SE421257B - Sett att med transmissionsjonkammare centrera ett stralknippe och bringa stralknippet att bli symmetriskt med avseende pa centrumlinjen av en kollimator, samt transmissionsjonkammare for utforande av settet - Google Patents

Description

8003089-3 2 tionella mot medelvärdet av strålknippetsf intensitet över jonfångningselektroderna.

Genom att formge jonfângningselektroderna på särskilt sätt och genom att arrangera dessa på särskilt sätt formgivna jonfängningselektroder i speciella mönster är det även möj-I ligt att använda elektrodernas jonströmmar till att kontrol- lera strålknippets centrering och symmetri. Exempel på detta är känt från den franska patentskriften 7302839 och från den amerikanska patentskriften 3 838 284.

Nämnda franska patentskrift visar en transmissionsjonkamma- re, vars främsta syfte är att undersöka strålknippets homo- genítet och för detta ändamål används två olika uppsättning- ar elektroder vilka båda befinner sig helt inuti strålknip- pet.

Den amerikanska patentskriften beskriver en linjär accele- rator med en transmissionsjonkammare, vars syfte är att mä- ta och korrigera centrering och symmetri av ett strålknippe av fotoner. l l f f ' vid radioterapi med fotoner utnyttjas ett s.k. utjämnings- filter för att åstadkomma behandlingsfält med jämn dosför-' delning. Den i den amerikanska patentskriften beskrivna upp- finningen utnyttjar egenskaper hos detta utjämningsfilter, och kan därför endast utnyttjas när utjämningsfilter an- vänds.

I en modern radioterapiapparat utnyttjas vid sidan av strål- ning av fotoner även strålning av annat slag, t.ex. elektro- ner. Då man utnyttjar elektronstrålning använder man inte något utjämningsfilter.

-Enligt den amerikanska patentskriften blir transmissionsjon- kammarens_form och placering beroende av egenskaper hos ut- jämningsfiltret, som kan vara specifika för ett visst fil- soozdas-5 3 ter. I en modern radioterapiapparat finns ofta flera utjäm- ningsfilter. Utnyttjande av den i den amerikanska patent- skriften beskrivna uppfinningen tillsammans med flera oli- ka utjämningsfilter skulle i vissa fall endast vara möjlig om. transmissionsjonkammaren byts ut eller flyttas samtidigt som utjämningsfiltret bytes.

Den föreliggande qgfnmimfim syftar till att eliminera ovan nämnda begränsningar och avser ett sätt och en anordning för att mäta och korrigera centrering och symmetri av ett strålknippe av joniserande strålning av varje slag. Uppfin- ningen är ej beroende av närvaro av något utjämningsfilter.

De för uppfinningen utmärkande särdragen framgår av de bi- fogade patentkraven. Uppfinningens gfhndidê ligger i att de yttre elektroderna förläggs så att dessa dels exponeras för strålknippet och dels ligger i skuggan av en i strål- knippet införd primär kollimator. Den primära kollimatorn är ett fast, icke utbytbart konstruktionselement som ingår i den terapeutiska strålbehandlingsanordningen, t.ex. en lin- jär accelerator eller mikrotron.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer att be- skrivas närmare nedan i anslutning till de bifogade ritning- arna, i vilka fig. l schematiskt visar en linjär accelera- tor i vilken transmissionsjonkammaren enligt uppfinningen ingår, figurerna 2, 3, 4 är diagram som visar olika dosför- delningar, fig. 5 är en plan vy över elektrodkonfigurationen i transmissionsjonkammaren enligt uppfinningen, fig. 6 är en tvärsektionsvy utmed linjen V-V i fig. 4 samt därtill kopplad styrutrustning och fig. 7 är en tvärsektionsvy ut- med linjen vl-vll fig. 4 samt en därtill kopplad styrm- rustning. ' En partikelaccelerator l avger en stråle 2 med laddade par- tiklar till ett stråltransportsystem, som innefattar fyra 3003089-3 4 magnetiska styrelement 3, 4, S och 6. Efter att eventuellt ha underkastats en böjning på 90° i en avböjningsmagnet 7 träffar strålen 2 en target 8, som därvid avger ett strål- knippe av terapeutisk strålning, t.ex. fotoner, elektro-I ner, neutroner, protoner eller mesoner. En primär kollima- tor 9 begränsar den rymdvinkel som det från targeten 8 ut- gående strålknippet upptar. Den primära kollimatorn 9 är av ett material, som är i huvudsakogaunßläppligt för strål- knippet från targeten 8. Ett utjämningsfilter 10 kan vara insatt under den primära kollimatorn för att ändra strål- knippets egenskaper, t.ex. dosfördelningen tvärs över strål- knippet§ Det skall noteras att ett dylikt utjämningsfilter 10 ej erfordras för korrekt funktion av den nedanstående l beskrivna transmissionsjonkammaren enligt uppfinningen. En sådan transmissionsjonkammare ll är placerad mellan den pri- mära kollimatorn 9 och den yta 12 som skall bestrâlas. Stor- leken av den yta som skall bestrålas ställs in med hjälp av en rörlig kollimator 13. 'd* Transmissionsjonkammaren ll används i första hand för att bestämma dosraten i behandlingsfältet. Anordningarna här- för är konventionella och kommer därför inte att beskrivas närmare.

Genom att anordna transmissionsjonkammarens ll elektroder på särskilt sätt kan strålknippets centrering och symmetri avkännas och de elektriska signalerna från elektroderna kan användas för att korrigera eventuellt förekommande fel i centreringen respektive symmetrin.

Fig. 2 visar ett exempel på en dosfördelning tvärs över bestrålningsfältet, en s.k. tvärfördelning, vilken erhålles med ett strålknippe som är centrerat men osymmetriskt med 'avseende på en central linje 14, som är längdsymmetriaxeln (centrumlinjen) för den primära kollimatorn 9 och som ide- alt skall gå genom den effektiva strålningskällan i targeten 8. Strålknippets centrala stråle markeras med den streckade 8003089-3 linjen 2' i fig. l, Fig. 3 visar ett exempel på en mot fig. 2 svarande tvärför- delning av ett symmetriskt men ocentrerat strålknippe. Den effektiva strålningskällan ligger förskjuten i förhållande till längdsymmetriaxeln för den primära kollimatorn 9. Strål- knippets centrala strâle markeras med den punktstreckade lin- jen 2" 1 fig. 1. ' Fig. 4 visar ett exempel på en mot fig. 2 svarande tvärför- delning erhållen med ett korrekt centrerat och med avseende på den centrala linjen 14 symmetriskt strålknippe. Det effek- tiva strålningscentret är här förlagt på den centrala linjen 14 och strâlknippets centrala stråle sammanfaller med den centrala linjen 14. V Fig. 5 visar ett elektrodarrangemang i transmissionsjonkam- maren enligt uppfinningen. Fyra plana, inre elektroder 15, 16, 17, 18 är anordnade i en cirkulär area, som är centre- rad på den centrala linjen 14. Denna cirkulära area har ra- dien Rl. Vidare är fyra plana, yttre elektroder 19, 20, 21, 22 anordnade utanför den nämnda cirkulära arean med radien Rl men innanför en annan cirkulär area, som har ra- dien R2 och som är centrerad på centrumlinjen för den pri- mära kollimatorn. Den primära kollimatorn 9 kollimerar strål- knippet så att dettas diameter i planet för transmission- jonkammaren har radien RS. Radierna för elektroderna 15-22 väljs enligt uppfinningen så att Rl de inre elektroderna 15-l8 att fullständigt exponeras (dvs. ligga helt inuti) strålknippet medan elektroderna 19-22 är partiellt skuggade av den primära kollimatorn 9, vilken som nämnts ovan, utgör en icke-utbytbar enhet i anläggningen.

Som framgår av fig. 6 är elektroderna 16 och l8 anslutna till en differentialförstärkare 23, som matar det magnetiska styrelementet 3 med en ström, som är proportionell mot skill- naden mellan signalerna från elektroderna 16 och 18. 8003089-3 6 Fig. 7 visar att elektroderna 15 och 17 är anslutna till en annan differentialförstärkare 24 som matar det magnetiska styrelementet 4 med en ström som är proportionell mot skill- naden mellan signalerna från elektroderna 15 och 17. De mag- netiska styrelementen 3 och 4 bringar strâlknippet att bli symmetriskt med avseende på den centrala linjen 14.

Ett symmetriskt strålknippe är, såsom framgår av jämförelse av figurerna 2, 3 och 4 med varandra, ett nödvändigt men inte tillräckligt villkor för att dosfördelningen skall va- ra även homogen eller balanserad tvärs över den yta 12, som skall bestrålas. Ett andra villkor som måste vara uppfyllt är att det symmetriska strålknippet även måste vara centre- rat på den centrala linjen 14.

När strålknippet bringas att bli symmetriskt med avseende på den centrala linjen lå på det ovan beskrivna sättet visari det sig att den relativa skillnaden mellan jonströmmarna från elektroderna 19 och 21 kommer att vara proportionell mot strålknippets förskjutning, dvs. det effektiva strål- ningscentrets förskjutning relativt den centrala linjen 14 räknat utmed linjen VI-VI (fig. 5) medan den relativa g skillnaden mellan jonströmmarna från elektroderna 20 och 22 kommer att vara proportionell mot det effektiva strål- ningscentrets förskjutning relativt den centrala linjen l4 räknat utmed den mot linjen VI-VI vinkelräta linjen V-V.

För att korrigera för ett ocentrerat men symmetriskt strål- knippe ansluts de yttre elektroderna 20 och 22 till en differentialförstärkare 25 visad i fig. 6. Differentialför- stärkaren matar det magnetiska styrelementet 5, som förskju- ter strålen 2 i en riktning som tenderar förskjuta det ef- fektiva strålningscentret i riktningen för linjen V-V in mot den centrala linjen 14. På motsvarande sätt är de ytt- re elektroderna anslutna till en differentialförstärkare 26, som i sin tur matar det magnetiska styrelementet 6 med en ström som förskjuter strålen 2 i en riktning som tende-

Claims (3)

8003089-3 rar styra in det effektiva strålningscentret mot den cen- trala linjen 14 i riktningen för linjen VI-VI. Differentialförstärkarna 25 och 26 utformas så att de arbe- tar långsammare än differentialförstärkarna 23 och 24, var- igenom strålknippet först bringas att bli symmetriskt med avseende på den centrala linjen 14 och därefter centreras med avseende på denna linje. I den ovan beskrivna utföringsformen av uppfinningen har de magnetiska styrelementen 3-6 visats vara separata ele- ment, som är grupperade två och två i den bana utmed vil- ken strålen 2 transporteras från partikelacceleratorn l till targeten 8. Enligt uppfinningen kan det ena magnetiska styrelementet i den ena eller andra eller i båda grupper- na utgöras av en avböjningsmagnet. Således kan t.ex. ele- mentet 6 utelämnas och ersättas av en avböjningsmagnet 7 som således förutom att avböja strålen även korrigerar den- nas läge. De ovan beskrivna utföringsformerna av uppfinningen kan på många olika sätt modifieras och varieras inom ramen för uppfinningens grundtanke. Patentkrav

1. Sätt att med en transmissionjonkammare (ll), som inne- fattar åtminstone fyra plana, inre jonfångningselektroder (15-18) förlagda i jonkammarens centrum och åtminstone fy- ra plana, yttre jonfângningselektroder (l9-22) förlagda nä- ra periferin av transmissionsjonkammaren, centrera ett strålknippe och bringa strålknippet att bli symmetriskt med avseende på centrumlinjen (14) av en i strålknippet införd primär kollimator (9) genom att från elektroderna härleda elektriska signaler, vilka via styrelement (3-6) korrigerar eventuellt förekommande centrerings- och symme- trifel hos strålknippet, k ä n n e t e c k n a t av att de yttre elektroderna (19-22) förläggs så att dessa dels expo- 8003089-3 neras för strålknippet och dels träffas av skuggan av den primära kollimatorn (9), att de inre elektroderna (15-18) exponeras fullständigt för strålknippet, att de elektriska signalerna från de yttre elektroderna utnyttjas för strål- knippets centrering med avseende på centrumlinjen (14) och att de elektriska signalerna från de inre elektroderna ut- nyttjas för att bringa strålknippet att bli symmetriskt med avseende på centrumlinjen (l4).

2. Transmissionsjonkammare för utförande av sättet enligt krav l, vilken transmissionsjonkammare är avsedd att place- ras i ett divergerande strâlknippe av terapeutiska strålar på avstånd från den yta (IV) som skall bestrålas, innefat- tande åtminstone fyra inre jonfångningselektroder (15-18) förlagda i jonkammarens centrum och fullständigt inuti strål- knippet samt åtminstone fyra yttre jonfângningselektroder (19-22) förlagda nära periferin av transmissionsjonkammaren, k ä n n e t e c k n a d av en i strålknippet införd primär kollimator (9) kastande sin skugga på de yttre elektroderna så att dessa dels är exponerade för strålknippet och dels ligger i den primära kollimatorns skugga, varvid nämnda ytt- re elektroder avger elektriska signaler som kombinerade med varandra representerar förskjutningen av strålknippet rela- tivt den primära kollimatorns centrumlinje (14), varjämte de inre elektroderna avger elektriska signaler som kombinerade med varandra representerar strålknippets symmetri med avse- ende på centrumlinjen (14). 7

3. Transmissionsjonkammare enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a d av att den innefattar styrorgan (3-6,23-26) kopplade till elektroderna (15-22) för härledning av elektriska sig- naler, som bringar strâlknippets centrala stråle att samman- falla med den primära kollimatorns (9) centrumlinje (14),