SE531638C2 - Stativ för en strålterapiapparat - Google Patents

Description

20 25 30 35 E31 G38 som möjligt till strålningsapparatens verksamma centrum eller även dess isocentrum. Endast den exakta positioneringen i isocentrum säkerhetsställer att strålknippets kontur är exakt kongruent till konturen hos vävnaden som ska bestràlas. Eftersom denna position av vävnaden som ska behandlas måste fastställas genom en diagnosapparat, vilken inte behöver vara identisk med terapiapparaten, innebär positioneringssteget i anslutning till fastställandet av vävnadspositionen i rymden avsevärda felmöjligheter, vilka kan inkräkta på en exakt positionering.

För att så långt som möjligt utesluta sådana felkällor, är det känt att kombinera diagnos- och terapiapparat, så att en patient kan först diagnostiseras och genomgå terapi i en och samma position. Onoggrannheter genom en däremellan liggande ompositionering av patienten förhindras därigenom likaså genom mellanliggande positionering av terapiapparaten. För ökning av positioneringsnoggrannheten vid apparatsidan är därvid väsentligt att inriktningen i rymden av apparatens terapikornponenter i förhållande till diagnoskomponenterna är känd och fixerad.

Vid arrangemanget av terapikomponenterna i förhållande till diagnoskomponenterna kan väsentligen göras åtskillnad mellan tvâ möjliga konstellationer. Å ena sidan kan diagnosapparatens strålgàng skilja sig i rymden från terapiapparatens strålgång. Exempelvis kan den diagnostiska strålningen förlöpa vinkelrätt till den terapeutiska strålningen. Om alltså patienten behandlas med en vertikal stràlgàng, föriöper den diagnostiska strålgången horisontellt. Det avvikande förloppet i rymden innebär Onoggrannheter i så måtto att därigenom kan fastställas endast olika koordinater i rymden; i det valda exemplet skulle den horisontella diagnostiska strålningen framförallt vara lämpad för att fastställa vävnadens vertikala rymdkoordinater, medan genom kontureringen av det terapeutiska strålknippet framför allt kunde inställas de horisontella rymdkoordinaterna. Å andra sidan erbjuder denna konstellation fördelen att de olika apparatkomponenterna kan vara anordnade på avstånd från varandra i rummet utan att inbördes hindra varandra.

Genom US 6,888,919 är terapikomponenterna är arrangerade i en första s.k. “gantry”, oclh diagnoskomponenterna är känd en radioterapiapparat, hos vilken arrangerade i en andra gantry. Nämnda gantrys är rörliga och beroende av varandra och tillåter inställningen av olika stràlgàngskonstellationer. Varje gantry behöver ett eget fritt rörelseutrymme och innefattar mekaniska komponenter, vilka är anordnade runtomkring patienten i omedelbar närhet av terapiomràdet.

För det andra kan väljas en konstellation i vilken den diagnostiska strålgàngens axel i rummet sammanfaller med den för den terapeutiska strålgàngen. Därigenom kan säkerställas att samma optiska geometri ligger till grund för diagnos och terapi, vilket ökar noggrannheten. Å andra sidan ska förhandenvarande apparatkomponenter anordnas i samma strålgång och hindrar sålunda varandra inbördes. De installationsvolymer som står 10 15 20 25 30 35 531 G38 till förfogande minskas därigenom och komponenterna måste integreras utrymmessparande och avstämda till varandra i diagnos- och/eller terapiapparaten.

I exemplet med en terapiapparat med röntgenstrålning måste även anordnas en högenergetisk röntgenstrålkälla, ytterligare en högenergetisk röntgenstrålkälla samt åtminstone en röntgenbilddetektor i ett mindre högenergetiskt område i själva strälgången.

Dessutom kan tillkomma en röntgendetektor i det högenergetiska området. Därvid måste iakttas att för patienten och behandlaren ska finnas så mycket utrymme som möjligt för att inte överdrivet inskränka behandlingsmöjligheterna och patientkcimforten.

Genom AT 156705 B är känd en apparat för röntgenografisk framställning av bilder från kroppssnitt eller kroppsskikt eller såväl av kroppssnitt som kroppsskikt, hos vilken röntgenrören och bäraren av det bildupptagande skiktet (kasseltbärare) genom anordnande på de båda armarna av en dubbelhävstäng är svängbar omkring en i planet för det kroppssnitt som ska framställas liggande axel på sådant sätt, att den röntgenstråle som gàr genom någon punkt av det kroppssnitt som ska framställas alltid träffar samma punkt hos det bildskikt som vid svängrörelsen hålls parallellt med snittplanet.

Uppgiften som ligger till grund för uppfinningen är att tillhandahålla en diagnos- och/eller terapiapparat, hos vilken kan mångsidigt insättas ett utöver en terapistrålkälla förhandenvarande detektorelement, vilket samtidigt är utrymmessparande integrerat.

Denna uppgift iöses enligt uppfinningen genom ett stativ med särdragen hos det första patentkravet samt genom en strålningsanordning med särdragen enligt det sjätte patentkravet.

En grundtanke hos uppfinningen består i ett stativ med en längdomställbar, långsträckt bärarm, med en l bärarmen omkring en första axel vinkelrätt till bärarmen roterbart lagrad arm och med ett i armen omkring en andra axel parallellt med den första axeln roterbart, ytutbrett detektorelement, vilket är inriktat väsentligen parallellt med bärarmen, varvid vid en rotation av armen upprätthålls den parallella inriktningen av detektorelementet med avseende på bärarmen, och varvid en motor driver armens rotation.

Därvid drivs armens rotation genom en med motorn förbunden första växel och detektorelementets rotation drivs genom en med samma motor förbunden andra, med avseende på den första växeln motriktat arbetande växel. Kinematiken hos armen och detektorelementet med en motor och två motriktat arbetande växlar möjliggör en synnerligen utrymmessparande och flexibel konstruktion. Samtidigt möjliggörs en ytterst precis styrning av detektorelementet. En väsentlig fördel hos konstruktionen består i att endast två rotationslagringar är nödvändiga, vilka var och kan vara högnoggrant utförda. l jämförelse därmed skulle exempelvis en parallellogramkinematik visserligen likaså säkerställa att detektorelementet vid rotering resp. höjning och sänkning av parallellogrammen blev väsentligen parallellt inriktat med avseende på bärarmen. Den skulle emellertid vara baserad 10 15 20 25 30 35 3531 E33 pà åtminstone fyra rotationslagringar, vilka var och en màste vara utförd för anpassning till varandra och dessutom för anpassning till parallellogramsträvorna. Vidare màste även parallellogrammens strävor vara avstämda till varandra. Under mångfalden av inbördes beroenden skulle antingen precisionen försämras i detektorelementets rörelsestyrning eller också skulle framställningskostnaden stiga på ett orimligt sätt. Allt efter dimensionering av parallellogramkonstruktionen skulle därtill utrymmesbehovet gentemot den enkelarmat utförda armen stiga. Med avseende på precisionen hos detektorelementets rörelsestyrning ska inte minst iakttas att stràiningsapparaten på vanligt sätt tillåter rotation av terapi- och diagnosstrálarna runtomkring isocentrum, varigenom även inriktningen av armen och detektorelementet roteras. Genom den därmed förbundna ändringen av riktningen i vilken tyngdkraften verkar, ställs ytterligare ökade fordringar på rörelsestyrningens precision. Att uppfylla dessa ytterligare fordringar för med sig en ytterligare ökad konstruktions- och framställningskostnad. Denna kostnad hålls làg genom att endast ett ringa antal konstruktionselement är anordnade för kinematiken.

Enligt en fördelaktig utföringsform tillses att motorn med den första växeln är förbunden genom en axel, är förbunden med den andra växeln genom en rem eller en kedja.

Genom axeln säkerställs en noggrann rörelsestyming av den första växeln, medan rem~ eller kedjedrivningen av den andra växeln å ena sidan kan realiseras tillräckligt noggrann och à andra sidan till en ringa konstruktionskostnad.

Enligt en ytterligare fördelaktig utföringsform är anordnad en bestrålningsanordning vilken innefattar ett stativ som uppvisar exakt en bärarm med exakt en teleskopskena och exakt en teleskoparm, exakt en i bärarmen fasthàllen enkelarmad arm, och exakt en i armen fasthàllen lateral drivanordning, och exakt ett av lateraldrivanordningen fasthället detektorelement. En sådan konstruktion bildar en synnerligen fördelaktig kompromiss mellan variabilitet hos rörelsestyrningen, konstruktionskostnaden och ett så litet utrymmesbehov som möjligt, särskilt vid ett till en parkeringsposition tillbakaàkt läge hos stativet.

Ytterligare fördelaktiga utföringsformer framgår av de osjälvständiga patentkraven och efterföljande beskrivning av figurer, varvid FlG 1 visar en bestrålningsanordning med stativ och detektorelement, FlG 2 visar stativ och detektorelement i frontvy, FlG 3 visar stativ och detektorelement betraktade underifrån, FIG 4 visar stràlningsanordningen med lågenergetisk röntgenstrålkälla.

I FlG 1 är schematiskt framställd en bestrålningsanordning 1 i perspektiwy.

Bestràlningsanordningen innefattar en gantry 10, vilken är roterbart lagrad omkring en horisontell axel och vilken uppbär strålningsanordningens 1 väsentliga funktionskomponenter.

Nämnda gantry 10 uppvisar ett strålhuvud 11, ur vilket utträder den terapeutiska strålningen, närmare bestämt i riktning nedät pà ritningen. En patient (ej visad) som ska 10 15 20 25 30 35 531 G38 bestrålas positioneras på en patientpositioneringsanordning (likaså ej framställd) med den kroppsdel som ska bestrålas positionerad under strålhuvudet 11. Vid strålhuvudet 11 är anordnad en strålformare 12, vilken särskilt tjänar till att forma strålknippets kontur.

Den kan för detta ändamål innehålla en fokuseringsanordning, en eller flera bländare samt en eller flera kollimatorer.

Under stràlformaren 12 är anordnad en kV-detektor 15, med vilken kan detekteras röntgenstrålning i kV-energiområdet. kV-detektom 15 möjliggör å ena sidan en detektering av konturen hos ett genomträdande röntgenstrålknippe. Å andra sidan kan med dess hjälp även bestämmas en genomträdande röntgenstråldos. Om en bestrålning av en patient sker med dosmätning i kV-detektorn 15, och med ytterligare dosmätning efter genomlöpning av patienten, kan från skillnaden av förhandenvarande dosmätning erhållas ett värde för dosimetrin.

Vid den till stråhuvudet 11 motsatt liggande sida av nämnda gantry 10 är fastsatt ett stativ 30. Stativet 30 innefattar en teleskopskena 33, vilken sträcker sig genom bländaren 21.

Teleskopskenan 33 är beståndsdel av en bärarm, i vilken är roterbart lagrad en arm 32 omkring en första axel. Den första axeln sträcker sig vinkelrätt till bärarmens längdutsträckning och är horisontellt orienterad på ritningen. Allt efter rotationsläge hos nämnda gantry 10, kan den första axeln emellertid även vara orienterad på annat sätt än horisontellt.

Armen 32 är enarmat utförd, varigenom tillhandahålls en kompakt och enkel konstruktion. l armen 32 är roterbart lagrad en MV-detektor 31 kring en andra axel. Den andra axeln förlöper parallellt med den första axeln. MV-detektorn 31 är ytutbredd utformad och sträcker sig väsentligen i ett plan, vilket är riktat parallellt med bärarmens längdutsträckning samt parallellt med de första och andra rotationsaxlarna. Väsentligt är att detektorplanet är orienterat vinkelrätt till den centrala strålgàngen hos en från strålhuvudet 11 utträdande terapistråle. En rotation av armen 32 åstadkommer framförallt en lyftning eller sänkning av MV-detektorn 31 relativt bärarmen. För att kompensera en samtidig längsförskjutning kan bärarmens teleskopmekanism samtidigt åka inåt eller utåt. Från den för ritningen valda vyn framgår att stativet 30 med MV-detektorn 30 i sidovy bildar ungefär formen av ett Z.

Rörelsestyrningen som upprätthåller orienteringen av detektorelementet 31 vid rotation av armen 32, erhåller därmed även Z-formen och ska därför i det följande även att betecknas såsom Z-drivning.

Med hjälp av MV-detektorn 31 kan bestämmas en avbildning av konturen av ett högenergetiskt, i MV-omràdet residerande terapiröntgenstrålknippe. Därmed kan kontrolleras en önskad kontur hos terapistrålningen. Samtidigt kan MV-detektorn 31 anordnas under en 10 15 20 25 30 35 E31 E38 patient som ska bestràlas och i samspel med kV-detektorn 15 bestämma eller utröna dosmätvärden för användning i dosimetrin.

I FIG 2 visas stativet 30 samt MV-detektorn 31 schematiskt närmelsevis i frontvy.

Därvid är för större tydlighet utelämnade för funktionen oväsentliga bländare hos stativet. I övrigt används samma hänvisningsbeteckningar som i den ovan beskrivna FIG 1.

Den i teleskopskenan 33 styrda teleskoparmen 34 är pà ritningen framställd framåt öppen, så att den i teleskoparmen 34 fasthållna motorn 40 är synlig. Motorn 40 är via en ej närmare framställd axel förbunden med en växel 41, vilken åter är förbunden med armen 32.

Via växeln 41 driver motorn 40 en rotation hos armen 32. Förbunden med axeln är likasà en remskiva 42, vilken drivs med vid rotation av armen 32. Genom remskivan 42 drivs en rem 43, vilken äter driver en ytterligare remskiva 44.

Med remskivan 44 är förbunden en ytterligare växel 45, vilken alltså drivs med vid rotation av armen 32. Växeln 45 löper motriktat till växeln 41 och roterar en lateral drivanordning 50. Växlarna 41 och 45 löper motriktat med exakt lika rotationshastighet, sä att lateraldrivanordningen 50 roterar exakt lika snabbt men motriktat till armen 32. Därigenom säkerställs att den väsentligen parallella inriktningen av den i lateraldrivanordningen 50 lagrade MV-detektorn 31 upprätthålls vid rörelse av armen 32.

Fö rökning av variabiliteten är MV-detektorn 31 lagrad medelst en skena 51 i lateraldrivanordningen, så att den är förskjutbar vinkelrätt till längsriktningen hos teleskopskenan 33 och teleskoparmen 34. En sådan förskjutning påverkar inte den parallella inriktningen.

Motorn 40, remskivorna 42, 44 samt remmen 43 och ytterligare detaljer är i det färdigmonterade tillståndet av stativet täckta med bländare och övertäckningar.

I FIG 3 är stativet samt MV-detektorn 31 visade i perspektivvy schematiskt underifrån. Lika hänvisningstecken som i föregående FIG 2 används, varvid övertäckningarna och biändarna hos armen 32 är installerade och dessas inre därför inte är synligt. Endast den främre övertäckningen av teleskoparmen 34 är inte på plats och motorn 40 är åter synlig.

Den utifràn synliga växeln 41 arbetar i samspel tillsammans med motorn 40 och den ytterligare inte skönjbara växeln vid den övre änden av armen 32 som beskrivits i det föregående. Dessutom är på ritningen beståndsdelarna hos lateraldrivandordningen 50 bättre synliga. MV-detektorn 31 har två parallella, på tvären förlöpande skenor 51 och 52, medelst förskjutbart lagrad pà tvären på lateraldrivanordningen.

Lateraldrivanordningen 50 har en ej närmare framställd motor, vilken driver en tvär- resp. lateralrörelse hos MV-detektorn 31. För detta ändamål driver motom en kedja 53, vilken är förbunden med MV-detektorns 31 slid eller släde. vilka den är 10 15 20 25 30 35 53% E38 l FlG 4 framställs strålningsanordningen 1 schematiskt i perspektivvy, varvid en annan apparatkonstellation intas. Den visar, som beskrivits i föregående beskrivning i samband med FIG 1, en gantry 10, vilken uppbär ett strålhuvud 11 med en strålformare 12.

Under strålformaren 12 är anordnad en kV-detektor 15 med vars hjälp kan upptas en diagnostisk bild av en under stràlhuvudet 11 positionerad och ej visad patient. För alstrande av den diagnostiska röntgenstrålningen är anordnad en kV-röntgenstrålare 61 vid den motsatt liggande änden av nämnda gantry 10. Det ovan beskrivna stativet 30 samt MV- detektorn 31 är fullständigt tillbakaäkta bakom bakom bländaren 21 i parkeringsläget. kV- röntgenstrålaren 31 är fasthållen i omedelbar närhet därtill bakom bländaren 20 i nämnda gantry 10. Den uppbärs av en teleskopmekanism 60, vilken väsentligen liknar den för stativet 30. kV-röntgenstràlaren 61 är roterbart lagrad i teleskopmekanismen 60 omkring två axlar.

Med hjälp av kV-röntgenstrålaren 61 kan alstras ett röntgenstrålknippe i ett mindre högenergetiskt kV-energiområde, vilket sträcker sig uppåt till kV-detektorn 15. Det valda arrangemanget tillåter att kV-röntgenstrålknippets axel i rymden sammanfaller med den hos ett fràn stràlhuvudet 11 utträdande MV-knippe.

Från den valda framställningen framgår att arrangemanget av kV-röntgenstrålaren 61 på ringa utrymme måste finna gemensam plats med den på ritningen ej framställda, medan i parkeringsläge tillbakaàkta MV-detektorn 31. Därför erfordras en utrymmessparande hållare samt ett utrymmessparande stativ. Samtidigt ska båda komponenterna vara komplett tillbakaåkbara till ett parkeringsläge, så att därvid endast bländarna 20 och 21 är synliga, bakom vilka förhandenvarande komponenter är placerade. Därigenom kan det utrymme som står till förfogande för en patient resp. en behandlare hållas så stort som möjligt. Därtill är förhandenvarande stativ för kV-röntgenstrålaren 61 samt MV-detektorn 32 utförda på sådant sätt, att båda samtidigt kan utåka, så att samtidigt kan ske en detektering av det högenergetiska MV-röntgenstrålknippet och det mindre röntgenstrålknippet. högenergetiska kV- Sammanfattningsvis kan framhållas följande: Uppfinningen avser ett stativ för en strålterapiapparat. En fördelaktig utföringsform innefattar statlvet (30) en längdomställbar, långsträckt bärarm, en i bärarmen omkring en första axel vinkelrätt till bärarmen roterbart lagrad arm (32), och ett i armen (32) omkring en andra axel parallellt med den första axeln roterbart, ytutbrett detektorelement, vilket är väsentligen parallellt inriktat med bärarmen, varvid vid en rotation av armen (32), den parallella inriktningen av detektorelementet med avseende på bärarmen upprätthålls och varvid en motor (40) driver rotationen av armen (32).

Armens (32) rotation drivs med en med motorn (40) förbunden första växel (41) och rotationen av detektorelementet drivs av en med samma motor (40) förbunden andra, med avseende på den fösta växeln (41) motriktat arbetande växel (45). Uppbyggnaden med en if! mi! ...I m »in En enda motor (40) och motriktat arbetande växlar (41, 45) möjliggör en mycket precis positionering och behöver samtidigt liten byggvolym resp. litet utrymme.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 531 B38 Patentkrav

1. Stativ (30) med en längdomställbar, långsträckt bärarm, med en i bärarmen omkring en första axel vinkelrätt till bärarmen roterbart lagrad arm (32), och med ett i armen (32) omkring en andra axel parallellt med den första axeln roterbart, ytutbrett detektorelement, vilket är inriktat väsentligen parallellt med bärarmen, varvid detektorelementets parallella inriktning med bärarmen upprätthålls vid en rotation av arrnen (32), och varvid en motor (40) driver armens (32) rotation, k ä n n e t e c k n at av att armens (32) rotation drivs genom en med motom (40) förbunden första växel (41) och detektorelementets rotation drivs genom en med samma motor (40) förbunden andra, till den första växeln (41) motriktat arbetande växel (45).

2. Stativ (30) enligt krav 1, av att bärarmen är utformad såsom teleskopmekanik med åtminstone en teleskopskena (33) och åtminstone en teleskoparm (34). kännetecknat

3. Stativ (30) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att motorn (40) är förbunden med den första växeln (41) genom en axel.

4. Stativ (30) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t (40) är förbunden med den andra växeln (45) genom en rem (43) eller en kedja.

5. Stativ (30) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t (32) är utförd enarmad.

6. Strålningsanordning (1) innefattande en gantry (10) och ett stativ (30) enligt något av föregående krav, varvid detektorelementet är utformat såsom röntgendetektor och varvid bärarmen är fasthållen i nämnda gantry (10). av att motorn av att armen

7. Strålningsanordning (1) enligt krav 6, varvid detektorn dessutom är utformad för att detektera röntgenstrålning hos en energi av storleksordningen MV.

8. Strålningsanordning (1) enligt något av krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d av att stativet (30) innefattar: - exakt en bärarm med exakt en teleskopskena (33) och en exakt en teleskoparm (34), - exakt en i bärarmen fasthållen enarmad arm (32), - exakt en i armen (32) fasthållen lateral drivanordning (50), och - exakt ett av den laterata drivanordningen (50) fasthållet detektorelement.

9. Strålningsanordning (1) enligt något av krav 6 ~ 8, k å n n e t e c k n a t av att nämnda gantry (10) innefattar ett bakom en bländare (21) liggande detektorparkeringsutrymme, att stativet (30) är fasthållet i detektorparkeringsutrymmet och inklusive detektorelementet är tillbakaåkbart fullständigt in i detektorparkeringsutrymmet.