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1 ist
eine sehr schematische Seitenansicht eines Beispiels einer bekannten
Radiotherapievorrichtung 100, und dies kann beispielsweise
eine aus dem Bereich von SL-Serien von Radiotherapievorrichtungen
sein, die kommerziell verfügbar
sind von Philips Medical Systems Radiotherapy, Crawley, England.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Vorrichtung einen auf
einer geeigneten Oberfläche
G angeordneten Träger 300,
an dem ein Gerüst 310 derart montiert
ist, dass es um eine Drehachse R über einen Winkel von im Wesentlichen
360° oder
mehr drehbar ist. Das Gerüst 310 trägt eine
Elektronenquelle 320 und einen Linearbeschleuniger 330,
der die Elektronen auf eine genügend
hohe Energie beschleunigt, beispielsweise in den Bereich zwischen
4 und 24 MeV (Megaelektronenvolt) und der wählbar ist. Ein Strahlablenksystem 340 lenkt
die Elektronen über
einen Winkel von etwa 90° oder
mehr gegenüber
einem Behandlungskopf 400 ab, der ein geeignetes Ziel (nicht
dargestellt) aufweist, auf dem die Elektronen auftreffen, um einen
Strahl X hochenergetischer Röntgenstrahlen
zu erzeugen, die längs
der Behandlungsachse TB gerichtet werden, die senkrecht zur Drehachse
R verläuft.
Der Linearbeschleuniger 330 und das Ablenksystem 340 sind
so angeordnet, dass sie den Elektronenstrahl bei F fokussieren,
und dies bildet wirksam eine Quelle eines energiereichen Strahles
X. Ein zu behandelnder Patient 2 wird von einem unabhängigen Patiententräger 500 getragen, der
auf der Oberfläche
G angeordnet und so ausgebildet ist, dass er genau in Richtungen
parallel und senkrecht zur Behandlungsstrahlachse TB beweglich ist,
damit die gewünschte
Behandlung oder die Zielfläche
des Patienten 2 an dem sogenannten Isozentrum I plaziert
werden kann, d.h. an jener Stelle, an der die Drehachse R und die
Behandlungsstrahlachse TB sich schneiden, um zu gewährleisten,
dass der Zielbereich eine maximale Strahlungsmenge erhält, während die
Bestrahlung des umgebenden gesunden Gewebes so niedrig als möglich gehalten
wird.
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In
jüngster
Zeit sind verschiedene Techniken für eine Radiotherapiebehandlung
entwickelt worden. Eine derartige Technik, die Tomotherapie, bewirkt
eine scheibchenweise Behandlung eines Behandlungsbereichs eines
Patienten. Jedes Scheibchen wird durch eine einzige Drehung des
Gerüstes behandelt,
und die erzeugten Strahlen werden während der Gerüstdrehung
in einen Fächer
eingezwängt.
Jeder Strahl des Fächerstrahls
wird intensitätsmoduliert,
und beispielsweise alle 5° der
Gerüstdrehung
wird das Intensitätsmuster
geändert.
Ein tomotherapisches System beherbergt auch eine diagnostische Computertomographie
(CT)-Abbildungseinheit, um eine Bestätigung zu liefern.
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Der
Patient wird stufenweise durch das Strahlungsfeld des Gerüstes bewegt,
um eine scheibchenweise Behandlung durchzuführen. Obgleich dieses Verfahren
die Entwicklung eines genau dosierten Verteilungsmusters gewährleistet,
so schafft die Indizierung des Patienten gewisse Feldanpassprobleme,
und die Behandlungszeit kann länger werden,
da ein vollständiger
Gerüstbogen
für die
Behandlung jedes Scheibchens erforderlich ist.
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Ein
anderes Verfahren besteht darin, einen Strahl zu benutzen, der im
Wesentlichen den gesamten zu behandelnden Bereich bedeckt (ein "breiter Strahl"), und die Form des
Strahls wird in zwei Dimensionen moduliert. Eine einzige Gerüstdrehung reicht
aus, um den gesamten Bereich zu behandeln. Ein Mehrlamellenkollimator,
wie dieser beispielsweise von Philips Medical Systems-Radiotherapy
hergestellt wird und wie dieser in der EP-A-314 214 beschrieben
ist, liefert eine derartige zweidimensionale Modulation. Die vorliegende
Erfindung befasst sich mit Behandlungen, die derartige zweidimensional
gestaltete Modulationsstrahlen benutzen.
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Obgleich
die Vorrichtung gemäß 1 völlig zufriedenstellend
arbeitet, so nimmt sie doch einen relativ großen Raum ein und es kann in
gewissen Gebäuden
schwierig sein, eine solche Vorrichtung zu installieren, weil die
Vorrichtung an der betreffenden Stelle schwer zugänglich sein
kann. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Vorrichtung eine
frühere
Maschine, beispielsweise eine Kobalt-60-Vorrichtung, ersetzen soll, die einen
geringeren Raum erfordert.
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Die
WO 94/28971 beschreibt eine Strahlungstherapiemaschine, die für eine schraubenförmige, d.h.
eine scheibchenweise Behandlung des Patienten bestimmt ist.
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Die
FR-A-2 529 088 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Simulation
oder Radiotherapie, bestehend aus einem Hohlkörper und einer am Hohlkörper montierten
Quelle.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Behandlung eines Patienten zu schaffen, die kompakt ausgebildet
und demgemäß an kleineren
oder schwieriger zugänglichen
Stellen eingesetzt werden kann als die bekannte Vorrichtung.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Vorrichtung zur Behandlung eines Patienten vorgesehen,
der in einem Bereich einer Strahlung ausgesetzt wird, wobei die
Vorrichtung die folgenden Teile aufweist:
einen Träger;
einen
Hohlkörper
mit einer zentralen Öffnung,
der einen durch den Körper
verlaufenden Durchgang definiert, wobei der Hohlkörper am
Träger
befestigt ist, damit er um eine Zentralachse des Hohlkörpers rotierbar
ist;
eine am Hohlkörper
befestigte Strahlentherapiequelle dergestalt, damit sie mit dem
Hohlkörper
rotierbar ist und zum Projizieren eines Strahlungstherapiestrahls
im Durchgang, der die Zentralachse des Hohlkörpers kreuzt;
eine Blendenanordnung
zur kontrollierbaren teilweisen Begrenzung der Projektionsfläche des
Strahles; und
eine Patientenliege zur Aufnahme des Patienten,
die mindestens teilweise durch den Durchgang verläuft und
dergestalt positioniert ist, dass eine unbegrenzte Projektionsfläche des
Strahles angepasst wird, um den gesamten Behandlungsbereich des
Patienten abzudecken.
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Die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ermöglicht
es, dass die Patientenliege wenigstens teilweise innerhalb des Raumes
angeordnet wird, um den die Behandlungsvorrichtung, nämlich der
Hohlkörper,
gedreht wird, so dass die Gesamtgröße der Vorrichtung im Vergleich
mit bekannten Vorrichtungen verringert wird.
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Die
Benutzung eines Hohlkörpers
zur Abstützung
der Radiotherapiequelle (und anderer Komponenten) ergibt eine strukturell
steife Auslegung. Die durch den Hohlkörper definierte Trommel ist
fest und stabil und nicht leicht auslenkbar, wodurch die mechanische
Genauigkeit und daher die Behandlungsgenauigkeit verbessert werden.
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Die
Radiotherapiequelle kann einen linearen Teilchenbeschleuniger aufweisen,
der innerhalb des Hohlkörpers
angeordnet ist, der sich in einer Ebene erstreckt, die im Wesentlichen
senkrecht zur Längsachse
der Patientenliege verläuft.
Dadurch trägt
die Länge
des Partikelbeschleunigers nicht zur Gesamtbreite der Behandlungsvorrichtung
bei, wie es beim Stande der Technik der Fall ist, wo der Partikelbeschleuniger
häufig
in einem Arm des Gerüstes
untergebracht ist.
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Es
können
Strahlablenkmittel vorgesehen werden, um den vom Linearbeschleuniger
erzeugten Strahl im Wesentlichen in Radialrichtung gegenüber dem
zylindrischen Kanal abzulenken. Stattdessen kann die Achse des Linearbeschleunigers
die Mittelachse schneiden, wodurch die Notwendigkeit von Strahlablenkmitteln
vermieden wird.
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Vorzugsweise
ist die Patientenliege mit dem Hohlkörper gekoppelt und an einer
Stelle positioniert, die der Radiotherapiequelle gegenüberliegt.
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Auf
diese Weise erfordert die Vorrichtung keinen getrennten Träger für die Patientenliege,
und so wird die Komplexheit des Aufbaus der Vorrichtung weiter vermindert.
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Vorzugsweise
sind Mittel vorgesehen, um eine Winkelbewegung der Patientenliege
um die Drehachse des Hohlkörpers
zu ermöglichen
und um die Patientenliege in einer im Wesentlichen konstanten Lage
relativ zu einer festen Bezugsebene zu halten. Die Winkelbewegung
der Patientenliege um die Drehachse fällt mit der Drehung des Hohlkörpers zusammen,
so dass die Patientenliege unter einem konstanten Abstand von der
Radiotherapiequelle gehalten wird. Hierdurch wird die Möglichkeit
geschaffen, dass die Patientenliege an einer niedrigeren Stelle
(bei einem gewissen Winkel des Hohlkörpers) gehalten wird als dies
sonst möglich
wäre, weil
weniger Zwischenraum unter der Patientenliege erforderlich ist,
um die Behandlungsvorrichtung während
der Drehung hindurchtreten zu lassen. Dies ermöglicht die Benutzung von fahrbaren
Patientenbetten einer Standardhöhe,
um bettlägerige
Patienten zur Patientenliege zu überführen, so
dass dieser Übertragungsprozess
für das
medizinische Personal leichter durchgeführt werden kann.
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Um
die Patientenliege in einer im Wesentlichen konstanten Lage zu halten,
kann sich die Patientenliege um eine Längsachse derart drehen, dass sich
die Patientenliege im Winkel um die Drehachse des Hohlkörpers bewegt.
Dies bedeutet, dass das Isozentrum durch den Schnitt der Drehachse
der Patientenliege und die Projektionsachse des Strahles definiert
wird.
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Die
Kopplung der Patientenliege an den Hohlkörper ist vorzugsweise derart
angeordnet, dass eine translatorische Bewegung der Patientenliege gegenüber dem
Körper
in einer oder mehreren Richtungen parallel oder senkrecht zur Projektionsachse des
Strahles möglich
wird. Hierdurch wird eine genaue Positionierung des Zielbehandlungsbereichs am
Isozentrum möglich.
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Die
Vorrichtung kann außerdem
eine abbildende Strahlungsquelle aufweisen, die am Hohlkörper montiert
ist, und es kann ein Strahlungsdetektor am Hohlkörper an einer Stelle angebracht
werden, die gegenüber
der abbildenden Strahlungsquelle liegt. Auf diese Weise kann die
Vorrichtung eine Bildabtastung und eine Behandlung durchführen, und
dies kann vorzugsweise in einem einzigen kontinuierlichen Vorgang
erfolgen. Vorzugsweise wird die Radiotherapiequelle von einer Megaelektronenvoltquelle
gespeist, während
die Abbildungsquelle von einer Kiloelektronenvoltquelle gespeist
wird. Die Vorrichtung kann außerdem
eine Strahlblende gegenüber
der Behandlungsquelle aufweisen und/oder es kann ein MeV-Abbildungskopf
vorgesehen werden, der die Behandlung durch den MeV-Behandlungskopf bestätigt.
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Der
Hohlkörper
kann einen inneren Teil aufweisen, in dem ein Kanaldurchgang vorhanden
ist, und außerdem
kann der Hohlkörper
einen äußeren Teil
aufweisen, und der innere und der äußere Teil sind relativ zueinander
drehbar, wobei die Radiotherapiequelle auf dem äußeren Teil des Hohlkörpers montiert
ist und die Blendenanordnung auf dem inneren Teil des Hohlkörpers liegt.
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Auf
diese Weise kann die Blendenanordnung von der Behandlungsstelle
gedreht werden, während sie
auf die Radiotherapiequelle ausgerichtet ist. Dies ermöglicht eine
Wartung der Radiotherapiequelle.
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Vorzugsweise
ist eine Abbildungsquelle auf dem äußeren Teil des Hohlkörpers an
einer Stelle montiert, die von der Radiotherapiequelle distanziert ist,
und die relative Drehung zwischen den beiden Hohlkörperabschnitten
ermöglicht
es, dass die Radiotherapiequelle oder die Abbildungsquelle auf die Blendenanordnung
ausgerichtet werden. Auf diese Weise kann eine Abbildung über die
gleiche Blendenanordnung durchgeführt werden wie sie zur Behandlung
benutzt wird, so dass eine genaue Simulation der Behandlung durchgeführt werden
kann.
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Die
Abbildungsquelle kann eine Lichtquelle aufweisen, wenn nur eine
ungenügende
Helligkeit zur elektronischen Bilderzeugung verfügbar ist, aber vorzugsweise
besteht die Abbildungsquelle aus einer Röntgenstrahlquelle, und die
Vorrichtung weist außerdem
eine Röntgenstrahlbild-Detektorvorrichtung auf,
die auf dem inneren Teil des Hohlkörpers gegenüber der Blendenanordnung vorgesehen
ist.
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Der
Röntgenstrahlbilddetektor
kann gleitbar von dem inneren Teil des Hohlkörpers derart aufgenommen werden,
dass er gleitbar zwischen einer ersten Stelle gegenüber der
Blendenanordnung und einer zweiten Stelle verschiebbar ist, die
von der ersten Stelle entfernt liegt, wobei der Winkel der Versetzung zwischen
den beiden Stellen dem Winkel der Versetzung zwischen der Bildquelle
und der Radiotherapiequelle entspricht. Auf diese Weise kann die
Bilddetektorvorrichtung gegenüber
der Bildquelle entweder mit oder ohne Blendenanordnung zwischen
den beiden angeordnet werden. Auf diese Weise kann die Lokalisierung
des Behandlungsbereichs ohne Begrenzung der Blendenanordnung durchgeführt werden,
aber die Blendenanordnung kann zur Bilddetektion während der
Simulation und zur Verifizierung während der Behandlung benutzt
werden.
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Wie
oben erwähnt,
dient die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Behandlung, bei der ein sogenannter "breiter Strahl" benutzt wird. Eine vorgeschlagene Radiotherapie-Behandlungstechnik,
die eine zweidimensionale Modulation der Strahlform benutzt, umfasst
den Einsatz von Strahlen aus einer begrenzten Zahl, beispielsweise
aus 5 bis 7, von Richtungen rings um den Bogen, der durch das Gerüst durchgeführt wird.
An jeder dieser Stellen wird die dimensionale Form des ausgegebenen
Strahls, beispielsweise unter Benutzung eines Mehrlamellenkollimators,
moduliert.
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Außerdem kann
die Intensität
eines jeden elementaren Strahls innerhalb des Strahlbündels auch
moduliert werden. Diese Intensitätsmodulation kann
durch Veränderung
der Einschaltdauer der Teile des Mehrlamellenkollimators geändert werden.
Diese Technik benutzt eine verminderte Zahl von Behandlungspositionen,
und es ist daher notwendig, die Dosierungsverteilung an jeder dieser
Stellen zu optimieren. Infolgedessen kann es erwünscht sein, den Winkel der
Patientenliege zwischen den Behandlungsstrahlen zu ändern, so
dass jeder Strahl eine optimale Behandlung durchführt. Demgemäß können schräge Strahlwinkel
benutzt werden. Es kann stattdessen zweckmäßig sein, die gesamte Behandlung unter
einem schrägen
Winkel der Patientenliege durchzuführen. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann
so ausgebildet sein, dass sie der Schwenkbewegung der Patientenliege
gegenüber
dem Hohlkörper
folgt, damit solche schrägen
Eintrittswinkel möglich
werden. Infolge der abgeschlossenen Natur des Behandlungsvolumens
innerhalb des Durchtrittskanals des Hohlkörpers ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
nicht im Idealfall geeignet, den Patienten während der Behandlung zu manipulieren.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist speziell geeignet für
eine Behandlungstechnik, die gegenwärtig durch die Anmelderin entwickelt
wird und bei der ein Strahl an einer großen Zahl von Stellen rings um
den Drehkreis des Gerüstes
(beispielsweise alle 5°)
mit einer festen Intensität
erzeugt wird, die während
des gesamten Bogenverlaufs des Gerüstes bestehen bleibt. Es ist
eine Anzahl von Gerüstdrehungen
erforderlich, um ein komplexes Intensitätsmuster zu erzeugen.
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Demgemäß weist
die Vorrichtung vorzugsweise Steuermittel auf, um einen ersten Strahl
einer ersten festen Intensität
zu erzeugen und die Blendenanordnung so zu steuern, dass selektiv
die Projektionsfläche
des Strahls an verschiedenen Stellen des Hohlkörpers während einer ersten Drehung
des Hohlkörpers
gesteuert wird, wobei ein zweiter Strahl einer zweiten festen Intensität benutzt
wird und die Blendenanordnung selektiv die Projektionsfläche des zweiten
Strahls an mehreren Stellen des Hohlkörpers während einer zweiten Drehung
des Hohlkörpers
begrenzt.
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Die
Steuervorrichtung kann daher kontinuierlich die Form eines Strahls
fester Intensität
während einer
Drehung des Gerüstes
(nämlich
des Hohlkörpers) ändern, und
auf diese Weise ist es nicht notwendig, die Lage des Patienten zwischen
den Strahlen zu ändern.
Die Steuermittel umfassen vorzugsweise ein Computersystem, wie es
bekannt ist, um einen Mehrlamellenkollimator zu steuern.
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Die
Zahl der Hohlkörperdrehungen,
die erforderlich sind, hängt
von der Komplexheit des Intensitätsmusters
ab, das durchgeführt
werden soll, und dies hängt
wiederum von der Zahl der Intensitätsspitzen ab, die ausgegeben
werden sollen.
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Die
kontinuierliche Natur dieser Behandlungstechnik vermeidet die Notwendigkeit,
schräge Eintrittswinkel
vorzusehen, so dass ein Zugang zu dem Patienten während der
Behandlung nicht erforderlich ist. Infolgedessen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
insbesondere geeignet zur Durchführung einer
derartigen Behandlungstechnik.
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In
dieser Beschreibung soll der Ausdruck "Projektionsbereich" die Form des Strahls in einer Ebene
senkrecht zur Projektionsrichtung des Strahls bedeuten, der durch
die Blendenanordnung übertragen
wird.
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Der
Ausdruck "Strahl" soll nicht nur die
Richtung kontinuierlicher Partikelstrahlen oder eine Strahlung umfassen,
sondern auch die Richtung gepulster oder diskontinuierlicher Sequenzen
von Partikelstrahlen nach einem Zielbereich.
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Schließlich bedeutet
der Ausdruck "Lage" die Winkelorientierung
der Patientenliege um die Längsachse
relativ zu einer festen Bezugsebene.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung zeigen:
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1 ist
eine sehr schematische Seitenansicht einer herkömmlichen Radiotherapievorrichtung;
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2 zeigt
eine sehr schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Radiotherapievorrichtung;
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3 ist
eine sehr schematische perspektivische Darstellung der inneren Bauteile
der in 2 dargestellten Vorrichtung;
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4 ist
eine sehr schematische Schnittansicht und Teilansicht eines Teils
der Vorrichtung gemäß 2;
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5 ist
eine schematische Schnittansicht eines Teils der Vorrichtung gemäß 2;
um eine Möglichkeit
der Steuerung der Winkelbewegung der Patientenliege zu veranschaulichen;
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6 ist
eine schematische Schnittansicht eines Teils der Vorrichtung gemäß 2,
um eine andere Möglichkeit
der Steuerung der Winkelbewegung der Patientenliege zu veranschaulichen;
und
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die 7 bis 9 sind
schematische Darstellungen, die die Arbeitsweise der Vorrichtung
gemäß 2 veranschaulichen;
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10 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Radiotherapievorrichtung
während
der Bilderzeugung;
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11 zeigt
die Radiotherapievorrichtung gemäß 10 während eines
Simulationsvorganges;
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12 zeigt
die Radiotherapievorrichtung gemäß 10 während des
Behandlungsvorganges; und
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13 ist ein Diagramm, das die bevorzugte Behandlungstechnik
erläutert.
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Es
ist natürlich
klar, dass die Zeichnungen nicht maßstäblich sind und dass gleiche
Bezugszeichen benutzt werden, um in allen Figuren gleiche Teile
zu bezeichnen.
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Im
Folgenden wird auf die 2 bis 8 der Zeichnung
Bezug genommen. Hier ist eine Vorrichtung 1 zur Behandlung
eines Patienten 2 dargestellt, und die Vorrichtung umfasst
einen Träger 3,
der vor allem einen Hohlkörper
in Form einer Trommel 50 trägt, die eine zylindrische innere
Oberfläche 50a aufweist,
die einen Durchtrittskanal definiert. Natürlich braucht der Durchtrittskanal
keine zylindrische Oberfläche
zu besitzen, sondern er kann irgendeine Form annehmen, in der die
Patientenliege angeordnet werden kann. Eine Behandlungsquelle 4 ist
an der zylindrischen Oberfläche 50a derart
angeordnet, dass die Behandlungsquelle 4 um eine Drehachse
R gedreht werden kann, die von der Behandlungsquelle 4 distanziert
ist, wodurch ein Behandlungsstrahl X mit einer Behandlungsstrahlachse
TB geschaffen wird, die sich von der Behandlungsvorrichtung 4 durch
die Drehachse R erstreckt. Eine Patientenliege 6 zur Aufnahme
eines Patienten 2 ist so angeordnet, dass sie einen Zielbehandlungsbereich
des Patienten 2 auf der Behandlungsstrahlachse TB positioniert.
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Die
Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
ermöglicht
es, die Patientenliege 6 wenigstens teilweise innerhalb
des Raumes anzuordnen, um den die Behandlungsvorrichtung 4 gedreht
wird, so dass die Gesamtgröße der Vorrichtung
im Vergleich mit früheren
Vorrichtungen verringert wird. Die Patientenliege 6 kann
an der inneren zylindrischen Oberfläche 50a der Trommel 50 oder
am Träger 3 angekoppelt
sein. In jedem Fall erfordert die Vorrichtung keinen getrennten
Träger
für die
Patientenliege 6.
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Es
ist zweckmäßig, die
Patientenliege 6 mit der inneren Oberfläche 50a des Hohlkörpers zu
koppeln, und die Kopplung erfolgt in der Weise, dass die Patientenliege 6 in
einer im Wesentlichen gleichen Lage gegenüber einer festen Bezugsebene
verbleibt. Diese Kopplung ermöglicht
es, dass die Patientenliege von der Drehachse versetzt wird, und
infolgedessen kann der Gesamtdurchmesser der Vorrichtung vermindert
werden und dies kann im Falle eines Linearbeschleunigers (LINAC)
einer Radiotherapievorrichtung die Benutzung eines durchgehenden
Systems ermöglichen,
ohne dass die Abmessungen der Vorrichtung vergrößert werden. Ein durchgehendes System
vermeidet die Notwendigkeit der Benutzung eines Strahlablenksystems.
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Die 2 und 3 sind
schematische perspektivische Ansichten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. 4 zeigt
eine entsprechende Seitenansicht, bei der der Träger 3 und die Trommel 50 geschnitten
sind, um ein besseres Verständnis
einer möglichen
Konstruktion zu ermöglichen.
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Bei
diesem Beispiel weist der Träger 3 ein
im Wesentlichen hohles zylindrisches Gehäuse 3a auf, das integrale
Tragglieder 3b besitzt, die das Gehäuse 3a auf einer Oberfläche senkrecht
zu einem geeigneten verstärkten
Boden eines Gebäudes
abstützen. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
bildet eine Oberfläche
auch eine feste Bezugsebene G. Die Trommel 50 ist unter
Benutzung üblicher
Lageranordnungen (nicht dargestellt) innerhalb des Gehäuses 3a montiert,
und es ist ein nicht dargestellter Antrieb vorgesehen, um die Trommel 50 um
ihre Achse zu drehen. Die Lageranordnung und ihr Antrieb können ähnlich ausgebildet
sein, wie dies bei herkömmlichen
Radiotherapievorrichtungen der Fall ist, beispielsweise wie bei
der SL-Serie, die von Philips Medical Systems-Radiotherapy, Crawley,
England, hergestellt wird. Die Antriebsanordnung kann eine Friktionsantriebsanordnung
oder ein Zahngetriebe sein, wie dies weiter unten unter Bezugnahme
auf die 5 und 6 beschrieben
wird.
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Die
Behandlungsquelle 4 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Radiotherapiequelle
mit einer Elektronenquelle 4a hoher Energie, die dem LINAC 4b zugeordnet
ist, und es ist ein Behandlungskopf 4 vorgesehen, um einen
energiereichen Röntgenstrahl X
in einer Weise zu erzeugen, wie dies unter Bezugnahme auf 1 beschrieben
wurde. Wie schematisch in 3 dargestellt,
liegt die Längsachse
des LINAC 4b in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der
Patientenliege 6. Infolgedessen wird die Gesamtbreite der
Vorrichtung auf einem Minimum gehalten und es besteht keine Notwendigkeit, äußere Gerüstarme vorzusehen,
die in herkömmlicher
Weise das erforderliche LINAC beherbergten. Wie aus 3 ersichtlich,
liegt das LINAC 4b innerhalb des Hohlkörpers und in einer Ebene im
Wesentlichen senkrecht zur Länge
der Patientenliege. Auf diese Weise trägt das LINAC nicht zur Gesamtbreite
der Vorrichtung bei. Das LINAC erstreckt sich außerdem in einer Tangentialrichtung,
so dass der Durchmesser des Hohlkörpers minimal gehalten werden
kann. Eine Strahlablenkeinheit 4c ist vorgesehen, um den
Strahl auf einen radial nach innen gerichteten Pfad nach dem Behandlungskopf 4 abzulenken.
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Die
Behandlungsquelle 4 weist eine Blendenanordnung in Form
eines Mehrlamellenkollimators auf, wie dieser beispielsweise in
der EP-A-314 214 beschrieben ist. Der Mehrlamellenkollimator ist in
der Lage, die Dosis einzustellen, die von jedem elementaren Strahl
eines Strahlbündels
abgegeben wird, indem die Lamellen eingestellt werden. Auf diese
Weise ist es möglich,
ein zweidimensionales Intensitätsmuster
zu erzeugen. Die Elementarstrahlen haben im typischen Fall die Dimensionen
von 1 cm × 1
cm, und das gesamte Strahlbündel überdeckt
einen Bereich von 20 cm × 20
cm. Dieser Strahlbereich ist im Allgemeinen ausreichend, um den
Behandlungsbereich des Patienten zu bedecken.
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Andererseits
ermöglicht
die Konstruktion der Vorrichtung 1 die Benutzung eines
kürzeren
LINAC, das eine gerade Durchgangsförderung ermöglicht und kein Strahlablenksystem 4c erfordert.
In diesem Fall ist das LINAC 4b auf die Behandlungsquelle 4 ausgerichtet.
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Die
Behandlungsquelle 4 ist unter Benutzung herkömmlicher
geeigneter Radiotherapie-Lagertechniken an der inneren Oberfläche 50a der Trommel 50 derart
montiert, dass das Gehäuse 5 der Behandlungsquelle 4 relativ
zur inneren Oberfläche 50a der
Trommel 50 feststeht. Die Behandlungsquelle 4 selbst
kann natürlich
drehbar innerhalb des Gehäuses 5 in
bekannter Weise gelagert sein. Die Lagerung ist so angeordnet, dass
ein Behandlungsstrahl X normal zur Drehachse R gerichtet werden
kann, so dass die Behandlungsstrahlachse TB die Drehachse R schneidet.
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Die
Patientenliege 6 kann gegenüber dem Gehäuse 3a festgelegt
sein, obgleich eine gewisse Flexibilität gegeben ist, um die Liege
so zu positionieren, dass der Behandlungsbereich des Patienten mit dem
Isozentrum I zusammenfällt.
Demgemäß ist keine
Ausrichtung der Patientenliege bei der Installation der Vorrichtung
erforderlich.
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Jedoch
ist die Patientenliege 6 vorzugsweise an der inneren Oberfläche 50a der
Trommel 50 montiert und derart angeordnet, dass sie diametral
gegenüber
der Behandlungsquelle 4 liegt. Wie sehr schematisch in 4 dargestellt,
ist die Patientenliege 6 an der inneren Oberfläche der
Trommel 50 mittels eines Trägers 8 gelagert, von
dem ein Ende 8a an der inneren Oberfläche 50a der Trommel 50 abgestützt ist
und das andere Ende mit einem Verbindungsglied 60 der Patientenliege 6 verbunden
ist, so dass die Patientenliege 6 um eine weitere Drehachse RF
drehbar ist, die parallel zur Drehachse R verläuft. Eine Drehung um die Achse
RF ist erforderlich, damit die Patientenliege eine konstante Lage
aufrecht erhalten kann. Im Allgemeinen, obgleich dies aus den 2 oder 3 nicht
eindeutig hervorgeht, kann das Tragglied 8 translatorisch
bezüglich
der Patientenliege parallel und senkrecht zur Behandlungsstrahlachse
TB bewegt werden. Die weitere Drehachse RF definiert mit der Behandlungsstrahlachse TB
das Isozentrum I, an dem der Zielbereich des Patienten angeordnet
werden muss. Die Patientenliege 6 kann um eine Achse drehbar
sein, die mit der Drehachse R der Trommel zusammenfällt, aber
wie aus den weiter unten folgenden Diskussionen in Verbindung mit
den 6 bis 8 klar wird, ermöglicht die
Versetzung der weiteren Achse RF von der Drehachse R in einer Richtung
von der Behandlungsquelle 4 weg eine kompaktere Anordnung,
weil ein kleinerer Zwischenraum zwischen der Patientenliege 6 und der
inneren Oberfläche 50a der
Trommel 50 erforderlich ist, wenn die weitere Achse RF
von der Drehachse distanziert ist.
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Wenn
die weitere Achse RF mit der Drehachse R zusammenfällt, dann
bleibt die Patientenliege 6 stationär im Zentrum der zylindrischen Öffnung 50a. Eine
solche Anordnung ist mechanisch äquivalent
einer Anordnung, bei der die Patientenliege 6 am Gehäuse 3a fixiert
ist. Diese Äquivalenz
kann durch Einstellung der Lage der Patientenliege 6 auf
die folgende Art und Weise erreicht werden.
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Wenn
die Patientenliege an der Trommel 50 gegenüber der
Behandlungsquelle 4 montiert ist, bildet sie ein Ausgleichsgegengewicht
zur Behandlungsquelle für
alle Positionen der Trommel. Hierdurch wird eine stabile Struktur
erzeugt. Die Lage des Isozentrums innerhalb des zylindrischen Durchgangs der
Trommel 50 ergibt eine stabile Anordnung.
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Außerdem kann
es erwünscht
sein, eine Strahlblende gegenüber
der Behandlungsquelle vorzusehen. In herkömmlichen Systemen wird, obgleich eine
Strahlblende erwünscht
sein kann, gewöhnlich die
mechanische Stabilität
der Vorrichtung beeinträchtigt,
da ein weiterer Gelenkarm gegenüber
dem Trägerarm
der Behandlungsquelle angeordnet werden muss. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann
die Ausbildung einer Strahlblende tatsächlich zu einem besseren Ausgleich
der Vorrichtung führen. Stattdessen
oder zusätzlich
kann eine MeV-Abbildungsquelle
gegenüber
dem Behandlungskopf derart vorgesehen werden, dass die Behandlung
verifiziert wird. Dies kann außerdem
den Gewichtsausgleich der Vorrichtung verbessern.
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Die
Trommel 50, das Tragglied 8 und die zugeordneten
Kupplungen führen
dazu, dass die Patientenliege 6 mit der Behandlungsquelle 4 gekuppelt wird,
und die Lage der Patientenliege 6 kann längs der
Richtung der Behandlungsstrahlachse TB und längs der Richtung der weiteren
Drehachse RF eingestellt werden (und möglicherweise auch längs einer
Richtung senkrecht zur Behandlungsstrahlachse TB und der weiteren
Drehachse RF), um eine genaue Positionierung des Strahlbereichs 2a am
Isozentrum I zu gewährleisten.
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Wie
aus den 2 und 4 ersichtlich,
ist das Tragglied 8 an einem Ende (gemäß der Darstellung am Kopfende) 6a der
Patientenliege 6 vorgesehen. Obgleich ein einziges Tragglied 8 allgemein ausreicht,
so kann es doch erwünscht
sein, wie sehr schematisch in 4 dargestellt,
ein weiteres Tragglied 8' und
ein zugeordnetes Verbindungsglied 60' am anderen Ende (dem Fußende) 6b der
Patientenliege 6 anzuordnen. Ein derartiges zusätzliches
Tragglied 8' würde natürlich so
konstruiert werden, dass es mit dem Tragglied 8 zusammenwirkt
und der Bewegung des Traggliedes 8 folgt. Das Tragglied
oder die Tragglieder können
natürlich
an irgendeiner geeigneten Stelle angeordnet werden, und sie können unter
gewissen Umständen
relativ zur inneren Oberfläche 50a der
Trommel 50 beweglich sein.
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Wenn
die Patientenliege 6 mit der Trommel 50 gekuppelt
ist, bewegt sie sich im Winkel um die Drehachse R. Eine Drehung
der Liege 6 um die Achse RF ist geschaffen, um zu gewährleisten,
dass eine konstante Lage der Patientenliege 6 wie oben
erwähnt
aufrecht erhalten wird.
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Es
kann irgendeine geeignete Anordnung benutzt werden, um die Patientenliege 6 in
dieser im Wesentlichen konstanten Lage bei diesem Ausführungsbeispiel
parallel zur festen Bezugsebene G zu halten. Bei diesem Ausführungsbeispiel
fällt die
feste Bezugsebene G mit der Trägeroberfläche zusammen,
auf der die Vorrichtung montiert ist.
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Eine
Möglichkeit,
die Patientenliege 6 in einer im Wesentlichen konstanten
Lage zu halten, besteht darin, geeignete Getriebeanordnungen vorzusehen,
um die Winkelbewegung der Patientenliege 6 gemäß der Drehung
der Trommel 50 zu steuern. 5 veranschaulicht
eine mögliche
Getriebeanordnung über
eine sehr schematisch dargestellte Anordnung der Vorrichtung, wobei
das Tragglied 8, die Trommel 50 und das Gehäuse 3a geschnitten
dargestellt sind, um die inneren Bauteile erkennbar zu machen.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 5 ist
ein Antriebsrad 11 drehfest an der Ausgangswelle oder Antriebswelle 12 eines
Motors 13 montiert, der an einer Innenwand oder einem Träger 30 Gehäuses 3a montiert
ist. Das Antriebsrad 11 kämmt mit einem Zahnkranz oder
einer anderen geeigneten gezahnten Oberfläche 14, die das Innere 50a' der inneren Oberfläche 50a der
Trommel 50 umschreibt, so dass der Motor 13 eine
Drehung der Trommel 50 um die Drehachse R bewirkt.
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Eine
erste Welle 15 erstreckt sich durch die innere Oberfläche 50a der
Trommel 50 und ist über geeignete
nicht dargestellte Lager derart angeordnet, dass sie sich um ihre
Längsachse 15a drehen
kann. Ein unteres Ende 15b der Welle 15 trägt ein Zahnrad 16,
das drehfest auf der Welle 15 festgelegt ist. Das Zahnrad 16 kämmt mit
einer gezahnten Oberfläche oder
einem Zahnrad 17, das an einer inneren zylindrischen Oberfläche 31 des
Gehäuses 3a fixiert
ist und diese umschreibt, die koaxial zur Trommel 50 verläuft.
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Das
andere Ende 15c der ersten Welle 15 trägt ein erstes
Kegelrad 18, das mit einem zweiten Kegelrad 19 kämmt, welches
auf einem Ende 20a einer zweiten Welle 20 aufgesetzt
ist. Das andere Ende 20c der zweiten Welle 20 trägt ein drittes
Kegelrad 21, das mit einem vierten Kegelrad 22 kämmt, das von
einem Ende 23a einer dritten Welle 23 getragen wird.
Das andere Ende 23b der dritten Welle 23 trägt ein fünftes Kegelrad 24,
das mit einem sechsten Kegelrad 25 kämmt, welches von einem ersten
Ende 26a einer vierten Welle 26 getragen wird.
Die Welle 26 erstreckt sich durch das Gehäuse 80 des
Trägers 8 und
ist darin gelagert. Das andere Ende 26b der Welle 26 ist
an dem Verbindungsglied 60 derart festgelegt, dass die
Achse 26c der Welle 26 mit der weiteren Drehachse
RF zusammenfällt.
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Eine
translatorische Bewegung der Patientenliege 6 parallel
oder senkrecht zur Behandlungsstrahlachse TB, um den gewünschten
Behandlungsbereich 2a präzise im Isozentrum I anordnen
zu können,
kann dadurch erreicht werden, dass die erste und zweite Welle 15 und 20 teleskopartig
ausgebildet sind, wie dies sehr schematisch in 4 dargestellt ist,
so dass jede Welle aus zwei oder mehreren Wellengliedern 15' und 15'' sowie 20' und 20'' besteht und
ein geeignetes Antriebssystem, beispielsweise ein pneumatisches
oder hydraulisches Antriebssystem, vorgesehen wird, wie dies gewöhnlich bei
herkömmlichen
LINAC-Radiotherapievorrichtungen
verwendet wird, oder es kann eine Schneckenradantriebsvorrichtung
vorgesehen werden, um eine relative Bewegung der teleskopartigen
Wellenglieder zu bewirken.
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In
einem solchen Fall müssen
natürlich
die Wellenglieder 15' und 15'' sowie 20' und 20'' drehfest gegeneinander
um ihre Längsachse
durch geeignete Mittel festgelegt sein. So können beispielsweise die Wellenglieder 15' und 15'' sowie 20' und 20'' eine
von der Kreisform abweichende Querschnittsgestalt besitzen, so dass
nur eine Relativbewegung dazwischen stattfinden kann und keine relative
Radialbewegung, oder die Wellenglieder können mit entsprechenden in
Längsrichtung
verlaufenden Nuten und Federn versehen sein, die ineinandergreifen,
um eine relative Radialbewegung zu verhindern, aber eine relative
Längsbewegung
der entsprechenden Wellenglieder 15' und 15'' sowie 20' und 20'' zuzulassen.
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Eine
derartige Anordnung ermöglicht
es, die Höhe
oder Position der Patientenliege 6 längs der Behandlungsstrahlachse
TB einzustellen, und es wird auch eine Bewegung der Patientenliege 6 längs der
Drehachse R möglich,
um den richtigen Zielbereich 2a innerhalb des Pfades des
Strahls X und am Isozentrum I zu positionieren.
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Um
die weitere Drehachse und demgemäß das Isozentrum
I relativ zur Patientenliege 6 einzustellen und bei unterschiedlichen
Größen und
bei dem unterschiedlichen Umfang des Patienten 2 zu kompensieren,
kann die weitere Drehachse RF beweglich gegenüber der Oberfläche 61 der
Patientenliege 6 angeordnet werden, indem beispielsweise das
Verbindungsglied 60 aus zwei oder mehreren Teleskopgliedern 60a, 60b besteht,
wie dies schematisch in 4 dargestellt ist, wodurch, ähnlich wie
bei den Wellengliedern 15' und 15'' sowie 20' und 20'', eine
relative Längsbewegung,
aber keine Drehbewegung erfolgen kann, wobei eine geeignete Antriebsanordnung
wie oben erwähnt
Anwendung findet.
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Das
Gehäuse 80 des
Traggliedes 8 ist aus entsprechenden teleskopartigen Gehäuseteilen 80a, 80b und 80c zusammengesetzt,
um eine teleskopartige Bewegung der Wellenglieder 15' und 15'' sowie 20' und 20'' zu
ermöglichen.
Die Welle 23 sollte genügend
lang sein, um einen Zwischenraum zur Drehung der Patientenliege 6 zu
ermöglichen.
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Mit
einer derartigen Anordnung ermöglicht der
Antrieb für
die teleskopartigen Wellenglieder 15' und 15'' sowie 20' und 20'' (und 60a und 60b,
falls vorhanden), den Zielbereich 2a des Patienten 2 präzise am
Isozentrum I anzuordnen. Die Drehung des Motors 13 bewirkt
eine Drehung der Trommel 50 um die Drehachse R. Diese Drehung
führt über die
Kombination der Räder 16 und 17 zu
einer Drehung der ersten Achse 15 um ihre Längsachse 15a,
wodurch über
den Eingriff der Kegelräder 18 und 19 die
zweite Welle 20 um ihre Achse 20b gedreht wird,
was über die
miteinander in Eingriff stehenden Kegelräder 21 und 22 zu
einer Drehung der dritten Welle 23 um ihre Achse 23c führt, und
dies führt
wiederum über
den Eingriff der Kegelräder 24 und 25 zu
einer Drehung der vierten Welle 26 um ihre Achse 26c,
so dass die Patientenliege 6 um die weitere Drehachse RF
gedreht wird und so eine Winkeleinstellung um die Drehachse R erfolgt.
Bei einem geeigneten Getriebeverhältnis von allgemein 1:1 bewirkt
die Getriebeanordnung eine Aufrechterhaltung der Patientenliege 6 in
ihrer Lage gegenüber
der festen Bezugsebene G, und im vorliegenden Fall wird eine horizontale
Lage aufrecht erhalten. Eine derartige Anordnung erlaubt eine Einstellung über die
Drehung der Patientenliege 6, und es kann, falls erwünscht, die
Patientenliege in einer anderen Lage als einer horizontalen Lage
gehalten werden.
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Wenn,
wie oben in Bezug auf 2 erwähnt, ein zusätzliches
Tragglied 8' vorgesehen
ist, dann kann die Kopplung jenes Traggliedes 8' in gleicher Weise
ausgebildet sein wie bei dem Haupttragglied 8, und die
Arbeitsweise der Teleskopanordnung wird natürlich so gesteuert, dass die
konstante Lage der Patientenliege 6 aufrecht erhalten wird.
Natürlich kann
die Drehkupplung zwischen dem zusätzlichen Tragglied 8' und dem zusätzlichen
Verbindungsglied 60' einfach
als Schwenkzapfen 9 ausgebildet sein (wie dies strichliert
in 4 dargestellt ist), so dass die Kupplung der angetriebenen
Drehbewegung des anderen Endes 6a der Patientenliege 6 folgt.
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Obgleich
nicht dargestellt, können
andere mögliche
Getriebeanordnungen vorgesehen werden, um die Patientenliege 6 innerhalb
eines großen Zahnkranzes
abzustützen,
dessen Drehachse mit der weiteren Drehachse RF zusammenfällt und
indem ein geeignetes Getriebe benutzt wird, um den Zahnkranz zu
drehen. Der Zahnkranz braucht nicht notwendigerweise einen geschlossenen
Kreisbogen zu bilden, sondern er kann nur als Kreissegment über einen
geeigneten Winkelbereich angeordnet werden, um die erforderliche
Drehung der Patientenliege 6 um die weitere Drehachse RF
zu ermöglichen.
Ein derartiger Zahnkranz würde
von der Sichtlinie der Behandlungsquelle 4 versetzt sein.
In einem solchen Fall kann die Patientenliege 6 auf dem
Zahnkranz derart montiert werden, dass sie in einer Richtung parallel
zur Drehachse RF gleitbar ist, und der Zahnkranz selbst kann in ähnlicher
Weise wie oben erwähnt
so angeordnet werden, dass er in einer Richtung parallel zur Behandlungsstrahlachse
TB beweglich ist, um den Zielbereich 2a präzise im
Isozentrum I anzuordnen.
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6 zeigt
eine der 5 ähnliche Anordnung der Patientenliege 6,
die in einer im Wesentlichen konstanten Lage gehalten wird. Diese
Anordnung unterscheidet sich von der unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen
Anordnung dadurch, dass die Getriebekette wegfällt und die Drehung der Patientenliege 6 durch
einen getrennten Motor 27 gesteuert wird, der auf einer
Welle 28 montiert ist. Um eine translatorische Bewegung
der Patientenliege 6 zu ermöglichen, bildet die Welle 28,
die allgemein U-förmig
ausgebildet ist, eine erste Teleskopanordnung zusammen mit einer
weiteren im Wesentlichen U-förmig
gestalteten Welle 29, die eine zweite Teleskopanordnung
mit einer weiteren Welle 30 bildet, deren anderes Ende
am Gehäuse 80 oder
der Oberfläche 50a montiert
ist. Die Teleskopanordnungen werden wie oben unter Bezugnahme auf 4 erwähnt gesteuert,
und die Arbeitsweise des Motors 21 wird elektronisch gemäß der Arbeitsweise
des Motors 13 durch geeignete Steuerungen 31 gesteuert,
die zwischen den Motoren 13 und 27 angeordnet
sind.
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Wie
am besten aus den Figuren ersichtlich, arbeitet die Anordnung gemäß 6 in
der gleichen Weise wie jene gemäß 5 mit
der Ausnahme, dass die Funktion der Getriebekette durch den Motor 27 durchgeführt wird,
der ein Servofolgemotor ist, welcher entsprechend dem Motor 13 angetrieben wird.
Dies vermeidet die Notwendigkeit von Getriebeketten, die einer Abnutzung
unterworfen sind, und es wird ein potenielles Spiel vermieden, und
es wird die Benutzung einer Computersteuerung der Vorrichtung 1 ermöglicht,
wodurch sich eine größere Präzision ergibt.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, die Patientenliege 6 genügend schwer auszubilden, damit
sie sich um die weitere Achse RF drehen kann und dabei eine horizontale
Lage einfach unter dem Einfluss der Schwerkraft aufrecht erhält. In einem
solchen Fall kann der Motorantrieb, der in 5 dargestellt
ist, einfach wegfallen, so dass die Welle 28 von einem
Schwenkzapfen gebildet wird, an dem das Verbindungsglied angelenkt
ist, damit die Patientenliege 6 sich um die weitere Achse
RF unter dem Einfluss der Schwerkraft drehen kann. Es können geeignete
Dämpfungsmittel
vorgesehen werden, die beispielsweise durch Friktion, durch hydraulische
oder pneumatische Mittel eine Dämpfung
bewirken. Eine derartige Anordnung ist relativ billig und einfach
in der Herstellung.
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Die 7 bis 9 zeigen
schematische Darstellungen der Arbeitsweise der oben beschriebenen
Vorrichtung 1 bei Drehung der Behandlungsquelle 4.
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7 zeigt
die Vorrichtung 1 in einer Anlaufbedingung, wobei die Behandlungsquelle 4 über der Patientenliege 6 angeordnet
ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
beträgt
der radiale Abstand A von der inneren Oberfläche der Trommel nach dem Isozentrum
I 80 cm, während
der Abstand des Isozentrums Id vom Isozentrum
I des Röntgenstrahlenziels,
das in den 6 bis 8 mit F
angegeben ist, 100 cm beträgt
und die Höhe
des LINAC (oder des Strahlablenkungssystems, wenn kein gerader Durchsatz
durch das LINAC benutzt wird) beträgt 40 cm insgesamt, wobei 20
cm hiervon außerhalb
der Trommel 50 im Abstand durch das nicht dargestellte
Gehäuse
liegen. Der Zwischenraum der Trommel 50 über der
Bezugsebene G beträgt
20 cm.
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8 veranschaulicht
die Situation, in der die Behandlungsquelle 4 um 90° im Uhrzeigersinn aus
der Lage gemäß 7 verdreht
wurde, während 9 die
Situation kennzeichnet, in der die Behandlungsquelle 4 um
90° gegenüber der
Stellung nach 8 im Uhrzeigersinn verdreht
wurde. Wie aus diesen Figuren ersichtlich, bewirkt die Schwenkkupplung
zwischen dem Tragglied 8 und der Patientenliege 6 und
irgendeiner zugeordneten Antriebsanordnung, dass die Patientenliege 6 eine
konstante Lage unabhängig
von der Drehung der Trommel 50 aufrecht hält. So bleibt
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
die Patientenliege 6 horizontal und demgemäß im Wesentlichen
parallel zur Trägeroberfläche, die
auch die feste Bezugsebene G in diesem Falle bildet, wobei natürlich der
Patient 2 darüberliegt.
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Wie
aus den 7 bis 9 ersichtlich,
bedeutet die Tatsache, dass das Isozentrum I nicht mit der Drehachse
R zusammenfallen muss, dass die Patientenliege 6 und das
Isozentrum I in der in 8 dargestellten Stellung weiter
von der Trägeroberfläche G entfernt
liegen als in der Position gemäß 6,
so dass ein Durchgang der Behandlungsquelle 4 unter der
Patientenliege 6 möglich
wird. Demgemäß erfordert
die Vorrichtung einen geringeren Zwischenraum zwischen der Trommel 50 und
dem Trägerboden
G, als sie zwischen dem Boden und dem Gestell einer herkömmlichen
Radiotherapievorrichtung erforderlich ist. Dies ermöglicht es, die
Patientenliege 6 an einer niedrigeren Stelle anzuordnen,
als dies sonst möglich
wäre, und
auf diese Weise wird die Benutzung von Patientenbetten einer Standardgröße ermöglicht,
um bettlägerige
Patienten auf die Patientenliege 6 zu überführen, und so wird das Übertragungsverfahren
für das
betreffende medizinische Personal einfacher.
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Es
sind Systeme vorgesehen worden, bei denen ein Kanal in den Boden
eingebaut ist derart, dass der sich drehende Gerüstarm unter der Höhe des Bodens
hindurchtreten kann. Hierdurch wird es möglich, die Vorrichtung weiter
unten anzuordnen und so den Patienten zugänglich zu machen und die Benutzung
von Patientenbetten zu ermöglichen. Wenn
jedoch eine Handhabung des Patienten erforderlich ist, kann der
Kanal eine Gefahr für
das Behandlungspersonal darstellen. Wie oben erwähnt, ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung
bei Anordnung einer Patientenliege, die von der Drehachse entfernt
liegt, diese Patientenliege weiter unten über einige Winkeldrehgrade
des Hohlkörpers nach
unten anzuordnen. Außerdem
kann es möglich sein,
den Durchmesser der Trommel zu vermindern, um einen Durchlauf durch
das LINAC bei der Benutzung zu ermöglichen. Dies kann den Durchmesser der
Trommeln vergrößern und
deshalb erwünscht sein,
um die Vorrichtung in einem Kanal im Boden anzuordnen. Infolge der
umschlossenen Gestalt der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Kanal
im Boden dem Behandlungspersonal nicht zugänglich, da sich dort keine
Gerüstarme
befinden. Daher werden die Gefahren vermieden, die normalerweise
mit derartigen Vorrichtungen verknüpft sind.
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Der
Abstand zwischen der Trommel 50 und dem Gehäuse 3a kann
benutzt werden, um die Steuereinrichtung der Vorrichtung anzuordnen,
woraus sich eine sehr kompakte Ausbildung ergibt.
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Wie
oben beschrieben, kann die Patientenliege 6 stationär innerhalb
des Durchtrittskanals verbleiben, der durch die zylindrische Wand 50a gebildet wird.
Dies kann entweder dadurch geschehen, dass die Liege 6 am
Gehäuse 3a festgelegt
wird, oder wenn der Träger
an der äußeren Oberfläche 50a der Trommel 50 festgelegt
ist, wie dies oben beschrieben wurde, dann kann die Patientenliege 6 in
geeigneter Weise positioniert werden. Dies kann erforderlich sein,
wenn ein Bilderzeugungsgerät
auch noch auf der inneren Oberfläche 50a der
Trommel 50 angeordnet ist.
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Eine
derartige Anordnung ist durch den Stand der Technik bekannt und
sie umfasst ein KeV-Abbildungsgerät SO, welches in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
an einer Stelle des Umfangs der Trommel angeordnet ist, wobei ein
Bildsensor SE diametral gegenüberliegend
zum Bilderzeugungsgerät
liegt.
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Das
Bilderzeugungsgerät
SO und der Sensor SE könnten
unter 90° gegenüber der
Behandlungsquelle 4 angeordnet sein, wobei wiederum die rotierende
Trommel 50, wie in 7 strichliert
angegeben, gewichtsmäßig ausgeglichen
wird. In einem solchen Fall ist es wichtig, dass die Patientenliege stationär in der
Drehachse R während
des Abbildungsverfahrens verbleibt. Wie oben beschrieben, kann dies
erreicht werden, indem die Patientenliege 6 in geeigneter
Weise positioniert wird.
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Es
kann ein System erwünscht
sein, bei dem eine gleichzeitige Bilderzeugung und Behandlung erfolgt,
und zwar vorzugsweise mit einer Verifizierung, indem ein MeV-Abbildungsgerät gegenüber dem
Behandlungskopf angeordnet wird. In diesem Fall ist es zweckmäßig, dass
der Patient dauernd auf der Drehachse liegt.
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Im
Allgemeinen sollte die Lage der Patientenliege konstant gegenüber einer
Ebene G verbleiben, die sich unter einem gegebenen Winkel allgemein
senkrecht zur Behandlungsstrahlachse TB erstreckt, und demgemäß sollte
die feste Bezugsebene unter Bezug auf die Behandlungsstrahlachse
TB fixiert werden. Wie oben erwähnt,
liegt in den meisten Fällen
die feste Bezugsebene horizontal und allgemein parallel zur Ebene
der Tragoberfläche,
auf der die Vorrichtung steht, so dass die Oberfläche als
feste Bezugsebene betrachtet werden kann.
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Obgleich
bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
die Behandlungsquelle 4 eine hochenergetische Röntgenstrahlquelle
aufweist, um einen Strahl X auf den Zielbereich 2a des
Patienten 2 zu richten, so kann die vorliegende Erfindung
auch in Verbindung mit einer Vorrichtung benutzt werden, die eine
Gammastrahlung oder eine Partikelstrahlung liefert. Natürlich muss
der Behandlungsstrahl nicht notwendigerweise kontinuierlich sein,
sondern er könnte
pulsierend oder diskontinuierlich verlaufen.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Radiotherapiesystems gemäß der Erfindung
ist in den 10 bis 12 dargestellt.
Die gleichen Bezugszeichen werden dabei benutzt, um Bauteile zu
bezeichnen, die dem ersten Ausführungsbeispiel
entsprechen. Es sind nur der Hohlkörper 50 und die daran
montierten Bauteile dargestellt, aber der Hohlkörper 50 ist drehbar
auf einem Träger
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
gelagert und eine Patientenliege 6 ist ebenfalls vorgesehen.
Die Vorrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
ist insbesondere geeignet zur Lokalisierung von Tumoren sowie zur
Behandlung derselben, und daher wird, wie oben erwähnt, die
Patientenliege 6 vorzugsweise stationär in der Drehachse R des Hohlkörpers 50 gehaltert. Dies
wird am einfachsten dadurch erreicht, dass die Patientenliege am
Träger
des Hohlkörpers
festgelegt ist. Wiederum kann die Patientenliege 6 die
gleiche Freiheit besitzen, sich um eine Vertikalachse zu drehen,
um schräge
Behandlungswinkel zu ermöglichen.
Natürlich
ist es möglich,
eine Kupplung zwischen der Patientenliege und dem Hohlkörper vorzusehen,
wie dies in Verbindung mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel beschrieben
wurde.
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Wiederum
hat der Hohlkörper 50 die
Form einer Trommel mit einer inneren Oberfläche 50a, die einen
Durchtritt bildet. Dieser Durchtritt kann eine zylindrische innere
Oberfläche
aufweisen, sie kann aber auch irgendeine Gestalt besitzen, auf der
die Patientenliege 6 positioniert werden kann. Die Behandlungsquelle 4 ist
an der Tommel derart montiert, dass die Behandlungsquelle 4 um
die Drehachse R drehbar ist, die gegenüber der Behandlungsquelle 4 versetzt
ist, wodurch ein Behandlungsstrahl X geschaffen wird, dessen Behandlungsstrahlachse
TB sich von der Behandlungsvorrichtung 4 durch die Drehachse
R erstreckt. Die Patientenliege 6 zur Aufnahme des Patienten 2 ist
derart positioniert, dass ein Zielbehandlungsbereich des Patienten 2 auf
die Behandlungsstrahlachse TB ausgerichtet werden kann.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
bildet eine modulare Anordnung von Bauteilen des Radiotherapiesystems
derart, dass das System auf die Erfahrung oder die Finanzen eines
jeweiligen Benutzers zugeschnitten werden kann. Beispielsweise können die
in gewissen Ländern
verfügbaren
Finanzen die Benutzung einer komplizierten Computertomographie-Abtastung
verhindern oder auch die Benutzung einer Behandlungsvorrichtung,
die kostspielige Mehrlamellenkollimatoren und die zugeordneten Steuersysteme
benutzt.
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Es
gibt Radiotherapiesysteme, die weniger gute Behandlungsprogramme
liefern als jene, die möglich
werden unter Benutzung verbesserter durch Computertomographie erzeugter
Bilder und Strahlformen, die durch Mehrlamellenkollimatoren erzeugt sind.
Jedoch auch diese Systeme umfassen eine getrennte Festlegungsvorrichtung
und eine getrennte Behandlungsvorrichtung. So wird eine Lokalisierungsvorrichtung
vorgesehen, um den Behandlungsbereich eines Patienten zu lokalisieren,
nämlich
jenen Bereich, der bestrahlt werden soll, indem eine KeV-Strahlungsquelle
und eine Bilderzeugungseinrichtung benutzt werden. Dies kann es
erfordern, dass ein Abbildungsstrahl aus zwei oder vier Stellungen
rund um den Patienten herum angeordnet werden muss. Dies ermöglicht es
dann, dass der gewünschte
Behandlungsstrahl für
jene Winkel bestimmt wird. Die Lokalisierungsvorrichtung ermöglicht auch
die Durchführung
einer Simulation, wodurch ein Kollimator eingestellt wird, um eine
Strahlblendenfunktion durchzuführen,
wodurch die gewünschte
Behandlungsstrahlform geschaffen wird. Um die Strahlgestalt zu verifizieren,
die durch den Kollimator erzeugt wird, kann eine Lichtquelle vorgesehen
werden, so dass eine sichtbare Einstellung des Kollimators stattfinden
kann.
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Der
benutzte Kollimator ist allgemein eine Vorrichtung, mit der nur
eine rechteckige Strahlblendenfunktion erreicht werden kann. Die
Benutzung eines Mehrlamellenkollimators für die Behandlung stellt ein
kostspieliges Gerät
dar, und es sind notwendigerweise kostspielige Steueralgorithmen
erforderlich, und erfahrenes Behandlungspersonal kann hierbei finanziell überfordert
sein.
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In
einem weiter fortschrittlichen System, bei dem die Behandlung einen
Mehrlamellenkollimator benutzt, ist der für eine Simulation mit einer
KeV-Abbildungsquelle
benutzte Kollimator nicht der gleiche wie jener, der für die Behandlung
benutzt wird, und es wird daher ein Mehrlamellenkollimator im Allgemeinen
nicht für
eine Behandlungssimulation benutzt. Außerdem erfordert ein MeV-Behandlungskollimat Lamellen
beträchtlicher
Tiefe, um eine hochenergetische Strahlung zu absorbieren, die abgeblockt
werden muss und zu einem sehr schweren Behandlungskollimator führt, der
außerdem
leistungsfähige Steuersysteme
erfordert. Da dieser hohe Strahlungsabsorptionspegel vom Kollimator
bei der Benutzung zur Simulation der Kollimatoreinstellung nicht
erforderlich ist, wird zur Simulation eine andere weniger kostspielige
Blendenanordnung benutzt.
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Nachdem
die Kollimatorstellungen für
die verschiedenen Behandlungsstrahlen bestimmt sind, wird eine getrennte
Behandlungsvorrichtung zur Radiotherapiebehandlung benutzt, die
eine MeV-Radiotherapiequelle besitzt.
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Die
Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung ermöglicht
es, eine Abbildung mit dem gleichen Gerät durchzuführen wie der Behandlungskopf,
so dass die Möglichkeit
geschaffen wird, aufeinanderfolgend abzutasten und zu behandeln,
ohne dass der Patient erneut positioniert werden müsste. Die
Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
hat die weiteren Vorteile, insbesondere bezüglich Simulation und Verifikation
der Behandlung, wie dies in der folgenden Beschreibung spezieller
Merkmale des zweiten Ausführungsbeispiels
erläutert
wird.
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Wie
aus 12 ersichtlich, umfasst der Hohlkörper 50 einen
inneren Teil 501 und einen äußeren Teil 502, und
die beiden Teile sind relativ zueinander durch Anwendung einer mechanischen
Verbindung drehbar. Der Kollimator 4d (die Blendenanordnung)
ist am inneren Teil 501 des Hohlkörpers angebracht und ein Bilddetektor 100 ist
auf der dem Kollimator gegenüberliegenden
Seite angebracht. Der Bilddetektor 100 kann ein Lichtsensorfeld
aufweisen, das eine Oberfläche
besitzt, die die einfallende Röntgenstrahlung
oder andere Strahlung in Licht umwandelt, um eine Detektion durch
das Lichtsensorfeld herbeizuführen.
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Auf
dem inneren Teil 501 ist außerdem eine Strahlblende 102 angeordnet,
die als Gegengewicht zu dem Kollimator 4d wirkt. Obgleich
dem Kollimator 4d gegenüberliegend
der Bilddetektor 100 angeordnet ist, so hat dieser doch
ein sehr viel kleineres Gewicht als der Kollimator, und es ist daher
zweckmäßig, ein
zusätzliches
Gegengewicht anzuordnen.
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Der äußere Teil 502 des
Hohlkörpers
nimmt die Radiotherapiequelle 4a, 4b auf, und
dies ist eine 6 MeV-Röntgenstrahlquelle.
Diese kann eine durchgehende Röntgenstrahlquelle 4a und
ein LINAC 4b sein (wie in 10 bis 12 dargestellt),
aber es kann auch eine Anordnung ähnlich der gemäß 3 vorgesehen
werden, einschließlich
einer Strahlablenkvorrichtung. Wiederum ist eine Strahlblende 104 der
MeV-Quelle gegenüberliegend
angeordnet, um als Gegengewicht zum Ausgleich des äußeren Teils 502 des
Hohlkörpers 50 zu
wirken.
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Eine
KeV-Bilderzeugungsstrahlungsquelle SO ist weiter auf dem äußeren Teil 502 des
Hohlkörpers
angeordnet, und zwar vorzugsweise benachbart zur Behandlungsquelle 4a, 4b.
Da der äußere Teil 502 sich
relativ zu dem inneren Teil 501 des Hohlkörpers drehen
kann, wird es möglich,
entweder die Behandlungsquelle 4a, 4b oder die
Bilderzeugungsquelle SO auf den Kollimator 4d auszurichten.
Außerdem
ist vorzugsweise die Bilderzeugungseinrichtung 100 in Lagern 106 derart
montiert (nur eines hiervon ist schematisch dargestellt), dass eine
Bewegung der Bilderzeugungseinrichtung 100 relativ zu dem
inneren Teil 501 des Hohlkörpers 50 möglich wird,
so dass eine Bewegung zwischen der ersten Position (12),
in der die Bilderzeugungseinrichtung 100 dem Kollimator 4d gegenüberliegt,
und einer zweiten Position (10) möglich wird,
in der die Bilderzeugungseinrichtung 100 von der ersten
Stelle versetzt ist. Stattdessen kann der Bilddetektor 100 auf
seiner eigenen Trommelanordnung drehbar relativ zu dem inneren Teil 501 gelagert
sein.
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Die
Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß 10 bis 12 wird
im Folgenden beschrieben. 10 zeigt
die Vorrichtung in ihrem anfänglichen Bilderzeugungsmodus.
Die Bilderzeugungseinrichtung 100 ist von der Stellung
gegenüber
dem Kollimator 4d versetzt, so das seine Bildabtastung
unter Benutzung des Bildstrahls IB durchgeführt werden kann, der nicht
durch den Kollimator 4d behindert ist. Beide Teile des
Hohlkörpers 501, 502 können zusammen
gedreht werden, um Bilder aus einer Zahl von Positionen um den Patienten
herum zu erhalten. Die Bilderzeugungsquelle ist vorzugsweise gegenüber dem
Behandlungskopf 4a, 4b um den äußeren Teil 502 nur
um einen Winkel versetzt, der ausreicht, um zu gewährleisten,
dass der Kollimator 4d den Pfad des Bildstrahls IB während der
Bilderzeugung gemäß 10 nicht
behindert. Durch Verminderung der Versetzung der beiden Komponenten
auf ein Minimum wird die Relativbewegung zwischen dem inneren und dem äußeren Teil 501, 502 der
Trommel auf einem Minimum gehalten.
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Basierend
auf den erfassten Bildern kann die Kollimatoreinstellung für die Behandlung
von ausgewählten
Stellen rings um den Patienten 2 berechnet werden. In 11 wurde
die Bilderzeugungseinrichtung 100 in die Stellung gegenüber dem
Kollimator 4d zurückgeführt. Außerdem wurde
der äußere Teil des
Hohlkörpers
derart gedreht, dass die KeV-Bilderzeugungsquelle SO nunmehr auf
den Kollimator 4d ausgerichtet ist. Dies ermöglicht eine
Verifikation der Kollimatoreinstellungen, die die Bildsensoreinrichtung
(anstelle einer visuellen Inspektion) benutzen. Ein Verifikationsstrahl
VB wird daher durch den Kollimator 4d geschickt. Die Kollimatorstellungen
können entsprechend
der gewünschten
Behandlung genau verifiziert werden. Es ist möglich, diese Bewegung des Bilddetektors 100 relativ
zu dem inneren Teil 501 des Hohlkörpers, falls erforderlich,
zu vermeiden. Beispielsweise kann die Bildabtastung durch Projektion
des Abbildungsstrahls IB durch einen offenen Kollimator vorgenommen
werden und dadurch, dass der Kollimator nur eingesetzt wird, um
die Projektion des Strahls zur Verifikation des Behandlungsplans
zu begrenzen.
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Während der
Behandlung (12) ist die Behandlungsquelle 4a, 4b auf
den Kollimator 4d ausgerichtet. Der Bilddetektor 100 bewirkt
gleichzeitig eine Verifikation der Behandlung. Wiederum drehen sich
die beiden Teile 501, 502 des Hohlkörpers 50 zusammen,
um die Behandlung unter ausgewählten Winkeln
um den Patienten 2 herum durchzuführen.
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Die
Vorrichtung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
kann mit verschiedenen Ausrüstungen versehen
werden. Beispielsweise kann ein Basissystem dem Benutzer geliefert
werden, der vorher festgestellt hat, dass zwei getrennte Einheiten,
nämlich für den Simulationsapparat
und den Behandlungsapparat, wie oben beschrieben, aus Kostengründen ausscheiden.
In diesem Fall kann die Vorrichtung nur eine Behandlungsquelle 4 und
einen einfachen rechteckigen Kollimator 4d aufweisen. Die
anfängliche
Lokalisierung kann mit Gefühl
durchgeführt
werden, wie dies bereits gelegentlich praktiziert wurde. Nach dieser
Identifizierung des Behandlungsbereichs könnte eine Behandlungsplanung
unter Benutzung einer Lichtquelle anstelle einer KeV-Bilderzeugungsquelle durchgeführt werden,
um eine visuelle Einstellung des Behandlungsstrahlbereichs durchzuführen. Dieses
System hat den Vorteil, dass die integrierte Patientenliege 6 keine
stufenweise Verschiebung des Patienten über den Behandlungsbereich
erfordert, und es wird wenigstens eine visuelle Behandlungsplanung
zusammen mit der üblichen
Radiotherapiebehandlung durch eine einzige Maschine durchgeführt. Die
Benutzung einer Strahlblende 102, 104 als Gegengewicht
vermindert das Ausmaß der
Abschirmung, die für
den Behandlungsraum erforderlich ist, wodurch wiederum die Installationskosten
verringert werden. Diese Installation wird auch vereinfacht, weil eine
stationäre
Patientenliege 6 benutzt wird, die deshalb als fester Teil
der Vorrichtung angeordnet werden kann. Demgemäß kann diese Ausbildung als vollständige Radiotherapievorrichtung
mit geringsten Kosten betrachtet werden, die beispielsweise in Entwicklungsländern benutzbar
ist.
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Dieses
System könnte
aufgebaut werden, indem eine KeV-Bilderzeugungsquelle SO und ein Bilddetektor 100 hinzugefügt werden.
Dies ermöglicht
dann eine genauere Behandlungsplanung, indem eine elektronische
Bildabtastung erfolgt. Wenn außerdem
ein Bilddetektor 100 vorgesehen wird, dann wird eine gleichzeitige
Verifikation während
der Behandlung möglich,
weil die relative Drehung zwischen den beiden Teilen des Hohlkörpers 501, 502 die
Möglichkeit
schafft, dass die Bilderzeugungseinrichtung 100 der Bilderzeugungsquelle
SO gegenüberliegend
angeordnet wird, um die Abbildung durchzuführen oder gegenüber der
Behandlungsquelle 4 zur Verifikation.
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Die übliche Benutzung
von zwei getrennten Vorrichtungen zur Lokalisierung bzw. Simulation
und zur Behandlung bewirkt, dass die Simulation der Behandlung über einen
anderen Kollimator durchgeführt
wird, als mit jenem, der zur Behandlung selbst verwendet wird. Die
Vorrichtung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
hat zusätzlich
zur Verminderung der Kosten durch Anwendung eines einzigen Kollimators noch
den Vorteil, dass die Behandlungssimulation unter Benutzung des
gleichen Kollimators durchgeführt
wird, der auch zur Behandlung selbst Anwendung findet. Dies bewirkt,
dass die Behandlungsstrahlen exakt konform mit der simulierten Behandlung
sind und Differenzen in der Strahlform infolge unterschiedlicher
Kollimatorgestaltungen nicht auftreten können. Früher wurde es als nicht zweckmäßig angesehen,
einen MeV-Kollimator in einer Simulationsvorrichtung anzubringen,
die eine KeV-Bilderzeugungsquelle besitzt.
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Ein
verbessertes System oder ein weiter aufgebautes System könnte ein
Computertomographie-Abtastsystem aufweisen, um eine genauere Berechnung
der Tumorgestalt vornehmen zu können. Die
Benutzung eines Mehrlamellenkollimators würde dann ein Behandlungsprogramm
ermöglichen,
das beträchtlich
gegenüber
den Garantiebestimmungen dieses Abtastsystems verbessert ist.
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Das
Radiotherapiesystem gemäß vorliegender
Erfindung kann als transportables System ausgebildet werden, weil
es diese einheitliche Konstruktion besitzt. Die Benutzung von Strahlblenden 102, 104 kann
eine ausreichende Abschirmung gewährleisten, um eine Behandlung
in einem Kraftwagen durchzuführen,
so dass das System als transportable Einheit ausgebildet werden
kann. Dies schafft die Möglichkeit,
dass das System zwischen Regionen ausgetauscht werden kann, die
selbst nicht die genügenden
Finanzen besitzen oder nicht die genügende Erfahrung haben, um ein
solches System zu installieren und zu betreiben.
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Der
innere Teil des Hohlkörpers 501 kann eine Öffnung 108 aufweisen
(diese ist nur in 10 dargestellt), die dann, wenn
sie auf die Behandlungsquelle (und die Bilderzeugungsquelle) ausgerichtet ist,
eine Wartung der Behandlungsquelle (und der Bilderzeugungsquelle)
ermöglicht,
ohne dass der Kollimator entfernt werden müsste. Die bisherigen Systeme
erforderten die Abnahme des Kollimators, um den Behandlungskopf
zugänglich
zu machen, der eine regelmäßige Wartung
erfordert. Wie oben erwähnt,
umfasst ein MeV-Mehrlamellenkollimator schwere Bauteile, um die
erforderliche Strahlabsorption zu ermöglichen, und diese können im
typischen Fall ein Gewicht von etwa 0,5 Tonnen aufweisen. Die Vorrichtung
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
verringert demgemäß die Wartungskosten,
und es wird unnötig,
den Kollimator zu entfernen. Die Öffnung 108 kann auch
den Durchtritt für
den Bilderzeugungsstrahl IB durch den inneren Teil 501 des
Hohlkörpers bilden,
wie dies in 10 dargestellt ist.
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Die
unterschiedlichen Möglichkeiten
der Ausrüstung
ermöglichen
es, dass das System für jede
Art der Behandlung einsetzbar ist, und zwar ausgehend von einem
Grundsystem, das normalerweise benutzt wird für eine pallative Behandlung
bis zu einem verbesserten Cone-Beam-Computertomographie-System.
Eine Behandlungstechnik kann unter der Entwicklung durch den Anmelder
bei jedem Ausführungsbeispiel
der Erfindung angewendet werden, wie dies im Folgenden beschrieben
wird.
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Es
wurden verschiedene Radiotherapiebehandlungstechniken entwickelt,
die eine Vorrichtung benutzten, die ähnlich jener ist, die in 1 dargestellt
ist.
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Eine
derartige Technik, die Tomotherapie, umfasst eine scheibchenweise
Behandlung (und Bildabtastung) eines Tumors. Es wird ein erforderliches
Dosierungsverteilungsmuster für
jedes Scheibchen geschaffen, und diese Dosis wird durch einen fächerartig
gestalteten Strahl angewandt. Die Behandlung jedes Scheibchens erfordert
eine einzige Gestelldrehung mit unterschiedlichen fächerartig
gestalteten Strahlen, die unter unterschiedlichen Gestellwinkeln
aufgebracht werden. Der Patient wird scheibchenweise durch die Radiotherapievorrichtung geschoben,
um eine Behandlung des gesamten Behandlungsbereichs durchzuführen. Obgleich
ein sehr genaues Dosierungsverteilungsmuster erlangt werden kann,
so können
sich Probleme bei der Anpassung der Strahlungsfelder benachbarter
Scheibchen und bezüglich
einer verlängerten
Behandlungszeit ergeben, wenn eine große Zahl von Scheibchen zu berücksichtigen
ist.
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Die
Erfindung befasst sich mit einer anderen Anordnung, bei der der
Radiotherapiestrahl im Wesentlichen den gesamten Tumorbereich bedeckt.
So wird anstelle eines Fächerstrahls,
der scheibchenweise in den Patienten eindringt, eine zweidimensionale
Strahlbedeckung benutzt, beispielsweise ein quadratischer Bereich,
und die Umhüllung
des Strahlbündels
kann beispielsweise als Pyramide mit quadratischer Basis betrachtet
werden. Infolgedessen ermöglicht
eine einzige Drehung des Gestells, oder im Falle der Erfindung eine
einzige Drehung der Trommel, eine darzureichende Dosierung für das gesamte
Behandlungsvolumen des Patienten. Das Verteilungsmuster des zweidimensionalen
Bereichs, der vom Strahl bedeckt wird, wird durch einen Mehrlamellenkollimator
oder einen anderen Kollimator (Blendenanordnung) gesteuert, der
eine zweidimensionale Begrenzung der Strahlbündelform bewirkt, beispielsweise
in eine rechteckige Form gewählter Abmessungen.
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Eine
vorgeschlagene Behandlungstechnik, die gemäß diesem Prinzip arbeitet,
projiziert diese Strahlen aus einer begrenzten Zahl, beispielsweise aus
5 bis 7 Richtungen. Jeder dieser Strahlen ist für jeden Elementarabschnitt
des Strahlbereichs intensitätsmoduliert,
was zur Folge hat, dass eine genügend genaue
Dosierungsverteilung aus der begrenzten Zahl von Strahlpositionen
möglich
wird. Jeder der begrenzten Zahl von Strahlen hat ein komplexes Dosierungsverteilungsmuster,
das eine lange Zeit braucht, um eingegeben zu werden. Dies ist insbesondere dann
der Fall, wenn die Intensität
durch Änderung des
Arbeitszyklus der Lamellen des Mehrlamellenkollimators bewirkt wird.
Außerdem
ist wegen der begrenzten Zahl der erzeugten Strahlen ein optimales Verteilungsmuster
für jeden
dieser Strahlen erforderlich, damit die Gesamtdosisverteilung mit
der erforderlichen Genauigkeit eingehalten wird. Im Hinblick darauf
ist es erwünscht,
die Lage des Patienten zwischen den Strahlabgaben zu verändern, da
ein schräger
Eintrittswinkel erforderlich sein kann oder ein schräger Winkel
für die
gesamte Behandlung notwendig ist. Infolgedessen kann es notwendig
sein, einen Bereich um den Patienten herum zu schaffen, der dem
Behandlungspersonal die Möglichkeit schafft,
eine Positionierung während
des Behandlungsverfahrens durchzuführen. Obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung
benutzt werden kann, um eine derartige Behandlungstechnik durchzuführen, bei
der die Patientenliege 6 beispielsweise um die Trägerachse 8 gedreht
wird, so ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
jedoch besser geeignet für
eine Behandlungstechnik, die keine Manipulation des Patienten während des
Behandlungsverfahrens erfordert. Dies ist ein Ergebnis der abgeschlossenen
Natur der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Beispielsweise kann die obige Technik durchgeführt werden, ohne schräge Eintrittswinkel
vorzusehen.
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Wie
oben erläutert,
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
und insbesondere das zweite Ausführungsbeispiel
für einen
Bereich sehr unterschiedlicher Behandlungstechniken gemäß unterschiedlichen
Abbildungssystemen und Behandlungsköpfen geeignet, die benutzt
werden können.
Jedoch ist die Erfindung auf dem Gebiet fortgeschrittener Behandlungstechniken
insbesondere dann geeignet, wenn vom Computer erzeugte Abtastbilder
und komplexe Strahlverteilmuster erforderlich sind, um eine alternative
Behandlungstechnik durchzuführen,
die gegenwärtig
von der Anmelderin entwickelt wird.
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Diese
neuartige Technik benutzt durch einen Mehrlamellenkollimator geformte
Felder, die ihre Form während
der Drehung der Trommel ändern,
um die für
die Behandlung erforderliche Dosierung am Behandlungsziel abzugeben.
Diese Felder haben eine feste Intensität während der Drehung der Trommel,
und es ist eine Anzahl von Trommeldrehungen erforderlich, um ein
komplexes Intensitätsmuster
aufzubauen. So wird die Behandlung über eine Anzahl von Kreisbogen
durchgeführt,
von denen jeder eine unterschiedliche Folge von Feldformen besitzt,
und diese Feldformen werden im typischen Fall alle 5° neu definiert.
Die Zahl von Kreisbogen, die erforderlich ist, um das Intensitätsverteilungsmuster
zu erhalten, kann in der Größenordnung
von 5 und einer einzigen Drehung des Hohlkörpers sein, und eine einzige
Drehung kann etwa 4 Minuten dauern. Insbesondere braucht während der
Drehung des Hohlkörpers der
Mehrlamellenkollimator keine Intensitätsmodulation durchzuführen, sondern
er ändert
nur die Form des abgegebenen Strahlbündels.
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Die
Gesamtintensitätsverteilung
muss in einzelne Intensitätsverteilungen
für jeden
Strahlabgabe-Gestellwinkel vermindert werden. Jede dieser einzelnen
Verteilungen wird dann in Abschnitte reduziert, die der Strahlform
entsprechen, die von den Lamellen des Mehrlamellenkollimators abgegeben wird.
Es kann erforderlich sein, den Kollimator zwischen Winkeln des Hohlkörpers zu
drehen, da es gewisse Kollimatorwinkel gibt, über die der Mehrlamellenkollimator
eine beste Übereinstimmung
mit der erforderlichen Feldform liefert.
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Nachdem
die Intensitätsverteilung
für eine spezielle
Lamelle des Mehrlamellenkollimators für eine bestimmte Lage bekannt
ist, ist es notwendig, die Intensitätsverteilung als Kombination
von Intensitätsmustern
zu definieren, die durch den Mehrlamellenkollimator (nämlich kontinuierliche
Streifen) aufeinanderfolgend aufgebracht werden können.
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Dieses
Prinzip lässt
sich am besten in Verbindung mit 13 erläutern. Der
Teil gemäß 13(a) zeigt das gewünschte Intensitätsprofil,
das unter einem bestimmten Trommelwinkel längs eines Streifens ausgegeben
werden soll, der durch ein Paar von Lamellen eines Mehrlamellenkollimators definiert
wird. Wie in 13(b) dargestellt, kann
die gewünschte
Intensität
durch ein Stufenprofil angenähert
werden, das in diesem Fall drei unterschiedliche Intensitätspegel
besitzt. Um dieses Intensitätsprofil
in das Profil umzuwandeln, das durch aufeinanderfolgende Lamellenpositionen
während
aufeinanderfolgender Kreisbogen der Behandlung durchgeführt wird,
gibt es eine Anzahl möglicher
Lösungen.
Jede dieser Lösungen
ist in 13(c) dargestellt. Es gibt also
verschiedene Möglichkeiten
der Wahl, wie die entsprechenden Teile aufgebracht werden können.
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Die
Tatsache, dass es mehrere Wege gibt, das gewünschte Intensitätsprofil über eine
Anzahl von Kreisbögen
zu erreichen, ermöglicht
es, die Lamellenpositionen zu wählen,
die die Bewegung der Lamellen des Mehrlamellenkollimators während der Drehung
der Trommel vermindern. Das in 13 dargestellte
Verfahren nimmt an, dass die gleiche Intensität für jeden Behandlungsbogen aufgebracht wird.
Es können
jedoch auch unterschiedliche Intensitäten während der verschiedenen Trommeldrehungen
aufgebracht werden, und dies ändert
die Art und Weise, wie das gewünschte
Intensitätsprofil
zerlegt wird.
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Einige
Lamellenpaare müssen
an bestimmten Punkten über
den Bogen geschlossen werden, und die Anordnung wird so getroffen,
dass das Schließen
der beiden Lamellen am Rand des Kollimatorbereichs stattfindet,
da das Schließen
von zwei Lamellen nicht vollständig
den Durchtritt der Strahlung verhindern kann. Um eine übermäßige Bewegung
der Lamellen zu verhindern, wird das vorherige und das folgende
Zerlegungsmuster in der Weise ausgewählt, dass der erforderliche
Bewegungspfad der Lamellen so klein als möglich gehalten wird.
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Für Bögen mit
gleichen Feldformen bei allen Winkeln kann eine hohe Dosisrate und
eine hohe Trommeldrehzahl angewandt werden, was zu einer verringerten
Gesamtstrahlzeit führt.
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Ein
Vorteil dieses Systems besteht darin, dass keine Drehung der Patientenliege
während
der Drehung der Trommel erforderlich ist. Es gibt auch keinen theoretischen
Grund, warum ein schräger Eintrittswinkel
für die
Behandlung erforderlich sein könnte,
obgleich dies erwünscht
sein kann als Folge von Planungsbetrachtungen, die nicht auf die
erforderliche Dosisverteilung bezogen sind. Da die Behandlung keine
Bewegung des Patienten während der
Drehung der Trommel erfordertlich macht, besteht keine Notwendigkeit,
den Patienten leicht zugänglich
zu machen, und die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in besonderer
Weise für
diese Behandlungstechnik geeignet.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst daher vorzugsweise nicht dargestellte Steuermittel zur Schaffung
eines ersten Strahls mit einer ersten festen Intensität und zur
Steuerung des Mehrlamellenkollimators während der Drehung der Trommel und
zur Schaffung eines zweiten Strahls einer zweiten festen Intensität und zur
Steuerung des Mehrlamellenkollimators während der zweiten Drehung der Trommel.
Die ersten und zweiten Intensitäten
können die
gleichen sein, wie es die Situation ist, welche in Verbindung mit 13 beschrieben wurde, obgleich auch unterschiedliche
Intensitäten
angewandt werden können.
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Wenn
die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Heilbehandlung eingesetzt wird und eine fortschreitende Behandlung
angesetzt wird, dann wird die Vorrichtung vorzugsweise so eingerichtet,
dass die oben beschriebene verbesserte Behandlungstechnik durchgeführt werden
kann. In einem solchen Fall müssen
die Steuermittel aufeinanderfolgend eine Anzahl von Strahlen fester
Intensität
liefern, entsprechend der Zahl der erforderlichen Bogendrehungen. Dies
hängt von
der Dosisintensitätsverteilung
ab, die angewandt werden muss.
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Nach
dem Lesen der vorstehenden Beschreibung ergeben sich weitere Modifikationen
und Abänderungen
für den
Fachmann. Derartige Modifikationen und Abänderungen können solche Merkmale umfassen,
die auf diesem Gebiet bereits bekannt sind, und sie können anstelle
oder zusätzlich
zu den Merkmalen benutzt werden, die hierbei beschrieben wurden.
Es wurden Ansprüche
in dieser Anmeldung formuliert, die auf die Anwendung verschiedener Merkmalskombinationen
gerichtet sind. Es ist jedoch klar, dass der Rahmen der Offenbarung
der vorliegenden Erfindung auch neuartige Merkmale oder Kombinationen
von Merkmalen umfassen soll, die hierin entweder explizit oder implizit
beschrieben wurden, unabhängig
davon, ob sie sich auf die gleiche Erfindung beziehen, wie sie in
irgendeinem Anspruch beansprucht ist und unabhängig davon, ob die gleichen
technischen Probleme wie in der vorliegend beanspruchten Erfindung
behandelt werden. Die Anmelderin erklärt, dass neue Ansprüche auf
diese Merkmale und/oder Kombinationen solcher Merkmale während des
Verfahrens vorliegender Erfindung oder bei weiteren Anwendungen
formuliert werden können,
die hieraus resultieren.