry 6 das Therapiestrahlauslassmodul 2 und damit die Strahlachse 4 um den auf einem Patienten tisch 8 etwa im Bereich der isozentrischen Achse 7 gelagerten Patienten 5 herum schwenkbar ist.
Um einen zu bestrahlenden Körperbereich des Patienten 5 zu lokalisieren und anhand dieser Lokalisierung den Patienten 5 geeignet positionieren zu können, umfasst die Anlage 1 des Weiteren zwei Bildeinheiten. Jede Bildeinheit umfasst einen Röntgenstrahler 11a bzw. 11b sowie einen digitalen Röntgendetektor 12a bzw. 12b. Die Röntgendetektoren 12a und 12b sind hierbei in einander entgegen gesetzter Position an dem Therapiestrahlauslassmodul 2 angebracht, so dass der Röntgendetektor 12a dem Therapiestrahlauslassmodul 2 in einer Rotationsrichtung 13 der Gantry 6 vorgeschaltet und der Röntgendetektor 12b dem Therapiestrahlauslassmodul 2 in Rotationsrichtung 13 nachgeschaltet ist. Die Röntgenstrahler 11a und 11b sind an der dem Therapiestrahlauslassmodul 2 gegenüber liegenden Seite der Gantry 6 angeordnet. Der Röntgenstrahler 11a bzw. 11b einer jeden Bildeinheit ist entlang einer zugehörigen Bildachse 14a bzw. 14b in Gegenüberstellung zu dem jeweils zugehörigen Röntgendetektor 12a bzw. 12b angeordnet. Die Bildachsen 14a und 14b sind jeweils durch den Zentralstrahl der von dem jeweiligen Röntgenstrahler 11a bzw. 11b emittierten Röntgenstrahlung gegeben.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Strahlentherapieanlage 1 mit einer Haltevorrichtung 6 gemäß der Erfindung. Die Haltevorrichtung 6 ist als „halbe” Gantry ausgeführt und besitz dadurch eine teilringförmige Öffnung 31. Bevorzugt ist die Öffnung 31 C-bogenförmig. Die Haltevorrichtung 6 ist mit Hilfe eines Drehmittels 24 drehbar mit einem Fußboden 23 verbunden. Durch das Drehmittel 24 läuft senkrecht zur Fußbodenoberfläche 23 eine erste Drehachse 20, um die die Haltevorrichtung 6 gedreht werden kann. Die Drehrichtung ist durch den Pfeil A angedeutet. Die erste Drehachse 20 verläuft auch durch ein Bestrahlungszentrum 25 der Strahlentherapieanlage 1. Entlang der Zylinderfläche 32, die durch die teilringförmigen Öffnung 31 gebildet wird, kann ein Therapiestrahlauslassmodul 2 um eine zur ersten Drehachse 20 senkrechte zweite Drehachse 21 geschwenkt bzw. verfahren werden. Die Drehrichtung ist durch den Pfeil B angedeutet. Die zweite Drehachse 21 verläuft wie die erste Drehachse 20 durch das Bestrahlungszentrum 25. Durch das Therapiestrahlauslassmodul 2 gelangen Therapiestrahlen S zum Bestrahlungszentrum 25, beispielsweise einem Tumor im Körper eines Patienten.
Mit Hilfe von zwei in der Öffnung 31 angeordneten Bildsystemen 27, 28, 29, 30 können in einem statischen Zustand Stereoaufnahmen und bei Rotation um die erste Drehachse 20 3D-Aufnahmen vom Bestrahlungszentrum erzeugt werden. Bevorzugt handelt es sich bei dem Bildsystem um eine Röntgenbildaufnahmesystem mit zwei Röntgenstrahlern 27, 29 und zwei digitalen Röntgendetektoren 28, 30.
Ein nicht dargestellter Patient lagert auf einer Patientenliege 9, die Teil eines Patientenlagerungstisches 8 ist. Die Patientenliege 9 kann in der Höhe, Pfeil C, und horizontal in zwei Richtungen D, E, die senkrecht aufeinander stehen, bewegt werden. Durch eine Überlagerung aller fünf Bewegungsrichtungen A, B, C, D, E kann auf einfache Weise das Bestrahlungszentrum 25 aus allen Richtungen mit dem Therapiestrahl S erreicht werden.
In der Haltevorrichtung 6 ist auch ein in 2 nicht sichtbarer Linearbeschleuniger angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 7227925 B1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- www.cyber-knife.net [0004]

Claims

Strahlentherapieanlage (1) mit einer auf einem Fußboden (23) angeordneten Haltevorrichtung (6) für ein Therapiestrahlauslassmodul (2), gekennzeichnet durch: – eine senkrecht angeordnete erste Drehachse (20), um welche die Haltevorrichtung (6) drehbar ist (A), – eine teilringförmige Öffnung (31, 32) in der Haltevorrichtung (6) und – eine zweite Drehachse (21), die senkrecht zur ersten Drehachse (20) steht und um die das Therapiestrahlauslassmodul (2) drehbar ist (B), wobei es sich entlang der teilringförmigen Öffnung (31, 32) bewegt.
Strahlentherapieanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Drehachse (20, 21) durch ein Bestrahlungszentrum (25) verlaufen.
Strahlentherapieanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Drehung (A) der Haltevorrichtung (6) um die erste Drehachse (20) sich die zweite Drehachse (21) mitdreht (B).
Strahlentherapieanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehachse (20) einem Durchmesser der teilringförmigen Öffnung (31) entspricht.
Strahlentherapieanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: – einen Patientenliege (9) mit drei Bewegungsachsen auf einem Patientenlagerungstisch (8), die in der Höhe (C), in Längsrichtung (D) und Querrichtung (E) verschiebbar ist.
Strahlentherapieanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: – ein in der teilringförmigen Öffnung (31, 32) der Haltevorrichtung (6) angeordnetes Bilderfassungssystem mit zwei Röntgenstrahlern (27, 29) und zwei Röntgendetektoren (28, 30) zur Erzeugung von Stereobildaufnahmen.
Strahlentherapieanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: – einen in der Haltevorrichtung (6) angeordneten Linearbeschleuniger.
Strahlentherapieanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: – ein zwischen Haltevorrichtung (6) und Fußboden (23) angeordnetes Drehmittel (24).
Verfahren zur Bewegung (A, B) eines Therapiestrahlauslassmoduls (2) einer Strahlentherapieanlage (1), gekennzeichnet durch: – eine erste Drehung (A) des Therapiestrahlauslassmoduls (2) um eine senkrecht zu einer Bodenoberfläche (23) angeordnete erste Drehachse (20) und – eine zweite Drehung (B) des Therapiestrahlauslassmoduls (2) um eine senkrecht zur ersten Drehachse (20) stehende zweite Drehachse (21), wobei das Therapiestrahlauslassmodul (2) entlang einer teilringförmigen Öffnung (31, 32) einer Haltevorrichtung (6) der Strahlentherapieanlage (1) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Drehachse (20, 21) durch ein Bestrahlungszentrum (25) verlaufen.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten Drehung (A) die zweite Drehachse (21) mitgedreht wird.