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Dokumentenidentifikation DE10210702A1 24.12.2003
Titel Anordnung zur Erzeugung eines Bilds aus hochenergetischer Strahlung
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Sommer, Andres, 90765 Fürth, DE
DE-Anmeldedatum 12.03.2002
DE-Aktenzeichen 10210702
Offenlegungstag 24.12.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.12.2003
IPC-Hauptklasse G03B 42/02
IPC-Nebenklasse G03B 42/08   A61N 5/10   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung eines Bilds auch hochenergetischer Strahlung (P). Zur Verbesserung der Haltbarkeit der Anordnung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Mittel zur Umlenkung des sichtbaren Lichts aus einer Vielzahl faserförmiger Lichtwellenleiter (3) gebildet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Anordnung kommt z. B. bei Geräten zur Strahlentherapie zum Einsatz, um das Strahlenbündel genau auf den zu behandelnden Bereich zu richten. Ein derartiges Gerät zur Strahlentherapie ist z. B. aus dem Datenblatt der Firma Siemens "Primus A91004-M2630-G079-02-4A00" bekannt.

Bei der bisher bekannten Anordnung durchdringt die hochenergetische Strahlung einen zu bestrahlenden Bereich des Patienten und trifft dann auf eine aus einem Szintillatormaterial hergestellte Schicht auf. In dieser Schicht wird die hochenergetische Strahlung z. T. in Licht umgewandelt. Das Licht wird über einen Umlenkspiegel auf einen lichtempfindlichen Detektorschirm geworfen. Bei der bekannten Anordnung kommt es durch starke Streuung des entstehenden unfokussierten Lichts zu unscharfen Konturen und zu hohem Bildrauschen. Außerdem kann es durch eine Dejustierung des Umlenkspiegels unerwünschterweise zu einer verzerrten Abbildung des sichtbaren Lichts auf dem Detektorschirm kommen.

Abgesehen davon sind die mit der bisherigen Anordnung erzeugten Bilder nicht besonders konturscharf. Die Qualität der Bilder erlaubt es mitunter nicht, die zur Strahlentherapie eingestrahlten hochenergetischen Strahlenbündel mit der erforderlichen Genauigkeit auf z. B. tumorbefallenes Gewebe zu richten. Es kommt mitunter unerwünschterweise zur Zerstörung von gesundem Gewebe.

Bei einer Anordnung nach dem Stand der Technik ist eine Auswerteelektronik als weiterer Bestandteil einer Einrichtung zur Erzeugung eines Bilds unmittelbar hinter der Szintillatorschicht angebracht. Damit wird zwar vorteilhafterweise die Streuung des aus dem Szintillatormaterial austretenden Lichts vermieden. Die das Licht in elektrische Signale umwandelnde Auswerteelektronik ist aber im Primärstrahlengang der hochenergetischen Strahlung angeordnet. Dadurch wird deren Lebensdauer drastisch herabgesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine möglichst lang haltbare und reparaturunanfällige Anordnung zur Erzeugung eines Bilds aus hochenergetischer Strahlung angegeben werden. Ein weiteres Ziel besteht darin, mit der Anordnung ein möglichst konturscharfes Bild zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 10.

Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mittel zur Umlenkung des sichtbaren Lichts aus einer Vielzahl faserförmiger Lichtwellenleiter gebildet ist. - Diese Maßnahme schafft neue konstruktive Freiheiten. Es ist insbesondere möglich, die zur Umwandlung des Lichts in elektrische Signale erforderliche Auswerteelektronik außerhalb des Wirkungsbereichs der hochenergetischen Strahlung anzuordnen. Es kann nicht mehr zu einer Verzerrung der Abbildung infolge eines fehlerhaft justierten Umlenkspiegels kommen. Das gewährleistet jederzeit die Erzeugung eines konturscharfen Bilds.

Vorteilhafterweise ist das eine Ende der Lichtwellenleiter an einer der Strahlenquelle abgewandten Rückseite der Szintillatorschicht angebracht. Die Anbringung kann mechanisch oder mittels Kleben erfolgen.

Das andere Ende der Lichtwellenleiter ist zweckmäßigerweise an einem zum Anbringort des einen Endes an der Szintillatorschicht geometrisch korrespondierenden Ort eines Detektorschirms angeordnet. Bei dem Detektorschirm handelt es sich um ein Mittel, welches das sichtbare Licht in Spannungssignale umwandelt. Der Detektorschirm kann aus einer Vielzahl von in einer Matrix angeordneten lichtelektrischen Wandlern, z. B. einem Photodiodenarray, gebildet sein. Er kann aber auch Bestandteil einer CCD-Kamera sein. Das andere Ende kann - muss aber nicht - fest mit dem Detektorschirm verbunden sein.

Zweckmäßigerweise ist die Szintillatorschicht aus einer Keramik hergestellt, die vorzugsweise als wesentliche Komponenten Yttrium und/oder Gadolinium enthält. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung einer Gadoliniumoxisulfidkeramik erwiesen, welche mit Europium als Leuchtstoff dotiert ist. Die vorgeschlagene Keramik ist besonders stabil gegen Umwelteinflüsse. Sie weist hervorragende Leuchteigenschaften auf.

Das eine Ende der Lichtwellenleiter kann an einem an der Rückseite der Szintillatorschicht angebrachten Kollimator angebracht sein. Diese Maßnahme erleichtert die Befestigung des einen Endes der Lichtwellenleiter. Sie trägt ferner zu einer Verringerung der Streustrahlung bei. Der Kollimator kann aus einem lichtabsorbierenden Material hergestellt sein. Indem der lichtelektrische Wandler erfindungsgemäß außerhalb des Primärstrahlengangs angeordnet werden kann, wird eine Zerstörung desselben vermieden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung bilden die Szintillatorschicht und der Lichtwellenleiter, ggf. zusammen mit dem Kollimator, ein austauschbares Modul. Im Falle einer Beschädigung von Szintillatorelementen oder Lichtwellenleitern kann ein solches Modul ohne großen Aufwand vor Ort ausgetauscht werden.

Von Vorteil ist es, die erfindungsgemäße Anordnung in einem Gerät zur Strahlentherapie einzusetzen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Anordnung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Anordnung und

Fig. 3 eine Detailansicht nach Fig. 2.

In Fig. 1 trifft von einer (hier nicht gezeigten) Strahlenquelle, z. B. einer Röntgenquelle, hochenergetische Strahlung P, ggf. nach Durchstrahlung eines Patienten, auf eine Szintillatorschicht 1 auf. Die Szintillatorschicht 1 besteht aus einer Vielzahl diskreter Szintillatorelemente 2. Die Szintillatorelemente 2 können aus einer Keramik, z. B. Gd2OS : Eu, hergestellt sein. An einer der Strahlungsquelle abgewandten Rückseite der Szintillatorschicht 1 ist jedes Szintillatorelement 2 mit einem Lichtwellenleiter 3 lichtleitend verbunden. Bei dem Lichtwellenleiter 3 handelt es sich zweckmäßigerweise um eine Glasfaser, die bezüglich der Einwirkung hochenergetischer Strahlung beständig ist. Der Übersichtlichkeit halber ist in Fig. 1 lediglich ein Lichtwellenleiter 3 gezeigt. In der Praxis sind selbstverständlich sämtliche Szintillatorelemente 2 jeweils mit einem Ende E1 eines Lichtwellenleiters 3 verbunden. Das andere Ende E2 jedes der Lichtwellenleiter 3 ist in der Nähe von in einer Matrix angeordneten lichtelektrischen Wandlern bzw. eines Detektorschirms 4 angebracht. Der Detektorschirm 4 besteht aus einer Vielzahl diskreter lichtempfindlicher Detektorelemente 5. Es kann sich bei den Detektorelementen 5 z. B. um Photodioden handeln.

Bei der in den Fig. 2 und 3 gezeigten zweiten Anordnung sind die einen Enden E1 der Lichtwellenleiter 3 jeweils an die Öffnungen eines an der Rückseite der Szintillatorschicht 1 angebrachten Kollimators 6 angeschlossen. Das eine Ende E1 der Lichtwellenleiter 3 kann auch in die Öffnungen des Kollimators 6 eingesteckt und in diesem Zustand fixiert sein. Das Vorsehen eines solchen Kollimators 6 erleichtert die Anbringung der einen Enden E1 der Lichtwellenleiter 3 an der Szintillatorschicht 1. Außerdem trägt das Vorsehen eines Kollimators 6 zur Verbesserung der Bildqualität bei.

In Fig. 3 ist schematisch die Funktion des Kollimators 6 gezeigt. Die einfallende hochenergetische Strahlung P wird in die Szintillatorschicht 1 z. T. in sichtbares Licht L umgewandelt. Das sichtbare Licht L wird mittels des Kollimators 6 in parallele Bündel ausgerichtet. Jeweils ein Bündel wird im Bereich einer Kollimatoröffnung in einen Lichtwellenleiter 3 eingekoppelt und über den Lichtwellenleiter 3 zum Detektorelement 5 des Detektorschirms 4 übertragen.

Der Kollimator 6 kann in Strahlungsrichtung eine Dicke aufweisen, die etwa um das drei- oder ein mehrfaches größer ist als der Gitterabstand des Kollimators 6. Der Gitterabstand kann im Bereich zwischen 0,5 und 2,0 mm liegen. Der Gitterabstand bestimmt die Auflösung. Je kleiner der Gitterabstand ist, desto besser ist die Auflösung.

Damit ist es möglich, insbesondere eine Einrichtung zur Strahlentherapie genau auf das zu bestrahlende Organ eines Patienten zu justieren. Eine unerwünschte Zerstörung gesunden Gewebes wird vermieden.


Anspruch[de]
  1. 1. Anordnung zur Erzeugung eines Bilds aus hochenergetischer Strahlung (P) mit

    einer Strahlungsquelle zur Erzeugung hochenergetischer Strahlung (P),

    einer in einem Abstand davon angeordneten Szintillatorschicht (1) zur Umwandlung der, ggf. von einem durchstrahlten Objekt geschwächten, hochenergetischen Strahlung (P) in sichtbares Licht (L),

    einem Mittel zur Umlenkung des sichtbaren Lichts (L) auf

    eine im wesentlichen außerhalb des Wirkbereichs der hochenergetischen Strahlung (P) befindlichen Einrichtung (4, 5) zur Umwandlung des sichtbaren Lichts (L) in ein Bild,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    das Mittel zur Umlenkung des sichtbaren Lichts (L) aus einer Vielzahl faserförmiger Lichtwellenleiter (3) gebildet ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei das eine Ende (E1) der Lichtwellenleiter (3) an einer der Strahlenquelle abgewandten Rückseite der Szintillatorschicht (1) angebracht ist.
  3. 3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das andere Ende (E2) der Lichtwellenleiter (3) an einem zum Anbringort des einen Endes (E1) an der Szintillatorschicht geometrisch korrespondierenden Ort eines Detektorschirms (4) angeordnet ist.
  4. 4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Detektorschirm (4) ein Photodiodenarray aufweist.
  5. 5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Detektorschirm (4) Bestandteil einer CCD-Kamera ist.
  6. 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Szintillatorschicht (1) aus einer Keramik hergestellt ist, die vorzugsweise als wesentliche Komponenten Yttrium und/oder Gadolinium enthält.
  7. 7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine Ende (E1) der Lichtwellenleiter (3) an einem an der Rückseite der Szintillatorschicht (1) angebrachten Kollimator (6) angebracht ist.
  8. 8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kollimator (6) aus einem Licht (P) absorbierenden Material hergestellt ist.
  9. 9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Szintillatorschicht (1) und die Lichtwellenleiter (3), ggf. zusammen mit dem Kollimator (6), ein austauschbares Modul bilden.
  10. 10. Gerät zur Strahlentherapie mit einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.






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