DE20009714U1

DE20009714U1 - Phantom body of a balancing device of a radiation planning system

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Publication number: DE20009714U1
Application number: DE20009714U
Authority: DE
Original assignee: PANDIKOW BJOERN
Current assignee: PANDIKOW BJOERN
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2001-10-11
Anticipated expiration: 2010-05-31

Description

26.05.200026.05.2000

Phantomkörper einer Abaleichseinrichtung eines BestrahlungsplanungssystemsPhantom body of a calibration device of a treatment planning system

Die Erfindung betrifft einen Phantomkörper einer Abgleicheinrichtung eines Bestrahlungsplanungssystems, aus einem Werkstoff vorbestimmter erster körperäquivalenter Dichte, mit mindestens einem Volumenbereich, der eine von der ersten Dichte abweichende zweite körperäquivalente Dichte aufweist, und mit einer dem Volumenbereich zugeordneten Meßstelle, an der ein strahlungssensibler Sensor anbringbar ist.The invention relates to a phantom body of a calibration device of a radiation planning system, made of a material of predetermined first body-equivalent density, with at least one volume region which has a second body-equivalent density deviating from the first density, and with a measuring point assigned to the volume region, to which a radiation-sensitive sensor can be attached.

In der modernen Strahlentherapie wird mit einer Kombination aus Bildgebungsgerät, Rechenanlage und Bestrahlungsgerät gearbeitet. Die Bildgebungsgeräte sind zum Beispiel Computertomographen, Kernspintomographen, Ultraschalldetektoren oder ähnliche. Diese ermitteln Daten, die von Körperstrukturen abgeleitet sind. Die Daten werden an eine Rechenanlage übergeben. Dort werden Bilder aus den Daten errechnet. Den einzelnen darstellbaren Köperstrukturen werden zudem Dichten zugeordnet. Alle Daten werden an ein Bestrahlungsplanungsprogramm weiter gegeben. Dieses berechnet anhand dieser Daten die Intensitätsverteilung einer vorgegebenen Einstrahlung. Dabei 5 wird den Dichten jeweils ein Absorptionsverhalten zugeordnet. Durch Bestrahlungssimulationen und/oder BestrahlungsvorgabenModern radiotherapy uses a combination of imaging devices, computer systems and radiation devices. The imaging devices are, for example, computer tomographs, magnetic resonance tomographs, ultrasound detectors or similar. These determine data derived from body structures. The data is transferred to a computer system. There, images are calculated from the data. Densities are also assigned to the individual body structures that can be displayed. All data is passed on to a radiation planning program. This calculates the intensity distribution of a given radiation based on this data. In doing so, each density is assigned an absorption behavior. Through radiation simulations and/or radiation specifications

läßt sich eine möglichst optimale Strahlentherapie ermitteln. Mit den ermittelten Daten für die Strahlentherapie wird dann das Bestrahlungsgerät eingestellt.The most optimal radiation therapy can be determined. The radiation device is then adjusted using the data determined for the radiation therapy.

Ein Computertomograph macht Querschnitts- bzw. Schichtaufnahmen von Körpern oder Körperteilen. Dazu wird der Körper bzw. das Körperteil durchleuchtet. Es ergeben sich Daten der Querschnittsaufnahmen in Form von Grauwertmatrizen. Diese Daten werden an eine Rechenanlage weitergegeben. Auf der Rechenanlage läuft ein Bildgebungsprogramm. Die Grauwertmatrizen werden von dem Bildgebungsprogramm in ein Bild und/oder in mehrere Bilder umgerechnet.A computer tomograph takes cross-sectional or layered images of bodies or body parts. To do this, the body or body part is x-rayed. The data from the cross-sectional images is produced in the form of grayscale matrices. This data is passed on to a computer system. An imaging program runs on the computer system. The grayscale matrices are converted by the imaging program into one image and/or several images.

Dabei werden den Grauwertmatrizen Körperstrukturen mit bestimmter Dichte zugeordnet. Den Dichten werden zur besseren Darstellung auf einem Bildschirm und/oder Film Grauwerte zugeordnet. Die Dichtebezirke sind durch die Grauwerte scharf von einander unterscheidbar. Daher lassen sie sich gut erkennen .Body structures with a certain density are assigned to the gray value matrices. Gray values are assigned to the densities for better representation on a screen and/or film. The density regions can be clearly distinguished from one another by the gray values. They are therefore easy to recognize.

Die Bild- und Dichtedaten werden an ein Bestrahlungsplanungsprogramm übergeben. Das Bestrahlungsplanungsprogramm läuft auf einer Rechenanlage, z.B. einem Bestrahlungsplanungsrechner. In dem Programm wird diesen Dichtedaten ein bestimmtes Absorptionsverhalten bezüglich einfallender Strahlung zugeordnet. Das Bestrahlungsplanungsprogramm berechnet anhand des Absorptionsverhaltens des Körpers unterschiedliche Intensitätsverteilungen für unterschiedliche Strahlungsparameter einer in den Körper eindringenden Strahlung.The image and density data are transferred to a radiation planning program. The radiation planning program runs on a computer system, e.g. a radiation planning computer. In the program, a specific absorption behavior with regard to incident radiation is assigned to this density data. The radiation planning program calculates different intensity distributions for different radiation parameters of radiation penetrating the body based on the absorption behavior of the body.

Mit einer Bestrahlungsplanung läßt sich festlegen, wie für eine Strahlenbehandlung benötigte Bestrahlungsfelder auszusehen haben. Die Behandlung ist gegen Tumore im Körperinneren gerichtet. Bei der Behandlung solcher Tumore wird in der Strahlentherapie vorzugsweise ionisierende Strahlung eingesetzt. Die Energie der einzusetzenden ionisierenden StrahlungWith radiation planning, it is possible to determine what the radiation fields required for radiation treatment should look like. The treatment is directed against tumors inside the body. Ionizing radiation is preferably used in radiation therapy to treat such tumors. The energy of the ionizing radiation to be used

wird von dem Bestrahlungsplanungsprogramm ermittelt. Je nach Bestrahlungstiefe und zu durchdringendem Körpergewebe wird unterschiedlich energiereiche Strahlung benötigt.is determined by the radiation planning program. Depending on the irradiation depth and the body tissue to be penetrated, different levels of radiation energy are required.

Die von dem Bestrahlungsplanungsprogrannm errechneten Bestrahlungsparameter werden dann an das Bestrahlungsgerät übermittelt, zum Beispiel an einen Linearbeschleuniger. Die Parameter werden entweder rechnergestützt übermittelt oder sie werden von Hand eingestellt. Das Bestrahlungsgerät wird eingeschaltet und der Patient wird bestrahlt.The radiation parameters calculated by the radiation planning program are then transmitted to the radiation device, for example a linear accelerator. The parameters are either transmitted using a computer or they are set manually. The radiation device is switched on and the patient is irradiated.

Bei derartigen Kombinationen verschiedener Geräte und zahlreichen rechnergestützten Zwischenschritten sind durch elektronische, mechanische, programmtechnische und menschliehe Einflüsse vielfältige Fehlerquellen vorhanden. Um die Auswirkung solcher Fehler zu minimieren, ist eine aufwendige Qualitätssicherung notwendig. Für eine Qualitätssicherung werden die von den Bildgebungsgeräten und Bestrahlungsplanungsprogrammen gelieferten Daten mit Hilfe von Phantomkör-0 pern abgeglichen.With such combinations of different devices and numerous computer-aided intermediate steps, there are many sources of error due to electronic, mechanical, programming and human influences. In order to minimize the impact of such errors, complex quality assurance is necessary. For quality assurance, the data provided by the imaging devices and radiation planning programs are compared using phantom bodies.

Ein Phantomkörper mit den eingangs genannten Merkmalen ist der sogenannte Alderson-Phantomkörper. Dieser Phantomkörper ist ein anatomisch nachgebauter menschlicher Körper. Ein-5 zelne Organe sind sowohl in der Dichte als auch in ihrem Absorptionsverhalten bezüglich angewendeter Strahlung nachgebildet. Der Alderson-Phantomkörper besteht aus Kunststoffen unterschiedlicher Dichte.A phantom body with the features mentioned above is the so-called Alderson phantom body. This phantom body is an anatomically reconstructed human body. Individual organs are reconstructed both in terms of density and in their absorption behavior with regard to applied radiation. The Alderson phantom body is made of plastics of different densities.

0 Um Messungen mit dem Alderson-Phantomkörper durchführen zu können, ist er senkrecht zur Körperachse scheibenweise aufgebaut. Es kann eine Filmdosimetriemessung durchgeführt werden. Ein anderes Verfahren bestückt zu vermessende Volumenbereiche von Organnachbildungen mit strahlungsempfindli-5 chen Meßsensoren. Diese, zumeist so genannte TLDs, werden dazu in die Scheiben eingebracht. Die einzelnen Scheiben werden0 In order to be able to carry out measurements with the Alderson phantom body, it is constructed in slices perpendicular to the body axis. A film dosimetry measurement can be carried out. Another method equips volume areas of organ replicas to be measured with radiation-sensitive measuring sensors. These, mostly so-called TLDs, are inserted into the slices. The individual slices are

durch endseitig der ersten und der letzten Scheibe angebrachte Haltevorrichtungen und diese Haltevorrichtungen verbindende Elemente zu einer festen Form zusammengedrückt.compressed into a solid shape by means of holding devices attached to the ends of the first and last discs and elements connecting these holding devices.

Nach der Bestrahlung werden die im Alderson-Phantomkörper eingebrachten Meßsensoren wieder entfernt. Bei der Verwendung von TLDs ist dies zur Auswertung notwendig. Die Auswertung der TLDs erfolgt durch optische Hilfsmittel. Je nach eingestrahlter Dosis geben die TLD's Licht mit einer bestimmten Intensität ab. Dies wird gemessen. In Abhängigkeit vom zeitlichen Abstand zur Bestrahlung und der gemessenen Intensität des Lichtes wird auf die eingestrahlte Dosis zurückgerechnet. Jedes TLD ist einzeln zu vermessen. Die Auswertung nimmt durch die Anzahl der TLDs eine längere Zeit in Anspruch. After irradiation, the measuring sensors placed in the Alderson phantom body are removed again. This is necessary for evaluation when using TLDs. The TLDs are evaluated using optical aids. Depending on the irradiated dose, the TLDs emit light with a certain intensity. This is measured. Depending on the time interval to the irradiation and the measured intensity of the light, the irradiated dose is calculated back. Each TLD must be measured individually. The evaluation takes a long time due to the number of TLDs.

Bei den vorbeschriebenen Verfahren stehen die Daten erst mit einer relativ großen Verzögerung für den Abgleich mit einer Modellrechnung zur Verfügung. Die Verfahren sind zudem durch konstruktionsbedingte Ungenauigkeiten gekennzeichnet. Insgesamt zeigt sich, daß der Alderson-Phantomkörper zeitaufwendig und kompliziert zu handhaben ist. Die bei einer Messung anfallende Datenmenge ist aufgrund seiner komplexen Struktur umfangreich. Die Auswertung ist daher aufwendig und zeitintensiv.With the methods described above, the data are only available for comparison with a model calculation after a relatively long delay. The methods are also characterized by inaccuracies due to their design. Overall, it can be seen that the Alderson phantom body is time-consuming and complicated to handle. The amount of data generated during a measurement is extensive due to its complex structure. The evaluation is therefore complex and time-consuming.

Die DE 31 45 262 offenbart einen Feststoffphantomkörper konstanter Dichte aus körperäquivalentem Kunststoff. Dieser besteht zum Beispiel aus Acrylglas. Er ist so präpariert, daß in sein Inneres ein Strahlungsdetektor eingeführt und bewegt werden kann. Die an diesem Phantomkörper gemessenen Daten der Intensitätsverteilung einer eingestrahlten ionisierenden Strahlung beziehen sich auf einen Phantomkörper, der über sein gesamtes Volumen eine konstante Dichteverteilung aufweist. DE 31 45 262 discloses a solid phantom body of constant density made of body-equivalent plastic. This consists, for example, of acrylic glass. It is prepared in such a way that a radiation detector can be inserted into its interior and moved. The data measured on this phantom body of the intensity distribution of irradiated ionizing radiation refer to a phantom body that has a constant density distribution over its entire volume.

Die US-PS 5,627,3 67 offenbart ein Verfahren zur Messung der Verteilungsintensität radioaktiver Strahlung. Dazu wird in einen Flüssigkeitsphantomkörper ein Meßsenor eingebracht. Der Flüssigkeitsphantomkörper besteht aus einem rechteckigen Gefäß, das mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Die Flüssigkeit ist der Körperdichte äquivalent. Der Meßsensor ist über eine Motorsteuerung beweglich. Dieser Meßsensor liefert eine Intensitätsverteilung der Strahlung in einem homogenen Medium.US-PS 5,627,367 discloses a method for measuring the distribution intensity of radioactive radiation. For this purpose, a measuring sensor is introduced into a liquid phantom body. The liquid phantom body consists of a rectangular vessel filled with a liquid. The liquid is equivalent to the body density. The measuring sensor is movable via a motor control. This measuring sensor provides an intensity distribution of the radiation in a homogeneous medium.

Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Phantomkörper mit den eingangs genannten Merkmalen bereitzustellen, der einen vereinfachten Aufbau von Volumenbereichen unterschiedlicher Dichte aufweist und zudem eine einfache Meßdatenerfassung und -auswertung ermöglicht.The task is therefore to provide a phantom body with the features mentioned above, which has a simplified structure of volume areas of different densities and also enables simple measurement data acquisition and evaluation.

Diese vorgenannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der die zweite Dichte aufweisende Volumenbereich als Ausnehmung ausgebildet ist, in die ein die zweite Dichte aufweisender Probekörper auswechselbar eingesetzt ist, daß die Meßstelle durch eine außen offene Bohrung zugänglich ist, und daß der Sensor einen elektrischen Meßwert liefert.This aforementioned object is achieved in that the volume region having the second density is designed as a recess into which a test body having the second density is replaceably inserted, that the measuring point is accessible through a bore open to the outside, and that the sensor delivers an electrical measured value.

Der Erfindung liegt die Voraussetzung zugrunde, daß die Ausbildung des die zweite Dichte aufweisenden Volumenbereichs 5 diesen Bereich scharf gegenüber dem Phantomkörper abgrenzt.The invention is based on the premise that the formation of the volume region 5 having the second density clearly delimits this region from the phantom body.

Bei einer entsprechenden Ausgestaltung läßt sich so eine scharfe Grenze zwischen den beiden Dichten erreichen. Damit kann die Auflösungsgenauigkeit eines Bildgebungsgerätes ohne großen Aufwand schnell abgeschätzt werden.
30With an appropriate design, a sharp boundary between the two densities can be achieved. This allows the resolution accuracy of an imaging device to be quickly estimated without great effort.
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Die Geometrien des Phantomkörpers sind stark vereinfacht. Die Daten des Phantomkörpers sind bekannt. Dies ermöglicht eine vereinfachte und schnelle Kontrolle von Meßdaten. Daher lassen sich die von dem Bildgebungfsgerät ermittelten 5 Daten und die daraus umgerechneten Bilder sehr schnell gegenüber der Realität vergleichen und gegebenenfalls korrigieren.The geometries of the phantom body are greatly simplified. The data of the phantom body are known. This enables a simplified and quick control of measurement data. Therefore, the data determined by the imaging device and the images converted from it can be very quickly compared with reality and corrected if necessary.

Dies ermöglicht es, die Abbildungsgenauigkeit der Volumenbereiche unterschiedlicher Dichte und die Zuordnungsgenauigkeit der Dichte zu den Volumenbereichen schnell und effizient zu überprüfen. Der einfache geometrische Aufbau des Phantomkörpers mit der darin eingebrachten Ausnehmung und dem darin eingesetzten Probekörper verringert den Berechnungsaufwand für die Bilder aus den ermittelten Daten. Dies vereinfacht und beschleunigt die Auswertung.This makes it possible to quickly and efficiently check the imaging accuracy of the volume areas of different densities and the accuracy of assigning the density to the volume areas. The simple geometric structure of the phantom body with the recess made in it and the test body inserted into it reduces the calculation effort for the images from the determined data. This simplifies and speeds up the evaluation.

Es ist von Vorteil, in die Ausnehmung einen die zweite Dichte aufweisenden Probekörper auswechselbar einsetzen zu können. Der Vorteil ist, daß eine Ausnehmung mit Probekörpern jeweils unterschiedlicher Dichte bestückbar ist. Dies ermöglicht es, bei einer feststehenden geometrischen Einspannung mehrere Probeaufnahmen desselben Phantomkörpers mit Probekörpern unterschiedlicher Dichte durchzuführen. Die jeweiligen Meßergebnisse sind schnell miteinander zu vergleichen und auf ihre Plausibilität hin zu überprüfen. Das hat den Vorteil, daß sowohl die den Meßdaten zugrundeliegende Vergleichsdatenbank, als auch der die Daten umrechnende Algorithmus auf ihre Plausibilität hin überprüfbar sind.It is advantageous to be able to replaceably insert a test body with the second density into the recess. The advantage is that a recess can be equipped with test bodies of different densities. This makes it possible to take several test images of the same phantom body with test bodies of different densities in a fixed geometric clamping. The respective measurement results can be quickly compared with one another and checked for plausibility. This has the advantage that both the comparison database on which the measurement data is based and the algorithm that converts the data can be checked for plausibility.

Bei einer anschließenden Bestrahlungrsplanung verkürzt der vereinfachte geometrische Aufbau die Berechnung der Bestrahlungsplanungsdaten. Die Intensitätsverläufe der einzustrahlenden Strahlung für unterschiedliche Probekörper und unterschiedliche Strahlungsenergien lassen sich schnell erstellen. So läßt sich eine berechneter Strahlenplan über die gemessene Größenordnung der tatsächlich eingestrahlten Strah-0 lendosi, bei einmaligem Aufbau des Phantomkörpers für mehrere unterschiedlich absorbierende Probekörper schnell kontrollieren. Hierdurch ist eine schnelle Plausibilitätsprüfung des berechneten Modells durch die eingehenden Meßdaten möglich.During subsequent radiation planning, the simplified geometric structure shortens the calculation of the radiation planning data. The intensity curves of the radiation to be irradiated for different test bodies and different radiation energies can be created quickly. This allows a calculated radiation plan to be quickly checked using the measured magnitude of the actually irradiated radiation dose, with a single setup of the phantom body for several differently absorbing test bodies. This enables a quick plausibility check of the calculated model using the incoming measurement data.

5 Die dem Volumenbereich mit der zweiten Dichte zugeordnete Meßstelle ist am einfachsten zugänglich, wenn der Phantom-5 The measuring point associated with the volume range with the second density is most easily accessible when the phantom

körper eine von außen offene Bohrung zur Meßstelle aufweist. Dies hat auch den Vorteil, daß die Intensitäts-/Dosisverteilung über die gesamte Strecke der Bohrung gemessen werden kann. Durch einfaches Einführen kann der Sensor relativ schnell zu mehreren Meßstellen verbracht werden. Ist die Bohrung eine Sackbohrung, so kann die Begrenzung als Meßanschlag dienen. All dies vereinfacht und beschleunicft den Meßvorgang.body has a hole that is open from the outside to the measuring point. This also has the advantage that the intensity/dose distribution can be measured over the entire length of the hole. By simply inserting the sensor, it can be moved to several measuring points relatively quickly. If the hole is a blind hole, the limit can serve as a measuring stop. All of this simplifies and speeds up the measuring process.

Der Sensor liefert elektrische Meßwerte direkt. Diese sind der eingehenden Strahlung direkt proportional. Die Meßwerte stehen schnell für die Auswertung zur Verfügung. Bei einer entsprechenden Auswahl des Sensors ist dies sogar in Quasi-Echtzeit möglich. Quasi-Echtzeit heißt hierbei, daß die Daten, die zur Auswertung benötigt werden, innerhalb von MiI-lisekunden ermittelt und auswertbar angezeigt werden.The sensor delivers electrical measurements directly. These are directly proportional to the incoming radiation. The measurements are quickly available for evaluation. If the sensor is selected accordingly, this is even possible in quasi-real time. Quasi-real time means that the data required for evaluation is determined within milliseconds and displayed in a form that can be evaluated.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die Ausnehmung nach außen offen und der Probekörper von außen einsetzbar ist. Das hat den Vorteil, daß Probekörper unterschiedlicher Dichte relativ einfach und schnell ausgetauscht werden können. Dies erleichtert auch die Meßdatenerfassung, sowohl bei dem Bildgebungsschritt, als auch später bei der Kontrolle der errechneten Daten der Strahlentherapie. Es ermöglicht eine schnelle Variation der Dichteverteilung des Phantomkörpers, ohne diesen dazu neu positionieren oder umbauen zu müssen. Der Sensor kann an seiner Meßstelle bleiben. Dies ermöglicht mehrere Probekörpervermessungen und Vergleiche bei einem Versuchsaufbau. Dies erhöht die Genauigkeit der Qualitätskontrolle. Der Messaufwand bleibt gering.One embodiment of the invention is that the recess is open to the outside and the test body can be inserted from the outside. This has the advantage that test bodies of different densities can be exchanged relatively easily and quickly. This also facilitates the acquisition of measurement data, both during the imaging step and later when checking the calculated data from the radiotherapy. It enables the density distribution of the phantom body to be varied quickly without having to reposition or rebuild it. The sensor can remain at its measuring point. This enables multiple test body measurements and comparisons in one test setup. This increases the accuracy of the quality control. The measurement effort remains low.

Eine spezielle vorteilhafte Ausgestaltung des Phantomkörpers kann sein, daß die Ausnehmung den Phantomkörper durchgreifend ausgeführt ist und der Probekörper von beiden Seiten einsetzbar ist. Dies hat den Vorteil, daß von einer 5 Seite des Phantomkörpers in die Bohrung der Meßsensor und von der anderen Seite in die Ausnehmung der Probekörper einführ-A special advantageous design of the phantom body can be that the recess is designed to penetrate the phantom body and the test body can be inserted from both sides. This has the advantage that the measuring sensor can be inserted into the hole from one side of the phantom body and the test body can be inserted into the recess from the other side.

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bar ist. Der Meßsensor ist im allgemeinen mit einem den Meßwert übertragenden Kabel und/oder einem den Meßsensor führenden Element versehen. Das Kabel und/oder das Element können beim Auswechseln des Probekörpers stören. Bei der vorbeschriebenen Ausbildung des Phantomkörpers kann der Probekörper nun von der Seite eingesetzt werden, wo sein Einsetzen nicht gestört ist. Es wird die Gefahr verringert, durch Kontakt mit dem Kabel/Element den Sensor innerhalb der Bohrung zu verschieben. Dies erleichtert und beschleunigt die Durchführung der Meßreihen mit verschiedenen Probekörpern.The measuring sensor is generally provided with a cable that transmits the measured value and/or an element that guides the measuring sensor. The cable and/or the element can interfere when changing the test specimen. With the previously described design of the phantom body, the test specimen can now be inserted from the side where its insertion is not interfered with. The risk of the sensor being displaced within the bore due to contact with the cable/element is reduced. This makes it easier and faster to carry out the series of measurements with different test specimens.

Vorteilhaft ist es, wenn die durch den Phantomkörper ausgeführte Ausnehmung eine zylindrische Hohlbohrung ist, die von dem Probekörper ausgefüllt ist. Der Vorteil ist, das sich das Durchrechnen und Durchmessen wegen der relativ einfachen geometrischen Struktur schnell durchführen läßt, insbesondere wenn der Probekörper ein Kreiszylinder ist.It is advantageous if the recess made by the phantom body is a cylindrical hollow hole that is filled by the test body. The advantage is that the calculations and measurements can be carried out quickly due to the relatively simple geometric structure, especially if the test body is a circular cylinder.

Dies beschleunigt die bildhafte Darstellung des gemessenen Phantomkörpers und damit den optischen Vergleich mit dem realen Phantomkörper. Es vereinfacht die Auswertung und den Vergleich zwischen zugeordneter Dichte und tatsächlicher Dichte des Phantom- und Probekörpers. Gleiches gilt für die Absorptionsfähigkeit. Der vereinfachte Aufbau beschleunigt auch die Bestrahlungsplanungsrechnung, da keine komplizierten Dichteverläufe ineinander übergehender Volumenbereiche auftreten. Die geplanten und nachgemessenen Werte bei der Bestrahlungsplanung und Bestrahlung sind somit schnell abgleichbar, unter gleichzeitiger Berücksichtigung von Volumen-0 bereichen unterschiedlicher Dichte und ihrer Wechselwirkung.This speeds up the visual representation of the measured phantom body and thus the visual comparison with the real phantom body. It simplifies the evaluation and comparison between the assigned density and the actual density of the phantom and test body. The same applies to the absorption capacity. The simplified structure also speeds up the radiation planning calculation, as there are no complicated density curves of volume areas that merge into one another. The planned and measured values during radiation planning and irradiation can thus be quickly compared, while simultaneously taking into account volume areas of different densities and their interaction.

Als weitere Vereinfachung gilt, wenn der PhantomkörperA further simplification is that if the phantom body

und/oder der Probekörper ein einzelner einstückiger Körper ist (sind). Dies hat den Vorteil, daß der Phantomkörper oder 5 der Probekörper keine Verbindungselemente für seinen Aufbau benötigt. Der Phantomkörper ist ohne großen Aufwand von bild-and/or the test body is a single, one-piece body. This has the advantage that the phantom body or 5 the test body does not require any connecting elements for its construction. The phantom body can be easily separated from the image-

gebenden Geräten zu Bestrahlungsgeräten transportierbar. Durch die Einstückigkeit werden in dem Phantomkörper und/oder in dem Probekörper Dichteschwankungen aufgrund von Schnittkanten vermieden.
5The one-piece design avoids density fluctuations in the phantom body and/or the test body due to cutting edges.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß der Phantomkörper wenigstens zwei einander parallele Seitenflächen aufweist, und daß wenigstens eine Ausnehmung senkrecht zu diesen Seitenflächen und senkrecht zu einer Be-Strahlungsrichtung angeordnet ist. Die parallelen Seitenflächen erleichtern die Anordnung, den Einsatz und Austausch der Probekörper. Die parallelen Seitenflächen sind möglichst parallel versetzt zur Ebene, in der der Strahl geführt wird. Das Wechseln von Probekörpern läßt sich leicht und schnell durchführen.A further advantageous embodiment of the invention is that the phantom body has at least two parallel side surfaces and that at least one recess is arranged perpendicular to these side surfaces and perpendicular to an irradiation direction. The parallel side surfaces facilitate the arrangement, use and exchange of the test bodies. The parallel side surfaces are offset as parallel as possible to the plane in which the beam is guided. The test bodies can be exchanged easily and quickly.

Die Bestrahlungssimulation bildet die Basis für die anschließende Strahlentherapie. Die Ausrichtung der Ausnehmungen senkrecht zur Bestrahlungsrichtung und senkrecht zu den parallelen Seitenflächen führt dazu, daß wenigstens in einer Ausnehmung ein Probekörper quasi in einem orthogonalen System angeordnet ist. In einem Berechnungsbeispiel kann der Probekörper selber als eine der drei Achsen angesehen werden. Die beiden anderen Achsen können dann zum Beispiel in die Bestrahlungsebene gelegt werden. Dies vermindert den Berechnungsaufwand für die Bestrahlungsplanung.The radiation simulation forms the basis for the subsequent radiation therapy. The alignment of the recesses perpendicular to the direction of radiation and perpendicular to the parallel side surfaces means that at least in one recess a test body is arranged in an orthogonal system. In a calculation example, the test body itself can be seen as one of the three axes. The other two axes can then be placed in the radiation plane, for example. This reduces the calculation effort for radiation planning.

Eine weitere spezielle Ausgestaltung kann sein, daß der Phantomkörper ein Quader oder ein die beiden parallelen Seitenflachen als Stirnseiten verbindender Zylinder ist. Dies vermindert den Berechnungsaufwand aufgrund der vereinfachten geometrischen Struktur des Phantomkörpers. Die Auswertung des Bildgebungsgerätes als auch die Bestimmung der Bestrahlungsplanungsdaten im Bestrahlungsplanungsprogramm für die Strah-5 lentherapie ist schneller.Another special design can be that the phantom body is a cuboid or a cylinder connecting the two parallel side surfaces as front faces. This reduces the calculation effort due to the simplified geometric structure of the phantom body. The evaluation of the imaging device as well as the determination of the radiation planning data in the radiation planning program for radiotherapy is faster.

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Berechnungen werden dadurch vereinfacht und beschleunigt, daß der Werkstoff des Phantomkörpers überall dieselbe vorbestiirante Dichte hat. Das hat den Vorteil, daß der Phantomkörper aus einem Material gefertigt werden kann. Das Material des Phantomkörpers muß während und nach seiner Formgebung nicht in seiner Struktur verändert werden. Dadurch ist der Phantomkörper einfach, schnell und preisgünstig zu fertigen. Er ist einfacher zubearbeiten.Calculations are simplified and accelerated because the material of the phantom body has the same predetermined density everywhere. This has the advantage that the phantom body can be made from one material. The structure of the material of the phantom body does not have to be changed during or after its formation. This makes the phantom body easy, quick and inexpensive to manufacture. It is easier to work with.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Phantomkörpers kann sein, daß er mehrere jeweils einen Probekörper aufnehmende Ausnehmungen aufweist und daß jeder Probekörper eine unterschiedliche Dichte aufweist. Das hat den Vorteil, daß bei verbleibender vereinfachter Geometrie trotzdem verschiedene Dichteverteilungen in dem Phantomkörper gleichzeitig vermessen werden können. Die Abbildungsgenauigkeit kann für mehrere Volumenbereiche unterschiedlicher Dichte in einer einzigen Untersuchung festgestellt werden. Der Berechnungsaufwand bleibt wegen der vereinfachten Geometrie trotzdem gering. Die Berechnung kann für mehrere Probekörper unterschiedlicher oder auch gleicher Dichte in unterschiedlicher Tiefe im Phantomkörper durchgeführt werden. Der Vergleich mit den tatsächlichen Werten kann für mehrere Zustände quasi simultan erfolgen.Another advantageous design of the phantom body can be that it has several recesses, each of which accommodates a test body, and that each test body has a different density. This has the advantage that, while the geometry remains simplified, different density distributions in the phantom body can still be measured simultaneously. The imaging accuracy can be determined for several volume areas of different density in a single test. The calculation effort remains low due to the simplified geometry. The calculation can be carried out for several test bodies of different or the same density at different depths in the phantom body. The comparison with the actual values can be carried out for several states almost simultaneously.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn der in Strahlrichtung vor der Ausnehmung gelegene Rand des Phantomkörpers einen hinsichtlich der Absorptionsfähigkeit vorbestimmten Randabstand zur Ausnehmung aufweist. Der in Einstrahlrichtung gese-0 hen vor der Ausnehmung gelegene Rand des Phantomkörpers kann eine gewisse Menge Weichteile und Knochengewebe simulieren. Der dahinterliegende Probekörper simuliert unterschiedliche Organe. Das hat den Vorteil, daß der Einfluß unterschiedlich dicker Körperschichten als Rand des Probekörpers untersucht werden kann. Die Bestrahlungsplanung benötigt aufgrund der Homogenität des Phantomkörpermaterials keine große Rechen-It is also advantageous if the edge of the phantom body in front of the recess in the beam direction has a predetermined edge distance from the recess in terms of absorption capacity. The edge of the phantom body in front of the recess in the beam direction can simulate a certain amount of soft tissue and bone tissue. The test body behind it simulates different organs. This has the advantage that the influence of different thicknesses of body layers can be examined as the edge of the test body. Due to the homogeneity of the phantom body material, radiation planning does not require a great deal of computational effort.

zeit. Dazu trägt auch der vereinfachte geometrische Aufbau des Phantomkörpers bei. Trotzdem reicht die dem Phantomkörper durch die Probekörper eingegebene Struktur mit Volumenbereichen unterschiedlicher Dichte aus, um eine plausible Abschätzung der Qualität der Bestrahlungsplanung zu erhalten.time. The simplified geometric structure of the phantom body also contributes to this. Nevertheless, the structure given to the phantom body by the test bodies with volume areas of different densities is sufficient to obtain a plausible estimate of the quality of the radiation planning.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß der Probekörper eine homogene Dichte hat. Das hat den Vorteil, daß dies eine schnelle, einfache Bildbestimmung und Überprüfung ermöglicht.A further advantageous embodiment of the invention is that the test specimen has a homogeneous density. This has the advantage that it enables quick, simple image determination and inspection.

Es ist von Vorteil, daß der Probekörper in einem Bestrahlungsbereich wenigstens zwei Volumenbereiche unterschiedlicher Dichte aufweist und der Sensor von beiden VoIumenbereichen jeweils wenigstens einen Meßwert liefert. Dies ermöglicht die Anwendung zweier unterschiedlicher Dichtebereiche mit einem Probekörper in einer Aussparung bei einer Bildbestimmung, Simulation und Bestrahlung. Das hat den Vorteil, daß sich die Bildauflösung beim Übergang von zwei oder drei Dichtebereichen bei verbleibender einfacher Geometrie einfach und schnell kontrollieren läßt. Zwei Volumenbereiche in einem Probekörper ermöglichen die Betrachtung von z.B. verschiedenen Körperdichten mit einem Karzinombefall, unter Beibehaltung der Vorteile der vereinfachten Geometrie und wenig aufwendiger'Berechnungen. Dabei soll der Karzinogenbereich eine Dichte aufweisen, die gegenüber der sonst im Probekörper vorliegenden Dichte abweicht. Damit kann man feststellen, ob und wie genau das Bildgebungsprogramm und das Bestrahlungsplanungsprogramm in der Lage sind, derartige Dichteänderungen/-Übergänge aufzulösen und in ihrer Bildgebung/ Bestrahlungsplanung entsprechend zu berücksichtigen.It is advantageous that the test body has at least two volume areas of different densities in an irradiation area and that the sensor delivers at least one measurement value from each of the two volume areas. This enables the use of two different density areas with a test body in one recess during image determination, simulation and irradiation. This has the advantage that the image resolution can be easily and quickly checked when two or three density areas change while the geometry remains simple. Two volume areas in a test body enable the observation of, for example, different body densities with a carcinoma, while retaining the advantages of the simplified geometry and less complex calculations. The carcinogen area should have a density that differs from the density otherwise present in the test body. This makes it possible to determine whether and how precisely the imaging program and the irradiation planning program are able to resolve such density changes/transitions and to take them into account accordingly in their imaging/irradiation planning.

Eine weitere Ausgestaltung kann sein, daß einer Ausnehmung mehrere gleichen oder unterschiedlichen Abstand aufweisende nach außen offene Bohrungen zugeordnet sind. Die Bohrungen sind vorteilhafterweise in Durchstrahlrichtung hintereinander angeordnet. Um eine effektive Qualitätskontrolle desA further embodiment can be that a recess is assigned several holes that are open to the outside and have the same or different spacing. The holes are advantageously arranged one behind the other in the direction of radiation. In order to ensure effective quality control of the

Bestrahlungsplanungsprogramms zu erhalten, liefern ein Sensor oder mehrere Sensoren jeweils wenigstens einen Meßwert aus jeder Bohrung. Damit kann in unterschiedlichen Abständen hinter dem Probekörper die Intensität der durchdringenden Strahlung oder die an ihm vorbeigehende Strahlung gemessen werden. Das hat den Vorteil, daß die vom Bestrahlungsplanungsprogramm errechnete Intensitäts-/Dosisverteilung und die gemessene Intensitäts-/Dosisverteilung in unterschiedlichen Abständen vom Probekörper vergleichbar sind. Damit wird die Qualitätskontrolle verbessert.In order to obtain the desired results from the irradiation planning program, one or more sensors provide at least one measurement value from each borehole. This allows the intensity of the penetrating radiation or the radiation passing by to be measured at different distances behind the test specimen. This has the advantage that the intensity/dose distribution calculated by the irradiation planning program and the measured intensity/dose distribution at different distances from the test specimen are comparable. This improves quality control.

Für den Phantomkörper ist es von Vorteil, daß nicht zur Messung benutzte Bohrungen und/oder Ausnehmungen mit Füllstücken aus dem Werkstoff des Phantomkörpers gefüllt sind. Die verfüllten Bereiche des Phantomkörpers weisen dann eine homogene Dichte auf. Dies reduziert die Berechnungen bei der Bildbearbeitung und bei der Bestrahlungsplanung.It is advantageous for the phantom body that holes and/or recesses not used for measurement are filled with filler pieces made of the phantom body material. The filled areas of the phantom body then have a homogeneous density. This reduces the calculations during image processing and radiation planning.

Um die Einstrahldosis möglichst schnell zu ermitteln, ist es von Vorteil, daß der Sensor eine Ionisationskammer oder ein Halbleiterbauelement ist. Hierbei liefert die Ionisationskammer direkt einen elektrischen Meßwert, der sofort zur Auswertung zur Verfügung steht. Halbleiterbauelemente ohne Ermüdungseffekt können ebenfalls eingesetzt werden. Bedarfsweise können auch mehrere Ionisationskammern hintereinander geschaltet werden, um direkt mehrere; Meßstellen in einem Bohrloch vermessen zu können. Dies führt zu einer beschleunigten Meßwerteerfassung und -auswertung.In order to determine the radiation dose as quickly as possible, it is advantageous if the sensor is an ionization chamber or a semiconductor component. The ionization chamber directly supplies an electrical measurement value that is immediately available for evaluation. Semiconductor components without fatigue effect can also be used. If necessary, several ionization chambers can be connected in series in order to be able to measure several measuring points in a borehole directly. This leads to faster measurement value acquisition and evaluation.

Je nach Ausführung der Bohrung und des Sensors ist es möglich, daß in eine durchgreifend ausgeführte Bohrung eine Anschlaghilfe des Sensors eingeführt ist, und daß unterschiedliche Meßstellen in der Bohrung durch verschieden lange Anschlaghilfen festgelegt sind. Der Sensor wird von der Gegenseite bis vor die Anschlaghilfe geschoben. Dies hat den Vorteil, daß für Plausibilitätsbereiche ein vorgegebenes Ra-Depending on the design of the bore and the sensor, it is possible that a sensor stop aid is inserted into a through bore and that different measuring points in the bore are defined by stop aids of different lengths. The sensor is pushed from the opposite side up to the stop aid. This has the advantage that a predetermined radius can be set for plausibility ranges.

ster aufzunehmender Meßdaten durch die Anschlaghilfen verwirklicht werden kann.The most important measurement data to be recorded can be achieved using the stop aids.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist, daß der Sensor innerhalb der Bohrung mit einer Schrittmotorensteuerung an unterschiedliche Meßstellen verstellbar ist. Dies hat den Vorteil, daß die Messung für wenigstens eine Bohrung vollautomatisiert durchgeführt werden kann. Die Schrittmotorensteuerung ist so programmierbar, daß die Meßdatenerfassung kontinuierlieh entlang einer einzigen Bohrung, wie auch einem diskreten Raster folgend durchgeführt werden kann.One embodiment of the invention is that the sensor can be adjusted to different measuring points within the bore using a stepper motor control. This has the advantage that the measurement can be carried out fully automatically for at least one bore. The stepper motor control is programmable so that the measurement data can be recorded continuously along a single bore or following a discrete grid.

Bei einer Weiterbildung des Phantomkörpers ist zwischen einer Strahlenquelle und dem Probekörper ein die Verteilung der Strahlungsintensität modellierender Kompensator positioniert. Der Kompensator wird dazu eingesetzt, um die einfallende Strahlung abzuschwächen, um eine gewünschte Intensitäts-/Dosisverteilung im Phantomkörper zu erreichen. Diese Verteilung läßt sich nun entsprechend der Verteilung der Probekörper im Phantomkörper berechnen, sowie mit in den Bohrungen eingebrachten Meßsensoren durchmessen und anhand der Meßwerte überprüfen. Dabei bestimmt die Übereinstimmung die Güte des den Kompensator planenden Bestrahlungsplanungsprogramms. Somit besteht die Möglichkeit, mit dem Phantomkörper zusätzlieh die Güte bezüglich der nach einem Bestrahlungsplanungsprogramm gefertigten Kompensatoren zu überprüfen.In a further development of the phantom body, a compensator that models the distribution of the radiation intensity is positioned between a radiation source and the test body. The compensator is used to attenuate the incident radiation in order to achieve a desired intensity/dose distribution in the phantom body. This distribution can then be calculated according to the distribution of the test bodies in the phantom body, measured using measuring sensors inserted in the holes and checked using the measured values. The agreement determines the quality of the radiation planning program that plans the compensator. This makes it possible to use the phantom body to additionally check the quality of the compensators manufactured according to a radiation planning program.

Hierbei ist wieder die Austauschbarkeit der Probekörper in den Ausnehmungen von besonderem Vorteil, da der Kompensator in seiner Wirkung auf verschiedene Probekörper in einem Bestrahlungsvorgang untersucht werden kann. Zudem ermöglichen die Probekörper mit den zwei oder mehr unterschiedlichen Dichtebereichen die Simulation und die Bestimmung eines Kompensators für die Bestrahlung der Karzinome. Die Simulation ist wegen der unterschiedlichen Dichtebereiche hinreichend realitätsbezogen. Es kann an einem vereinfachten Karzinommodell die Qualität der Bildbestimmung, des berechneten Kompen-Here again, the interchangeability of the test specimens in the recesses is a particular advantage, as the effect of the compensator on different test specimens can be examined in one irradiation process. In addition, the test specimens with two or more different density ranges enable the simulation and determination of a compensator for the irradiation of the carcinomas. The simulation is sufficiently realistic due to the different density ranges. The quality of the image determination, the calculated compensator and the compensator can be tested on a simplified carcinoma model.

I·! I⁵":- H 5I·! I ⁵ ":- H 5

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sators und der auf den Kompensator abgestimmten Strahlentherapie überprüft werden.sators and the radiotherapy tailored to the compensator.

Der Phantomkörper kann in einer Weiterentwicklung des vorbeschriebenen Verfahrens eingesetzt werden. Es wird für einen zu bestrahlenden Patienten von dem Bestrahlungsplanungsprogramm anhand der Meßdaten ein Kompensator errechnet. Zusätzlich wird die Wirkung dieses Kompensators auf den Phantomkörper berechnet. Aufgrund der relativ einfachen geometrisehen Struktur des Phantomkörpers ist dazu kein hoher Rechenau fwand nötig.The phantom body can be used in a further development of the previously described procedure. The radiation planning program calculates a compensator for a patient to be irradiated based on the measurement data. In addition, the effect of this compensator on the phantom body is calculated. Due to the relatively simple geometric structure of the phantom body, this does not require a great deal of computational effort.

Der angefertigte Kompensator läßt sich dann anhand der eingebrachten Meßstellen relativ einfach und schnell überprüfen. Bei dieser Überprüfung auftretende Widersprüche zwischen der errechneten Intensitätsverteilung nach dem Bestrahlungsplanungsprogramm und der gemessenen Intensitätsverteilung deuten darauf hin, daß der nach den Bestrahlungsplanungsdaten gefertigte Kompensator die ihm zugerechneten Eigenschaften nicht in dem Umfang erbringt, wie sie vom Bestrahlungsplanungsprogramm errechnet wurden.The compensator produced can then be checked relatively easily and quickly using the measuring points introduced. Any contradictions that arise during this check between the intensity distribution calculated according to the irradiation planning program and the measured intensity distribution indicate that the compensator produced according to the irradiation planning data does not provide the properties attributed to it to the extent that they were calculated by the irradiation planning program.

Der Phantomkörper kann so ausgebildet werden, daß er aus Polymethylmethacryl mit einer Dichte von praktisch 1,172 g/cm³ besteht. Darüber hinaus kann der Phantomkörper so ausgebildet werden, daß der Probekörper als Knochenäquivalent aus Polyacryl mit einer Dichte von praktisch 1,408 g/cm³ und/oder als Weichteilgewebsäquivalent aus Polystyrol mit einer Dichte von praktisch 1,039 g/cm³ und/oder als Lungenäquivalent aus Kork mit einer Dichte von praktisch 0,390 g/cm³ und/oder als Lungenäquivalent aus Kork mit einer Dichte von praktisch 0,255 g/cm³ und/oder aus Balsaholz mit einer Dichte von praktisch 0,082 g/cm³ zur Luft-/Speiseröhrensimulation besteht. Die vorbeschriebenen Ausgestaltungen des Phantomkörpers zeichnen sich durch große Zweckmäßigkeit aus. Die gewählten Werkstoffe sind einfach zu bearbeiten und preiswert. Aus ihnen lassen sich der Phantomkörper selbst bzw. die Pro-The phantom body can be designed so that it consists of polymethylmethacrylic with a density of practically 1.172 g/cm ^3. In addition, the phantom body can be designed so that the test body consists as a bone equivalent of polyacrylic with a density of practically 1.408 g/cm ³ and/or as a soft tissue equivalent of polystyrene with a density of practically 1.039 g/cm ³ and/or as a lung equivalent of cork with a density of practically 0.390 g/cm ³ and/or as a lung equivalent of cork with a density of practically 0.255 g/cm ³ and/or of balsa wood with a density of practically 0.082 g/cm ³ for airway/esophagus simulation. The above-described designs of the phantom body are characterized by great practicality. The materials selected are easy to work with and inexpensive. The phantom body itself or the pro-

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bekörper mit einfachen Mitteln herstellen und die erforderliche Homogenität kann im erforderlichen Umfang gewährleistet werden.bodies can be produced using simple means and the required homogeneity can be ensured to the required extent.

Eine spezielle Ausbildung des Phantomkörpers zeichnet sich dadurch aus, daß er kreiszylindrisch ausgebildet ist und an einer Stirnseite eine Halterung aufweist, mit der er auf eine Bodenfläche stellbar ist. Diese Ausbildung ist insbesondere für um den Phantomkörper kreisende Strahlungsquellen von Vorteil, denn die Strahlungsquelle kann dicht am Phantomkörper angeordnet werden, im Gegensatz zu einer unrunden Ausbildung des Phantomkörpers, bei der darüber hinaus Artefakte bei den Meßergebnissen in Kauf genommen werden müssen.A special design of the phantom body is characterized by the fact that it is circularly cylindrical and has a holder on one end with which it can be placed on a floor surface. This design is particularly advantageous for radiation sources that orbit the phantom body, because the radiation source can be positioned close to the phantom body, in contrast to a non-circular design of the phantom body, where artifacts in the measurement results must also be accepted.

Besonders vorteilhaft ist es für den Phantomkörper, wenn er eine tangential zu einem gekrümmten Außenumfang wirkende Halterung aufweist. Der Phantomkörper kann dann mit einer Mantelfläche auf einer Bodenfläche aufgestellt werden, sodaß er nicht umkippt, weil er tangential gehalten ist.It is particularly advantageous for the phantom body if it has a holder that acts tangentially to a curved outer circumference. The phantom body can then be placed with a peripheral surface on a floor surface so that it does not tip over because it is held tangentially.

Konstruktiv ist es besonders vorteilhaft, daß die Halterung als an einer Stirnseite befestigte/r Platte/Rahmen ausgebildet ist. Eine Platte oder ein Rahmen sind einfach herzustellen und auch einfach an einer Stirnseite des Phantomkörpers zu befestigen.From a structural point of view, it is particularly advantageous that the holder is designed as a plate/frame attached to one end. A plate or frame is easy to manufacture and also easy to attach to one end of the phantom body.

Vorteilhafterweise wird der Phantomkörper so ausgebildet, daß die Ausnehmungen und/ oder die Bohrungen einander parallel angeordnet sind. Das garantiert eine räumlich ge-0 drängte Anordnung und vermeidet Korrekturberechnungen wegen unterschiedlicher Abstände, insbesondere über die Länge gesehen. Advantageously, the phantom body is designed in such a way that the recesses and/or the holes are arranged parallel to one another. This guarantees a spatially compact arrangement and avoids correction calculations due to different distances, particularly over the length.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung ist darin zu sehen, 5 daß die Ausrichtung aller Bohrungen im Bezug auf die zugehörigen Ausnehmungen dieselbe ist. Das erleichtert die Herstel-A further advantageous design is that the alignment of all holes in relation to the corresponding recesses is the same. This facilitates the manufacture

lung des Phantomkörpers und vereinfacht Messungen und Berechnungen .of the phantom body and simplifies measurements and calculations.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments. It shows:

Fig.l ein Bestrahlungssystem,Fig.l an irradiation system,

Fig.2 einen Phantomkörper in Quaderform in Frontansicht, Fig.3 den Phantomkörper im Schnitt II-II der Fig.2, Fig.4 den Phantomkörper nach Fig.2, Schnitt III-III, Fig.4a einen Intensitätsverlauf zu Fig.4, Fig.5 den Phantomkörper nach Fig.2 mit Kompensator, Fig.6 den Phantomkörper nach Fig.5 in einem Schnitt V-V, Fig.6a einen Intensitätsverlauf zu Fig.6, Fig.7 einen Probekörper,Fig.2 a phantom body in cuboid form in front view, Fig.3 the phantom body in section II-II of Fig.2, Fig.4 the phantom body according to Fig.2, section III-III, Fig.4a an intensity curve for Fig.4, Fig.5 the phantom body according to Fig.2 with compensator, Fig.6 the phantom body according to Fig.5 in a section V-V, Fig.6a an intensity curve for Fig.6, Fig.7 a test body,

Fig.8 einen Probekörper mit mindestens zwei unterschiedlichen Dichtebereichen,Fig.8 a test specimen with at least two different density ranges,

Fig.9 einen Phantomkörper in zylindrischer Form, Fig.10 unterschiedliche Anschlaghilfen, Fig.11 einen Bohrlochstopfen,Fig.9 a phantom body in cylindrical form, Fig.10 different stop aids, Fig.11 a borehole plug,

Fig.12 eine schematische Stirnseitenansicht eines Phantomkörpers , und
Fig.13 eine Aufsicht in Richtung A der Fig.12.Fig.12 is a schematic front view of a phantom body, and
Fig.13 is a plan view in direction A of Fig.12.

Fig.l zeigt ein Bestrahlungssystem 48, in dem ein Phantomkörper 1 zum Abgleich von in einem Computertomographen 3 4 gemessenen Bilddaten und daraus in einem Bestrahlungsplanungsprogramm errechneten Bestrahlungsdaten eingesetzt wird. Das Bestrahlungsplanungsprogramm läuft auf einem Bestrahlungsplanungsrechner 35'. Der Phantomkörper 1 ist in dem Computertomographen 34 angeordnet.Fig. 1 shows an irradiation system 48 in which a phantom body 1 is used to compare image data measured in a computer tomograph 34 and irradiation data calculated therefrom in an irradiation planning program. The irradiation planning program runs on an irradiation planning computer 35'. The phantom body 1 is arranged in the computer tomograph 34.

Der Phantomkörper 1 ist quaderförmig. Er weist fünf Ausnehmungen 5 auf. Jeder Ausnehmung 5 ist wenigstens eine Bohrung 6 zugeordnet. Der mittig plazierten Ausnehmung 5 sind abwärts mehrere Bohrungen 6 zugeordnet. Jede Bohrung 6 ist mit einem Füllstück 25 verschlossen. In jede Ausnehmung 5 istThe phantom body 1 is cuboid-shaped. It has five recesses 5. Each recess 5 is assigned at least one hole 6. The centrally placed recess 5 has several holes 6 assigned downwards. Each hole 6 is closed with a filler piece 25. In each recess 5 is

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ein Probekörper 4 eingesetzt. In nicht mit einem Probekörper 4 zu bestückende Ausnehmungen ist je ein Füllstück in Form eines Probekörpers 4 eingesetzt. Die Füllstücke 25 und die in Form eines Probekörpers 4 sind aus dem gleichen Material wie der Phantomkörper 1 und haben die gleiche Dichte. Die Probekörper 4 haben eine andere Dichte als der Phantomkörper 1.a test body 4 is inserted. A filler piece in the form of a test body 4 is inserted into each recess that is not to be fitted with a test body 4. The filler pieces 25 and those in the form of a test body 4 are made of the same material as the phantom body 1 and have the same density. The test bodies 4 have a different density than the phantom body 1.

In der hier vorliegenden Darstellung wird der Ablauf bezüglich einer Schichtaufnahme beschrieben. Der Computertomograph 34 fertigt eine Schichtaufnahme des Phantomkörpers 1 an. Die Schichtaufnahme erfolgt parallel zur Frontseite 8 des Phantomkörpers 1. Die Daten dieser Schichtaufnahme liegen als Grauwertmatrize vor. Diese Daten werden an eine Rechenanlage 35 übergeben. Dies erfolgt über einen Datenbus 36. Die BiIddaten werden in der Rechenanlage 3 5 zu einem Bild 3 7 des Phantomkörpers 1 umgerechnet. Die Ausgabe des Bildes 37 erfolgt auf einem Bildschirm 47.The illustration here describes the process of taking a tomogram. The computer tomograph 34 produces a tomogram of the phantom body 1. The tomogram is taken parallel to the front side 8 of the phantom body 1. The data from this tomogram is available as a gray value matrix. This data is transferred to a computer system 35. This is done via a data bus 36. The image data is converted in the computer system 35 to an image 37 of the phantom body 1. The image 37 is output on a screen 47.

Das errechnete Bild 37 zeigt eine Darstellung des Phantomkörpers 1 mit den darauf erkennbaren Probekörpern 4. Ein Vergleich der tatsächlichen mit den errechneten Lagen und Dichten der Probekörper 4 läßt Rückschlüsse auf die Qualität des Bildbearbeitungsprogramms und/oder des Computertomographen 3 4 zu. Es ist eine Überprüfung der zugrundeliegenden Rechenalgorithmen sowie Datenbankbestände möcjlich. Es kann sich ein Nachbesserungsbedarf an den Datenbanksätzen und/oder an dem die Grauwertmatrizeninformationen verarbeitenden Algorithmus ergeben.The calculated image 37 shows a representation of the phantom body 1 with the test bodies 4 visible on it. A comparison of the actual positions and densities of the test bodies 4 with the calculated ones allows conclusions to be drawn about the quality of the image processing program and/or the computer tomograph 3 4. A review of the underlying calculation algorithms and database records is possible. There may be a need for improvements to the database records and/or the algorithm that processes the gray value matrix information.

Das von dem Bildbearbeitungsprogramm gelieferte Bild 37 und die zugehörigen Daten werden an ein Bestrahlungsplanungsprogramm übergeben. Dieses Bestrahlungsplanungsprogramm kann einerseits auf der Rechenanlage 3 5 ablaufen oder auf einem besonderen Bestrahlungsplanungsrechner 35'. Das Bestrahlungsplanungsprogramm errechnet aus dem Bild 37 und den zugehörigen Datensätzen die Darstellung des Phantomkörpers 1 in Bild 38. In diesem Bild 38 sind den unterschiedlichen AusnehmungenThe image 37 and the associated data provided by the image processing program are transferred to a radiation planning program. This radiation planning program can run on the computer system 35 or on a special radiation planning computer 35'. The radiation planning program calculates the representation of the phantom body 1 in image 38 from the image 37 and the associated data sets. In this image 38, the different recesses

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5 mit Probekörpern 4 im Phantomkörper 1 unterschiedliche Absorptionsfähigkeiten für ionisierende Strahlung 51 zugeordnet. Auch hier läßt sich erst einmal ein direkter optischer Vergleich zwischen dem realen Phantomkörper 1 und dem errechneten Absorptionsverhalten des fiktiven Phantomkörpers 3 8 durchführen. Auftretende Abweichungen lassem sich schon hier feststellen.5 with test bodies 4 in the phantom body 1 are assigned different absorption capacities for ionizing radiation 51. Here too, a direct optical comparison can be carried out between the real phantom body 1 and the calculated absorption behavior of the fictitious phantom body 3 8. Any deviations that occur can already be determined here.

Nachdem das Bestrahlungsplanungsprogramm den fiktiven Phantomkörper 3 8 mit seinen Absorptionseigenschaften berechnet hat, wird ein Photonenstrahl zum Beispiel mit der Bestrahlungsrichtung 60 (s. Fig.3) senkrecht von oben zum fiktiven Phantomkörper 38 simuliert. Das Bestrahlungsplanungsprogramm berechnet die Intensitätsverteilung 39 der ionisierenden Strahlung 51. Die Verteilung 3 9 ist abhängig von der Eindringtiefe in den Phantomkörper 1 und den dabei zu durchstrahlenden Volumenbereichen unterschiedlicher Dichte, nämlich den Ausnehmungen 5 mit dem Probekörpern 4 darin. Die Darstellung der Intensitätsverteilung 39 erfolgt mit abgestuften Tiefeninformationen in Kurven, wobei jede Kurve für einen festen Intensitätswert steht. Die Unregelmäßigkeit solch einer Kurve zeigt die unterschiedliche Tiefe im Phantomkörper 1 an, in der diese Intensität nach dem Programm zu messen ist.After the irradiation planning program has calculated the fictitious phantom body 38 with its absorption properties, a photon beam is simulated, for example with the irradiation direction 60 (see Fig.3) perpendicular from above to the fictitious phantom body 38. The irradiation planning program calculates the intensity distribution 39 of the ionizing radiation 51. The distribution 39 depends on the penetration depth into the phantom body 1 and the volume areas of different density to be irradiated, namely the recesses 5 with the test bodies 4 in them. The intensity distribution 39 is displayed with graduated depth information in curves, with each curve representing a fixed intensity value. The irregularity of such a curve shows the different depths in the phantom body 1 at which this intensity is to be measured according to the program.

Nachfolgend ergeben sich zwei mögliche Schritte:There are two possible steps below:

Der erste Schritt (a) ist, daß der Phantomkörper 1 nach dem Berechnen der Intensitätsverteilung 3 9 in eine Strahlenquelle 45 gestellt wird. Als Strahlenquelle 45 kann ein Linearbeschleuniger dienen. Die vom Linearbeschleuniger abgegebene ionisierende Strahlung 51 liegt im Bereich der sogenannten Röntgenstrahlung. Der Phantomkörper 1 wird dieser Photonenstrahlung 51 ausgesetzt. Die Strahlungsrichtung 60 (s. Fig 3) ist hier senkrecht von oben in den Phantomkörper 1.The first step (a) is that the phantom body 1 is placed in a radiation source 45 after calculating the intensity distribution 3 9. A linear accelerator can serve as the radiation source 45. The ionizing radiation 51 emitted by the linear accelerator is in the range of so-called X-rays. The phantom body 1 is exposed to this photon radiation 51. The radiation direction 60 (see Fig. 3) is here perpendicular from above into the phantom body 1.

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Während der Bestrahlung befindet sich in der Bohrung 6 des mittig in der Frontseite 8 positionierten Probekörpers 4 an einer Meßstelle 3 ein Sensor 12 (s. Fig. 3). Der Meßsensor 12 ist hier eine Ionisationskammer. Der Sensor 12 mißt die Intensität 44 der dort ankommenden Strahlung. Dieser Meßwert 44 wird über ein Meßsensorkabel 4 6 direkt in den Rechner 35' eingegeben. Der dort eingehende Meßwert 44 wird direkt vom Bestrahlungsplanungsprogramm aufgenommen und grafisch (44) auf dem Bildschirm 47 dargestellt.During irradiation, a sensor 12 (see Fig. 3) is located in the bore 6 of the test body 4 positioned centrally in the front 8 at a measuring point 3. The measuring sensor 12 is an ionization chamber here. The sensor 12 measures the intensity 44 of the radiation arriving there. This measured value 44 is entered directly into the computer 35' via a measuring sensor cable 46. The measured value 44 received there is recorded directly by the irradiation planning program and displayed graphically (44) on the screen 47.

Der Meßwert 44 fällt in der Darstellung auf dem Bildschirm 47 nicht auf die errechnete Intensitätsverteilung 39 gemäß Detail X der Fig.l. Der angezeigte Meßwert 44 wird einer höheren Schicht zugeordnet. Das heißt er ist höher als der errechnete Intensitätswert an der Meßstelle 3. Die gemessene Intensitätsverteilung in dem Phantomkörper 1 ist somit größer, als die berechnete. Ein Tumor wäre zu stark bestrahlt worden, das umliegende Gewebe wäre zu stark geschädigt worden. In the representation on the screen 47, the measured value 44 does not fall on the calculated intensity distribution 39 according to detail X of Fig. 1. The displayed measured value 44 is assigned to a higher layer. This means that it is higher than the calculated intensity value at the measuring point 3. The measured intensity distribution in the phantom body 1 is therefore larger than the calculated one. A tumor would have been irradiated too strongly, the surrounding tissue would have been damaged too severely.

Die an unterschiedlichen Meßstellen 3 und 3' entlang der Bohrung 6 gemessenen Werte werden an die Rechenanlage 35' übergeben. Aus der Differenz zwischen der errechneten Intensitätsverteilung 3 9 und dem Meßwert 44 läßt sich die Güte des Berechnungsalgorithmus und der zugrunde liegenden Basis- bzw. Meßdaten abgleichen.The values measured at different measuring points 3 and 3' along the bore 6 are transferred to the computer system 35'. The quality of the calculation algorithm and the underlying base or measurement data can be compared from the difference between the calculated intensity distribution 3 9 and the measured value 44.

Die von dem Sensor 12 gelieferten Werte 44 können auch in einem separaten Anzeigegerät (nicht gezeigt) dargestellt 0 werden. Der dort abzulesende Meßwert wird dann "quasi von Hand" mit dem am Bestrahlungsplanungsrechner angezeigten errechneten Wert verglichen. Auch hier dient der Grad der gegebenenfalls auftretende Differenz oder Übereinstimmung der Qualitätsüberprüfung des Bestrahlungsplanungsprogramms.The values 44 provided by the sensor 12 can also be displayed on a separate display device (not shown). The measured value that can be read there is then compared "virtually by hand" with the calculated value displayed on the irradiation planning computer. Here too, the degree of any difference or agreement that may occur is used to check the quality of the irradiation planning program.

2020

Der zweite Schritt (b) bedeutet, die von dem Bestrahlungsplanungsrechner 3 5 grafisch dargestellte Intensitätsverteilung 39 bezüglich des errechneten Phantomkörpermodells 38 auf dem Bildschirm 47 zu verändern. Die veränderte Intensitätsverteilung 40 wird erreicht, indem die einfallende Strahlung 51 vor dem Eintreten in den Phantomkörper 38 rechnerisch modelliert wird. Dieser rechnerischen Modellierung wird ein rechnerischer Kompensator 41 zugeordnet. Dieser ist auf dem Phantomkörpermodell 38 grafisch dargestellt.The second step (b) means changing the intensity distribution 39 graphically displayed by the irradiation planning computer 35 with respect to the calculated phantom body model 38 on the screen 47. The changed intensity distribution 40 is achieved by mathematically modeling the incident radiation 51 before it enters the phantom body 38. A mathematical compensator 41 is assigned to this mathematical modeling. This is graphically displayed on the phantom body model 38.

Die geometrischen Daten für einen bestimmten Werkstoff, die den errechneten Kompensator 41 kennzeichnen, werden an eine Kompensatorfertigung 42 übermittelt. Diese Kompensatorfertigung 42 fertigt den realen Kompensator 32 zum Beispiel aus einer Metallplatte. Der Phantomkörper 1 wird mit dem zwischen Phantomkörper 1 und der Strahlenquelle 45 positionierten realen Kompensator 32 der Photonenstrahlung 51 ausgesetzt. Der Sensor 12 mißt an der Meßstelle 3 die Intensität 44' der dort ankommenden ionisierenden Strahlung 51.The geometric data for a specific material, which characterize the calculated compensator 41, are transmitted to a compensator production facility 42. This compensator production facility 42 produces the real compensator 32, for example from a metal plate. The phantom body 1 is exposed to the photon radiation 51 with the real compensator 32 positioned between the phantom body 1 and the radiation source 45. The sensor 12 measures the intensity 44' of the ionizing radiation 51 arriving at the measuring point 3.

Ein Meßwert 44' wird über eine Datenleitung 46 direkt in den Rechner 35' eingespeist. Dort wird der Meßwert 44' grafisch dargestellt, siehe Detail Y in Fig.l. Die grafisch dargestellte Intensitätsverteilung 40 läßt sich so optisch schnell mit dem Meßwert 44' vergleichen. Der Meßwert 44' wird einer tieferliegenden Schicht zugeordnet. Das heißt der Meßwert 44' ist an der Meßstelle 3 geringer als der errechnete Wert nach der Verteilung 40. Der Kompensator 32 dämpft die Intensität der ionisierenden Strahlung 51 für die Meßstelle 3 zu stark. Ein Tumor würde zu schwach bestrahlt werden. Gesundes Gewebe würde besser geschützt als berechnet.A measured value 44' is fed directly into the computer 35' via a data line 46. The measured value 44' is displayed graphically there, see detail Y in Fig. 1. The graphically displayed intensity distribution 40 can thus be quickly compared optically with the measured value 44'. The measured value 44' is assigned to a deeper layer. This means that the measured value 44' at the measuring point 3 is lower than the value calculated according to the distribution 40. The compensator 32 attenuates the intensity of the ionizing radiation 51 for the measuring point 3 too strongly. A tumor would be irradiated too weakly. Healthy tissue would be better protected than calculated.

Aus der Differenz oder Übereinstimmung ergibt sich die Güte des berechneten Kompensators 41 und des Gefertigten 32. Hierbei läßt sich der zugrunde liegende Algorithmus zur Berechnung des Kompensators 32 und der Intensitätsverteilung 40The difference or agreement determines the quality of the calculated compensator 41 and the manufactured product 32. The underlying algorithm for calculating the compensator 32 and the intensity distribution 40

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auf Plausibilität überprüfen. Weiter dient dies zugleich auch der Überprüfung der zugrunde liegenden Datenbank für das Kompensatormaterial, die zu Vergleichszwecken herangezogen wird.for plausibility. This also serves to check the underlying database for the compensator material, which is used for comparison purposes.

Der vom Sensor 12 gelieferte Wert 44' kann auch in einem separaten Anzeigeinstrument (nicht gezeigt) zur Anzeige gebracht werden. Dort wird der Meßwert abgelesen und "quasi von Hand" mit dem vom Bestrahlungsplanungsprogramm errechneten Wert verglichen. Auch dadurch ist eine relativ schnelle Plausibilitätsprüfung der Berechnungen möglich.The value 44' provided by the sensor 12 can also be displayed on a separate display instrument (not shown). The measured value is read there and compared "virtually by hand" with the value calculated by the irradiation planning program. This also enables a relatively quick plausibility check of the calculations.

Fig. 2 zeigt einen Phantomkörper 1, der eine rechteckige Frontfläche 8 aufweist. Jede Seite der Frontfläche 8 weist einen Rand 14 auf. Der Phantomkörper 1 weist fünf Ausnehmungen 5 auf. Jede Ausnehmung 5 hat denselben Durchmesser. Das hat den Vorteil, daß die Probekörper 4 mit denselben Maßen gefertigt werden können. Dies erleichtert die variable Bestückung der Ausnehmungen 5 mit Probekörpern 4 gleicher oder unterschiedlicher Dichte, um die Struktur des Phantomkörpers 1 zu variieren.Fig. 2 shows a phantom body 1 which has a rectangular front surface 8. Each side of the front surface 8 has an edge 14. The phantom body 1 has five recesses 5. Each recess 5 has the same diameter. This has the advantage that the test bodies 4 can be manufactured with the same dimensions. This facilitates the variable equipping of the recesses 5 with test bodies 4 of the same or different density in order to vary the structure of the phantom body 1.

Jede Ausnehmung 5 besitzt vorgegebene seitliche Randabstände 15,16,17,18. Die zentral eingebröLchte Ausnehmung 5 weist nur bezüglich des oberen Randes 14 einen vorgegebenen Randabstand 49 auf. In jede dieser Ausnehmungen 5 ist jeweils ein Probekörper 4 paßgenau eingeführt.Each recess 5 has predetermined lateral edge distances 15, 16, 17, 18. The centrally recessed recess 5 has a predetermined edge distance 49 only with respect to the upper edge 14. A test specimen 4 is inserted into each of these recesses 5 with a precise fit.

Im Bereich jeder Ausnehmung 5 ist wenigstens eine Bohrung 6 angeordnet. Mindestens eine Bohruncj 6 weist einen bestimmten Abstand 19 zum Rand der Ausnehmung 5 auf. Dieser Abstand 19 kann für jede Ausnehmung 5 verschieden sein.At least one bore 6 is arranged in the area of each recess 5. At least one bore 6 has a certain distance 19 from the edge of the recess 5. This distance 19 can be different for each recess 5.

Die zentral in die Frontseite 8 eingebrachte Ausnehmung 5 besitzt sechs zugeordnete Bohrungen 6, die in einer Reihe 5 einen gleichmäßigen Abstand 21 voneinander haben. Diese Bohrungen 6 sind bezüglich einer Bestrahlungsrichtung 60 senk-The recess 5, which is made centrally in the front side 8, has six associated holes 6, which are evenly spaced 21 from each other in a row 5. These holes 6 are perpendicular to an irradiation direction 60.

recht von oben in Reihe angeordnet. In der Bohrung 6, die der links oben eingebrachten Ausnehmung 5 zugeordnet ist, ist ein Sensor 12 (siehe Fig.4) mit einem Meßsensorkabel 46 eingebracht. In den anderen Bohrungen 6 ist jeweils ein die Bohrung 6 ausfüllendes Füllstück 2 5 (s. Fig 11) eingebracht.arranged in a row on the right from above. A sensor 12 (see Fig.4) with a measuring sensor cable 46 is inserted into the bore 6, which is assigned to the recess 5 made on the top left. In each of the other bores 6, a filler piece 25 (see Fig. 11) is inserted, filling the bore 6.

Der Abstand 19 der Bohrung 6 zur Ausnehmung 5 kann bei jeder Ausnehmung 5 unterschiedlich ausgebildet sein. Es können mehrere radial um die Ausnehmung 5 angeordnete Bohrungen 6 im Phantomkörper 1 eingebracht sein.The distance 19 between the bore 6 and the recess 5 can be different for each recess 5. Several bores 6 arranged radially around the recess 5 can be introduced into the phantom body 1.

Fig.3 zeigt einen Schnitt II-II durch Fig.2. Der Sensor 12 befindet sich in der Bohrung 6 an der Meßstelle 3 . Der Einschub des Sensors 12 ist durch eine Anschlaghilfe 27 begrenzt, die von der Rückseite 9 des Phantomkörpers 1 in das Bohrloch 6 gesteckt wurde. Dadurch wird das Auffinden der Meßstelle 3 erleichtert. Durch verschieden lange Anschlaghilfen 27 (siehe Fig.10) kann ein Meßraster vorgegeben werden, bei dem jede Meßstelle 3 einer eingeschobenen Stirnseite einer Anschlaghilfe 27 entspricht. Ein vom Sensor 12 aufgenommener Meßwert 44 (siehe Fig.l) wird über das Meßsensorkabel 46 an einen Rechner 35/35' oder ein Anzeigegerät (nicht gezeigt) weitergegeben.Fig.3 shows a section II-II through Fig.2. The sensor 12 is located in the bore 6 at the measuring point 3. The insertion of the sensor 12 is limited by a stop aid 27 which has been inserted into the bore 6 from the rear 9 of the phantom body 1. This makes it easier to find the measuring point 3. By means of stop aids 27 of different lengths (see Fig.10), a measuring grid can be specified in which each measuring point 3 corresponds to an inserted front side of a stop aid 27. A measured value 44 recorded by the sensor 12 (see Fig.1) is passed on to a computer 35/35' or a display device (not shown) via the measuring sensor cable 46.

In dem anderen darunter liegenden Bohrloch 6 der Fig. 3 befindet sich ein Füllstück 25. Dieses besitzt dieselbe Dichte wie der Phantomkörper 1. Vorzugsweise ist es auch aus dem gleichen Material wie der Phantomkörper 1 hergestellt. Um die eingestrahlte Intensität bei einer Bestrahlung von unten zu messen, wird das Füllstück 25 entfernt und zum Beispiel an der Meßstelle 3' der Sensor 12 positioniert.In the other borehole 6 below in Fig. 3 there is a filler piece 25. This has the same density as the phantom body 1. Preferably it is also made of the same material as the phantom body 1. In order to measure the irradiated intensity when irradiated from below, the filler piece 25 is removed and the sensor 12 is positioned, for example, at the measuring point 3'.

Die Dichte des Probekörpers 4 in den Ausnehmungen 5 ist im allgemeinen unterschiedlich. Dadurch ergeben sich für jeden Probekörper 4 entsprechend unterschiedliche Intensitätsmeßwerte 44 (siehe Fig.l). Zusätzlich machen sich die unter-The density of the test specimen 4 in the recesses 5 is generally different. This results in different intensity measurement values 44 for each test specimen 4 (see Fig.l). In addition, the different

schiedlichen Randabstände 15,16,17,18 der einzelnen Probekörper 4 bei der Messung bemerkbar.different edge distances 15,16,17,18 of the individual test specimens 4 are noticeable during the measurement.

Fig.4 zeigt den Schnitt III-III durch den Phantomkörper 1 aus Fig.2. Der in der links oben befindlichen Ausnehmung 5 eingebrachte Probekörper 4 wird mit einer auf ein Strahlungsfeld 7 begrenzten ionisierenden Strahlung 51 (siehe Fig.3) bestrahlt. Die Bestrahlungsrichtung 60 ist senkrecht von oben. Der Abstand 16 vom Rand 14 ist nach links und oben jeweils gleich.Fig.4 shows the section III-III through the phantom body 1 from Fig.2. The test body 4 placed in the recess 5 at the top left is irradiated with ionizing radiation 51 limited to a radiation field 7 (see Fig.3). The direction of irradiation 60 is perpendicular from above. The distance 16 from the edge 14 is the same to the left and above.

In der der Ausnehmung 5 zugeordneten Bohrung 6 ist der Meßsensor 12 mit dem Meßsensorkabel 46 eingebracht. Im hier vorliegenden Fall soll über die gesamtem Erstreckung des Strahlungsfeldes 7 entlang der Bohrung 6 der Intensitätsverlauf 31' (s. Fig. 4a) ermittelt werden. Daher wird hier auf Anschlaghilfen 27 (siehe Fig.3) verzichtet. Der Meßsensor 12 wird durch die Bohrung 6 bewegt. Er kann dabei von einer Schrittmotorsteuerung (nicht gezeigt) vollautomatisch über die Länge 1 des Bohrlochs 6 bewegt werden.The measuring sensor 12 with the measuring sensor cable 46 is inserted into the bore 6 associated with the recess 5. In the present case, the intensity profile 31' (see Fig. 4a) is to be determined over the entire extent of the radiation field 7 along the bore 6. Therefore, stop aids 27 (see Fig. 3) are dispensed with here. The measuring sensor 12 is moved through the bore 6. It can be moved fully automatically over the length 1 of the borehole 6 by a stepper motor control (not shown).

Entlang dieses Weges 1 liefert der Meßsensor 12 kontinuierlich sofort auswertbare Intensitätsdaten D. Diese Intensitätsdaten D sind in dem Intensitätsverlauf 31' dargestellt. Die grafische Darstellung hat den Vorteil einer schnellen visuellen Auswertung. Es ermöglicht schnell einen qualitativen Vergleich durchzuführen. Dieser ermöglicht dann eine sofortige grobe Abschätzung der hier auftretenden Unstimmigkeit zwischen den Werten des Bestrahlungsplanungsprogramms und den tatsächlich gemessenen Werten der Strahlungsintensität.Along this path 1, the measuring sensor 12 continuously supplies intensity data D that can be evaluated immediately. This intensity data D is shown in the intensity curve 31'. The graphical representation has the advantage of a quick visual evaluation. It enables a quick qualitative comparison to be carried out. This then enables an immediate rough estimate of the discrepancy that occurs here between the values of the irradiation planning program and the actually measured values of the radiation intensity.

Bei der in Fig.4a dargestellten errechneten Verteilung der Strahlungsintensität 31 und dem gemessenen Intensitätsverlauf 31' ergeben sich Unterschiede. Der schraffierte Bereich 56 zeigt Unterstrahlung an. Das Bestrahlungsplanungsprogramm hat an diesen Stellen zu hohe StrahlungsintensitätenThere are differences between the calculated distribution of the radiation intensity 31 shown in Fig.4a and the measured intensity profile 31'. The hatched area 56 indicates under-radiation. The irradiation planning program has calculated radiation intensities that are too high at these points.

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31 errechnet. Ein dort eventuell angesiedelter Tumor wäre in der Realität mit einer der Meßkurve 31' entsprechenden Dosis beziehungsweise Intensität bestrahlt worden. Dies hätte zu einer zu schwachen Bestrahlung des Tumors geführt, sofern der Wert an der Spitze der Meßkurve 31 das Optimum der Bestrahlung dargestellt hätte.31. In reality, a tumor that might have been located there would have been irradiated with a dose or intensity corresponding to the measurement curve 31'. This would have led to too weak an irradiation of the tumor if the value at the top of the measurement curve 31 had represented the optimum irradiation.

Die schraffierten Bereiche 57 zeigen Überstrahlung an. Der Abfall der Intensitätsverteilung 31 um das Maximum herum ist vom Bestrahlungsplanungsprograitim zu groß berechnet worden. Der tatsächliche Verlauf 31' zeigt an, daß das gegebenenfalls gesunde Gewebe, das um den Tumor herum vorliegt, einer wahrscheinlich zu hohen Strahlungsdosis ausgesetzt wäre und übermäßig geschädigt werden würde.The hatched areas 57 indicate over-radiation. The drop in the intensity distribution 31 around the maximum has been calculated to be too large by the radiation planning program. The actual course 31' indicates that the possibly healthy tissue around the tumor would probably be exposed to too high a radiation dose and would be excessively damaged.

Fig.5 zeigt einen Phantomkörper 1, der den gleichen Aufbau aufweist, wie der Phantomkörper 1 aus Fig.2. Der zentral in der Frontfläche 8 eingebrachten Ausnehmung 5 ist hier nur eine Bohrung 6 zugeordnet. In diese ist ein Meßsensor 12 (siehe Fig.6) mit Meßsensorkabel 46 eingeführt. Zusätzlich weist dieser Phantomkörper 1 einen aufgesetzten KompensatorFig.5 shows a phantom body 1 which has the same structure as the phantom body 1 from Fig.2. The recess 5 made centrally in the front surface 8 is assigned only one hole 6. A measuring sensor 12 (see Fig.6) with measuring sensor cable 46 is inserted into this. In addition, this phantom body 1 has a compensator attached to it.

32 auf. Dieser Kompensator 32 dient dazu, die in Bestrahlungsrichtung 60 einfallende ionisierende Strahlung 51 zu modellieren. Dabei wird der einfallende ionisierende Strahl entsprechend der Verteilung der Materialdicke des Kompensators 3 2 geschwächt. Dies bewirkt im Inneren des Phantomkörpers 1 einen vorgegebenen Intensitätsverlauf.32. This compensator 32 serves to model the ionizing radiation 51 incident in the irradiation direction 60. The incident ionizing beam is weakened according to the distribution of the material thickness of the compensator 32. This causes a predetermined intensity profile inside the phantom body 1.

Fig.6 zeigt eine Aufsicht auf den Schnitt V-V in Fig.5.Fig.6 shows a plan view of the section V-V in Fig.5.

Das Strahlungsfeld 7 fällt mittig auf den Kompensator 32. Der resultierende Intensitätsverlauf 31' (siehe Fig.6a) wird an den Meßstellen 3 beziehungsweise 3 ' vom Meßsensor 12 aufgenommen und über das Kabel 46 weitergegeben. Der Intensitätsverlauf 31' wird durch den Kompensator 32, durch die Dicke 49 5 des Phantomkörpers 1, durch die Dicke des Probenkörpers 4 und durch den Abstand 19 zwischen Probekörper 4 und Bohrung 6 be-The radiation field 7 falls centrally on the compensator 32. The resulting intensity profile 31' (see Fig.6a) is recorded at the measuring points 3 and 3' by the measuring sensor 12 and passed on via the cable 46. The intensity profile 31' is determined by the compensator 32, by the thickness 49 5 of the phantom body 1, by the thickness of the sample body 4 and by the distance 19 between the sample body 4 and the bore 6.

stimmt. Durch die Verwendung einer Ionisationskammer als Meßsensor 12 stehen die Meßwerte schnell zur Verfügung.By using an ionization chamber as the measuring sensor 12, the measured values are quickly available.

In Fig.6a ist der grafische Verlauf der errechneten Strahlungsintensität 31 und der gemessenen Intensitätsverteilung 31' dargestellt. Es zeigt sich, daß die zentrale Abschwächung, als Tal zwischen den beiden Spitzen der Intensität 31 vom Bestrahlungsplanungsrechner 35' als zu stark berechnet wurde. Die gemessene Intensität D nach dem Intensitätsverlauf 31' ist höher als die errechnete. Die Form des Kompensators 32 reicht nicht aus, um die errechnete Abschwächung zu erreichen. Ein hier zum Beispiel verlaufender Nervenkanal im Rückenwirbel würde einer zu hohen Strahlendosis ausgesetzt werden. Die in den Spitzenbereichen schraffierten Bereiche 5 6 zeigen an, daß der Kompensator 3 2 im Spitzenbereich zu stark dämpft, so daß ein dort angesiedelter Tumor zu schwach bestrahlt werden würde. Im Randbereich zeigt sich, daß die abfallenden Bereiche vom Bestrahlungsplanungsprograitim als nicht stark genug berechnet wurden. Der Abfall ist wesentlich stärker (siehe Kurve 31') . Für umliegendes Gewebe bedeutet dies, daß der Kompensator 3 2 hier eine bessere Schutzfunktion bietet, als vom Bestrahlungsplanungsprograiran ermittelt.Fig. 6a shows the graphical progression of the calculated radiation intensity 31 and the measured intensity distribution 31'. It can be seen that the central attenuation, as a valley between the two peaks of the intensity 31, was calculated as too strong by the radiation planning computer 35'. The measured intensity D according to the intensity progression 31' is higher than the calculated one. The shape of the compensator 32 is not sufficient to achieve the calculated attenuation. For example, a nerve canal in the spinal vertebra running here would be exposed to too high a radiation dose. The hatched areas 5 6 in the peak areas indicate that the compensator 3 2 attenuates too strongly in the peak area, so that a tumor located there would be irradiated too weakly. In the edge area it can be seen that the declining areas were calculated as not strong enough by the radiation planning program. The drop is much greater (see curve 31'). For surrounding tissue, this means that the compensator 3 2 offers a better protective function than determined by the treatment planning program.

Fig.7 zeigt einen kreiszylindrischen Probekörper 4. Der Probekörper 4 ist einfach einstückig aus einem homogenen Material zu fertigen und weist an einem Endes einen Einschubbegrenzer 52 auf. Es wird einfach ein eng aufsitzender Gummiring aufgesteckt. Der Aufsteckbereich kann zum verbesserten Halt eingekerbt sein. Da die Ausnehmungen 5 des Phantomkörpers 1 durchgehend ausgebildet sind, können Probekörper 4 auch von der Rückseite 9 her eingeführt werden. Durchgehende Bohrungen 6 ermöglichen es, Meßsensoren 12 bei Bedarf auch von der Rückseite 9 her einführen zu können. Entsprechendes gilt auch für Füllstücke 25. Als Füllstück ist der Probekör-Fig.7 shows a circular cylindrical test body 4. The test body 4 is easy to manufacture in one piece from a homogeneous material and has an insertion limiter 52 at one end. A tight-fitting rubber ring is simply attached. The attachment area can be notched for improved grip. Since the recesses 5 of the phantom body 1 are continuous, test bodies 4 can also be inserted from the rear 9. Through holes 6 make it possible to insert measuring sensors 12 from the rear 9 if necessary. The same applies to filler pieces 25. The test body is used as a filler piece.

per 4 aus dem gleichen Material wie der Phantomkörper 1 gefertigt und weist auch die gleiche Dichte auf.per 4 is made of the same material as the phantom body 1 and also has the same density.

Fig. 8 zeigt eine ovalzylindrische Ausgestaltung eines Probekörpers 4. In diesen sind zwei Volumenbereiche 11 und 11' eingearbeitet. Diese weisen gegenüber dem Probekörper 4 jeweils eine unterschiedliche Dichte auf. Dies hat den Vorteil, daß auch kompliziertere Dichteverteilungen untersucht und relativ einfach nachgemessen werden können. Der Probekörper 4 weist ebenfalls eine Einschubbegrenzung 52 auf, so daß er im Außenbereich 53 faßbar und in eine passende Ausnehmung 5 eingeführt werden kann.Fig. 8 shows an oval-cylindrical design of a test specimen 4. Two volume regions 11 and 11' are incorporated into this. These each have a different density compared to the test specimen 4. This has the advantage that even more complicated density distributions can be investigated and measured relatively easily. The test specimen 4 also has an insertion limit 52 so that it can be grasped in the outer region 53 and inserted into a suitable recess 5.

Fig.9 zeigt einen zylindrisch geformten Phantomkörper 1. Er weist eine mit zur Fig.8 korrespondierende Ausnehmung 5 auf. Diese ist von zahlreichen Bohrungen 6 sowohl in der Längserstreckung der Ausnehmung 5, als auch, senkrecht zu dieser durchzogen. An einer etwas komplizierteren Dichteverteilungsstruktur können hier umfangreiche Messungen relativ schnell und einfach durchgeführt werden.Fig.9 shows a cylindrically shaped phantom body 1. It has a recess 5 corresponding to Fig.8. This is penetrated by numerous holes 6 both in the longitudinal extension of the recess 5 and perpendicular to it. Extensive measurements can be carried out relatively quickly and easily on a somewhat more complicated density distribution structure.

In Fig. 10 sind unterschiedlich lancj ausgeführte Anschlaghilfen 27 dargestellt.Fig. 10 shows stop aids 27 of different lengths.

Fig. 11 zeigt ein Füllstück 25 für ein Bohrloch 6. Die Füllstücke 25 und Anschlaghilfen 27 bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Phantomkörper 1 und weisen die gleiche Dichte auf.Fig. 11 shows a filler piece 25 for a borehole 6. The filler pieces 25 and stop aids 27 preferably consist of the same material as the phantom body 1 and have the same density.

Fig.12 zeigt eine frontseitige Seitenfläche 8 eines kreiszylindrischen Phantomkörpers 1, der auf einer Bodenfläche 61 abgestellt ist. Da die Abstützung auf einer Mantellinie 62 nicht stabil wäre, ist eine Halterung ausgebildet, die tangential derart wirkt, daß der Phantomkörper 1 auf der Bodenflache 61 stabil abstützbar ist. Der gekrümmte Außenumfang des Phantomkörpers 1 und insbesondere seine kreiszylindrischeFig.12 shows a front side surface 8 of a circular cylindrical phantom body 1, which is placed on a floor surface 61. Since the support on a surface line 62 would not be stable, a holder is designed which acts tangentially in such a way that the phantom body 1 can be supported stably on the floor surface 61. The curved outer circumference of the phantom body 1 and in particular its circular cylindrical

Ausgestaltung sind dahingehend vorteilhaft, daß eine insbesondere rotierende, nicht dargestellte Strahlenquelle mit konstantem Abstand vom Außenumfang 64 angeordnet ist und keinerlei Artefakte bei den Meßergebnissen erwartet werden müssen, wie sie bei unrunder Ausbildung des Außenumfangs 64 infolge von Reflektionen nicht auszuschließen sind.The design is advantageous in that a particularly rotating radiation source (not shown) is arranged at a constant distance from the outer circumference 64 and no artifacts are to be expected in the measurement results, which cannot be ruled out due to reflections if the outer circumference 64 is not round.

Die Halterung 63 ist aus der der Seitenfläche 8 parallelen rückwärtigen Seitenfläche 9 anliegend und daran befestigt. Es sind beispielsweise vier Befestigungsstellen 65 vorhanden, die von Befestigungsschrauben ge:bildet sind. Diese bestehen zweckmäßigerweise aus dem Werkstoff des Phantomkörpers. Die Halterung 63 ist gemäß Fig.12 als Rahmen ausgebildet. Das erspart nicht nur Gewicht, sonder ermöglicht vor allern einen Zugang zu den Probekörpern 4 und den Bohrungen 6 in Richtung B der Fig.13.The holder 63 is attached to the rear side surface 9 parallel to the side surface 8 and is attached to it. For example, there are four attachment points 65 which are formed by fastening screws. These are expediently made of the material of the phantom body. The holder 63 is designed as a frame according to Fig. 12. This not only saves weight, but above all enables access to the test specimens 4 and the holes 6 in the direction B of Fig. 13.

Auch aus Fig.12 ist ersichtlich, daß die Ausnehmungen 5 und die Bohrungen 6 einander parallel angeordnet sind. Darüber hinaus ist die Ausrichtung aller Bohrungen 6 in Bezug auf die zugehörigen Ausnehmungen 5 dieselbe.It can also be seen from Fig. 12 that the recesses 5 and the bores 6 are arranged parallel to one another. In addition, the orientation of all bores 6 in relation to the associated recesses 5 is the same.

• ··

26.05.200026.05.2000

List of reference symbols

I Phantomkörper 3 MeßstelleI Phantom body 3 measuring point

3¹ Meßstelle3 ¹ measuring point

4 Probekörper4 test specimens

5 Ausnehmung5 Recess

6 Bohrung6 Hole

7 Strahlungsfeld7 Radiation field

8 Seitenfläche/Frontfläche8 Side surface/front surface

9 Seitenfläche/Rückseite9 Side/back

II Volumenbereich 11' VolumenbereichII Volume range 11' Volume range

12 Sensor/Meßsensor12 Sensor/measuring sensor

14 Rand14 Edge

15 Randabstand15 Edge distance

16 Randabstand16 Edge distance

17 Randabstand 18 Randabstand17 Edge distance 18 Edge distance

19 Bohrlochabstand Probekörper19 Borehole spacing specimen

21 Bohrloch-Bohrlochabstand21 Borehole-borehole spacing

25 Füllstück25 Filler

27 Anschlaghilfe27 Stop aid

31 Strahlungsintensität31 Radiation intensity

31' Intensitätsverlauf31' Intensity curve

32 Kompensator32 Compensator

3 4 Computertomograph3 4 Computer tomography

3 5 Rechenanlage3 5 Computer system

35' Bestrahlungsplanungsrechner35' Treatment planning calculator

3 6 Datenbus3 6 Data bus

37 Phantom nach CT/Bildbearbeitung37 Phantom after CT/image processing

3 8 Phantom nach Strahlungsplanungsprogramm3 8 Phantom according to radiation planning program

39 Intensitätsverteilung nach Strahlungsplanungsprogramm39 Intensity distribution according to radiation planning program

40 Intensitätsverteilung nach Modulation nach Strahlungsplanungsprogramm 40 Intensity distribution after modulation according to radiation planning program

41 Kompensatorrechenmodel141 Compensator calculation model1

42 Kompensatorfertigung 44 Meßwert42 Compensator production 44 Measured value

44' Meßwert44' measured value

45 Strahlenquelle45 Radiation source

46 Meßsensorkabel46 Measuring sensor cable

47 Bildschirm47 Screen

48 Bestrahlungssystem48 Irradiation system

49 Randabstand49 Edge distance

51 photonische Strahlung51 photonic radiation

52 Einschubbegrenzer52 Insertion limiter

53 Außenbereich53 Outdoor area

56 unterstrahlter Bereich56 under-irradiated area

57 überstrahlter Bereich 60 Bestrahlungsrichtung57 Overexposed area 60 Irradiation direction

61 Bodenfläche61 floor area

62 Mantellinie62 Mantle line

63 Halterung63 Bracket

64 Außenumfang64 outer circumference

65 Befestigungsstelle65 Attachment point

1 Bohrlochlänge1 Borehole length

D IntensitätsdatenD Intensity data

Claims

1. Phantom body ( 1 ) of a calibration device of a radiation planning system, made of a material of first body-equivalent density, with at least one volume region which has a second body-equivalent density deviating from the first density, and with a measuring point ( 3 ) assigned to the volume region, to which a radiation-sensitive sensor ( 12 ) can be attached, characterized in that the volume region having the second density is designed as a recess ( 5 ) into which a test body ( 4 ) having the second density is replaceably inserted, that the measuring point ( 3 ) is accessible through an externally open bore ( 6 ), and that the sensor ( 12 ) delivers an electrical measured value.

2. Phantom body ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the recess ( 5 ) is open to the outside and the test body ( 4 ) can be inserted from the outside.

3. Phantom body ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the recess ( 5 ) is designed to penetrate the phantom body ( 1 ) and the test body ( 4 ) can be inserted from both sides.

4. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the recess ( 5 ) formed through the phantom body ( 1 ) is a cylindrical hollow bore which is filled by the test body ( 4 ).

5. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the phantom body ( 1 ) and/or the test body ( 4 ) is (are) a single, one-piece body.

6. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the phantom body ( 1 ) has at least two mutually parallel side surfaces ( 8 , 9 ), and that at least one recess ( 5 ) is arranged perpendicular to these side surfaces ( 8 , 9 ) and perpendicular to a beam direction ( 60 ).

7. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the phantom body ( 1 ) is a cuboid or a cylinder connecting the two parallel side surfaces ( 8 , 9 ) as end faces.

8. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the material of the phantom body ( 1 ) has the same predetermined density everywhere.

9. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the phantom body ( 1 ) has a plurality of recesses ( 5 ) each receiving a test body ( 4 ) and that each test body ( 4 ) has a different density.

10. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the edge ( 14 ) of the phantom body ( 1 ) located in front of the recess ( 5 ) in the beam direction ( 60 ) has an edge distance ( 15 , 16 , 17 , 18 ) from the recess ( 5 ) which is predetermined with regard to the absorption capacity.

11. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the test body ( 4 ) has a homogeneous density.

12. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the test body ( 4 ) has at least two volume regions ( 10 , 11 ) of different densities in an irradiation region ( 7 ) and the sensor ( 12 ) delivers at least one measured value from each of the two volume regions ( 10 , 11 ).

13. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 12, characterized in that a recess ( 5 ) is assigned several outwardly open bores ( 6 ) having the same or different spacing ( 19 ).

14. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 13, characterized in that bores ( 6 ) and/or recesses ( 5 ) not used for measurement are filled with filler pieces ( 25 ) made of the material of the phantom body ( 1 ).

15. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 14, characterized in that the sensor ( 12 ) is an ionization chamber or a semiconductor component.

16. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 15, characterized in that a stop aid ( 27 ) of the sensor ( 12 ) is introduced into a through-bore ( 6 ), and that different measuring points ( 3 ) in the bore ( 6 ) are defined by stop aids ( 27 ) of different lengths.

17. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 16, characterized in that the sensor ( 12 ) within the bore ( 6 ) can be adjusted to different measuring points ( 3 ) using a stepper motor control.

18. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 17, characterized in that a compensator ( 32 ) modelling the distribution of the radiation intensity ( 31 ) is positioned between a radiation source ( 45 ) and the test body ( 4 ).

19. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 18, characterized in that it consists of polymethylmethacrylate with a density of practically 1.172 g/cm ³ .

20. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 19, characterized in that the test body ( 4 ) consists as a bone equivalent of polyacrylic with a density of practically 1.408 g/cm ³ and/or as a soft tissue equivalent of polystyrene with a density of practically 1.039 g/cm ³ and/or as a lung equivalent of cork with a density of practically 0.390 g/cm ³ and/or as a lung equivalent of cork with a density of practically 0.255 g/cm ³ and/or of balsa wood with a density of practically 0.082 g/cm ³ for airway/esophagus simulation.

21. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 20, characterized in that it is circular-cylindrical and has a holder ( 63 ) on one end face ( 8 ) with which it can be placed on a floor surface ( 61 ).

22. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 21, characterized in that it has a holder ( 63 ) acting tangentially to a curved outer circumference ( 64 ).

23. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 22, characterized in that the holder is designed as a plate/frame fastened to one end face.

24. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 23, characterized in that the recesses ( 5 ) and/or the bores ( 6 ) are arranged parallel to one another.

25. Phantom body ( 1 ) according to one of claims 1 to 24, characterized in that the orientation of all bores ( 6 ) with respect to the associated recesses ( 5 ) is the same.