SE522710C2 - Strålterapiapparat med flera uppsättningar hål i kollimatorringen där förskjutbara plattor bestämmer vilka håluppsättningar som strålkällorna ska använda, samt metod att variera strålfältet - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 n ~ . o u ou Ãven om strålterapi kan utföras framgångsrikt med ovan beskrivna utrustning, kan det vara önskvärt att reducera den tid som förflyter under bytet av hjälmar.

US 5,757,886 beskriver en medicinsk stràlningsenhet, i vilken en kollimatorbärare uppbär flera uppsättningar kollimatorer med olika aperturdiametrar fördelade i överensstämmelse med fördelningen av radioaktiva källor i en källbärare. Kollimatorbäraren och källbäraren kan roteras i förhållande till varandra, varigenom en ändring från en uppsättning kollimatorer till en annan uppsättning kollimatorer möjliggörs. Detta undanröjer behovet av att använda flera hjälmar för att kunna ändra kollimatorstorlekar. Den är emellertid fortfarande ganska begränsad vad gäller möjligheten att omkring fokus välja olika dosfördelningar i rummet. Dessutom återstår fortfarande att lösa frågan rörande tillgänglighet. Ett annat exempel är en strålterapianordning av helkroppstyp såsom beskrivs i EP 1057499, vilken också är ganska begränsad vad avser variation av dosfördelning i rummet.

Sammanfattning av uppfinningen Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en strålterapianordning och ett förfarande som mildrar nackdelarna med anordningarna enligt den kända tekniken.

Detta uppnås genom en strålterapianordning och ett förfarande så som definieras i de medföljande patentkraven.

Uppfinningen baseras på insikten om att det är möjligt att avvika fràn de kända roterande anordningarna och ändå ha möjligheten med stor variation vad gäller rumslig dosfördelning omkring ett fokus. Det har oväntat visat sig att linjär förflyttning inte bara ger motsvarande fördelar med att eliminera behovet av en hjälm, utan ger även flera andra fördelar, såsom exempelvis en mångfald av olika dosgradienter, så som kommer att beskrivas i det följande. 10 15 20 25 30 35 . u n o .c - LH ßâ DD 710 .I 0 , I , , , - . a n »n 3 Enligt en aspekt pá uppfinningen àstadkommes en strålterapianordning. Den innefattar ett källbärande arrangemang som uppbär radioaktiva källor. Den innefattar även en kollimatorkropp som innefattar kollimatorpassager, lämpligtvis i form av långa och samla genomgående hål, för riktning av strålning som strålar från nämnda källor mot ett väsentligen gemensamt fokus.

Varje kollimatorpassage har ett inlopp för mottagande av nämnda strålning. Åtminstone en delmängd av nämnda källor är linjärt flyttbara i förhållande till åtminstone en delmängd av nämnda kollimatorpassageinlopp, varigenom en ändring av den dosfördelning i rummet som omger nämnda fokus möjliggörs.

Analogt med den ovan nämnda aspekten pà uppfinningen àstadkommes, enligt en annan aspekt pà föreliggande uppfinning, ett förfarande för ändring av den dosfördelning i rummet som omger fokus. Förfarandet kännetecknas av att linjärt förflytta åtminstone en delmängd av nämnda källor i förhållande till åtminstone en delmängd av nämnda kollimatorpassageinlopp.

Istället för att vara begränsad till ett cirkulärt behandlingsutrymme, vilket är fallet när roterande anordningar enligt den kända tekniken används, medger föreliggande uppfinning att en godtycklig form av behandlingsutrymmet väljs och att ett optimalt stràlskydd ändå erhålls.

En stràlterapianordning med den uppfinningsenliga linjära rörelsen ger även god driftsduglighet. Den linjära rörelsen medger åstadkommandet av tillförlitliga ändlägen, såsom genom mekaniska medel. Positioneringen av källorna i förhållande till kollimatorpassageinloppen förenklas således.

En linjär förflyttning, dvs. en likformig rörelse i en rak linje, av åtminstone en delmängd av källorna i förhållande till åtminstone en delmängd av kollimatorinloppen möjliggör avstängning av åtminstone en 10 15 20 25 30 35 , . n n nu n 522 710 - L . « v. , . , , , | . o . n- 4 eller till och med alla, källorna, dvs. sä att de inte ligger i linje med kollimatorinloppen. eller flera av, Källorna är anordnade i ett mönster pà det källbärande arrangemanget, varvid nämnda mönster företrädesvis motsvarar ett mönster av åtminstone en grupp eller uppsättning av kollimatorpassageinlopp.

Källorna kan således anordnas i linje med nämnda uppsättning kollimatorpassageinlopp för att åstadkomma en önskad dosfördelning i rummet, eller så kan de avlägsnas fràn den uppsättningen kollimatorer till ett fullständigt avstängt läge när ingen av källorna är i linje med kollimatorpassageinloppen_ Den linjära förflyttningen kan till och med göras så att endast nägra av källorna är i linje med nämnda inlopp, medan de övriga källorna är avstängda.

Kollimatorkroppen kan förses med flera grupper eller uppsättningar av kollimatorpassager, varvid varje uppsättning är utformad att ge ett stràlknippe som har ett respektive specificerat tvärsnitt mot fokus. Inloppen till varje uppsättning kollimatorpassager har lämpligen ett mönster som väsentligen motsvarar mönstret av källor pà det källbärande arrangemanget. Dessa uppsättningar av kollimatorpassageinlopp kan vara anordnade så att, när källorna förflyttas linjärt, det är möjligt att byta från en uppsättning till en annan, varigenom det resulterande stràlknippestvärsnittet och den fokusomgivande dosfördelningen i rummet ändras. Antalet uppsättningar av kollimatorpassager med olika diametrar kan vara fler än tvà, sàsom tre eller fyra, eller ännu fler.

Uppsättningen av kollimatorpassageinlopp kan anordnas i kollimatorkroppen pä olika sätt. Varje uppsättning kan exempelvis innefatta en specifik storlek av kollimatorpassage anordnad i ett kluster och således separat fràn övriga uppsättningar. Alternativt kan kollimatorpassageinloppen för en uppsättning anordnas i ett utspritt förhållande till kollimatorpassageinloppen för de andra uppsättningarna. Detta andra alternativ kan 10 15 20 25 30 35 522 710 v ~ a Q u - nu n .- 5 exempelvis realiseras på följande sätt. Varje uppsättning av kollimatorpassageinlopp innefattar ett antal rader av kollimatorpassageinlopp. Om exempelvis tre uppsättningar är àstadkomna i kollimatorkroppen, kan en rad från en första uppsättning ha en rad från en andra uppsättning som sin granne, varvid nämnda andra uppsättning har en påföljande rad från en tredje uppsättning som en granne, vilken följs av en rad från den första uppsättningen igen. Detta alternerande mönster innebär att källorna lämpligen också är anordnade i ett motsvarande mönster av rader, varvid avståndet mellan två intill varandra liggande rader av källor är lika med avståndet mellan två åtskilda rader av kollimatorpassageinlopp från samma uppsättning. I detta fall kommer således avståndet mellan raderna av källor att vara ungefär tre gånger avståndet mellan två på varandra följande rader av kollimatorpassageinlopp (vilka har olika passagetvärsnitt eller -diametrar).

Det skall inses att en rad av kollimatorinlopp inte behöver vara fullständigt rak, utan inloppen i en rad kan exempelvis anordnas i ett sicksackmönster längs en rak fiktiv linje för besparing av utrymme. Av samma anledning gäller detta även för en rad av källor.

Istället för att ha flera uppsättningar av, företrädesvis parallella, rader av kollimatorpassageinlopp, varvid varje uppsättning har olika storlek av alstrat strålknippe, skulle det även vara tänkbart att endast åstadkomma en uppsättning, dvs. endast en strålknippesstorlek med flera rader av kollimatorpassager. Detta skulle också möjliggöra en ändring av dosfördelning i rummet så som kommer att beskrivas.

Källorna, eller åtminstone en delmängd av dessa, kan förflyttas i en riktning som är väsentligen vinkelrät mot och som korsar nämnda rader av kollimatorpassageinlopp.

Om flera uppsättningar (olika stràlknippesstorlekar) av kollimatorpassager åstadkommes, skulle en sådan 10 15 20 25 30 35 , , - n nu 1 522 710 a c . » - Q a u n q o. 6 förflyttning medge en ändring från en uppsättning till en annan uppsättning, varigenom strålknippesstorlekarna och således den dosfördelning i rummet som omger fokus ändras. Ett ytterligare särdrag hos en sådan rörelse, vilket också kan vara användbart när endast en enda uppsättning (en strålknippesstorlek) av rader av kollimatorpassager tillhandahålls, är när en eller fler rader av källor flyttas förbi en sista rad av kollimatorpassageinlopp. Detta kommer att resultera i att en eller flera rader av källor blockeras eller avstängs medan resten av raderna av källor kommer att vara mitt för en eller flera av raderna av kollimatorpassageinlopp.

Detta kan vara användbart om en viss del av patienten skall skyddas, anledning som helst när dosgradienten skall ändras. exempelvis ögonen, eller av vilken annan Det skall inses att den linjära förflyttningen av källor i förhållande till kollimatorpassageinloppen kan uppnås genom att källorna flyttas medan inloppen hålls stilla, eller genom att inloppen flyttas, dvs. åtminstone ett parti av kollimatorkroppen, medan källorna hålls stilla, förflyttning av både källorna och inloppen. Den linjära eller genom samtidig eller konsekutiv förflyttningen kan realiseras medelst olika manöverorgan.

Den linjära förflyttningen kan utföras i olika riktningar. Linjär förflyttning kan definieras på följande sätt. Först definieras två koordinatsystem, såsom kartesiska koordinatsystem, ett för varje föremål som är inblandat i relativförflyttningen. En delmängd av källor kan exempelvis betraktas vara anordnade i ett första koordinatsystem, och en delmängd av kollimatorpassageinlopp kan betraktas vara anordnade i ett andra koordinatsystem. När nämnda föremål (t.ex. delmängder) flyttas i förhållande till varandra, under antagande att respektive koordinatsystem följer med i föremålens rörelse, dvs. varje föremål kommer att ha en oförändrad plats och orientering i sitt egna koordinatsystem, kommer nämnda förflyttning att vara 10 15 20 25 30 35 nova :I I 522 710 7 linjär om vinkeln mellan det första koordinatsystemet och det andra koordinatsystemet (eller respektive koordinataxlar hos dessa) förblir oförändrad. Med andra ord kan koordinatsystemen betraktas som utförandes en relativrörelse, varvid de bär med sig föremålen, utan någon vinkeländring. I motsats till en linjär förflyttning, skulle en rotationsförflyttning resultera i en vinkeländring hos koordinatsystemen eller en plats- eller orienteringsändring av föremålen i koordinatsystemet.

Enligt åtminstone en utföringsform av uppfinningen har det källbärande arrangemanget och kollimatorkroppen ett tvärsnitt av åtminstone en cirkelbäge, företrädesvis en hel cirkel, varvid källorna och kollimatorkroppens inlopp är fördelade i omkretsled längs cirkeln eller cirkelbágen. Den linjära förflyttningen kan i sådant fall utföras i en riktning som är väsentligen vinkelrät mot nämnda tvärsnitt, dvs. väsentligen parallellt med cirkelns eller cirkelbågens centrumaxel. Centrumaxeln kan även beskrivas som z-axeln i ett cylindriskt r-,ö-,z- koordinatsystem. Källorna och kollimatorpassageinloppen är i ett sådant koordinatsystem fördelade åtminstone i ö- riktningen (vinkelriktning). Kollimatorpassageinloppen och källorna är linjärt flyttbara i förhållande till varandra parallellt med z-axeln (centrumaxeln). Det kan emellertid förekomma en lutning av förflyttnings- riktningen i förhållande till centrumaxeln, så som kommer att beskrivas senare.

Centrumaxeln kan sammanfalla med z-axeln i Leksells x-,y-,z-koordinatsystem, vilket är ett kartesiskt koordinatsystem och i vilket x-axeln sträcker sig parallellt med en linje dragen från patientens ena öra till patientens andra öra, y-axeln sträcker sig parallellt med en linje dragen från patientens nacke till patientens näsa, och z-axeln sträcker sig parallellt med längdriktningen för patientens kropp. Patienten kan emellertid lutas i förhållande till centrumaxeln, varvid 10 15 20 25 30 35 522 710 _. n: of 8 den linjära förflyttningen i det ovan beskrivna fallet kan definieras i relation till Leksells z-axel istället för centrumaxeln. Den linjära förflyttningen kan således vara parallell med Leksells z-axel, eller något lutad i förhållande till Leksells z-axel, linjär förflyttning skulle den riktningen företrädesvis I händelse av en lutad skära centrumaxeln eller Leksells z-axel, vilket kan vara fallet när ett något koniskt källbärande arrangemang används, så som kommer att beskrivas senare.

Kollimatorkroppens och det källbärande arrangemangets tvärsnitt behöver inte vara cirkulärt, de skulle kunna avgränsa en polygon, såsom en rektangel, en femhörning, en sexhörning, en sjuhörning, en åttahörning, etc. Källorna skulle kunna vara flyttbara, såsom i exemplena ovan, väsentligen vinkelrätt mot nämnda tvärsnitt, eller skulle de kunna vara flyttbara tangentiellt, dvs. längs en sida av polygonen. Det skall inses att kollimatorkroppen och det källbärande arrangemanget kan beskriva en del av en polygon, dvs. ett öppet tvärsnitt, såsom en sexhörning skuren itu.

Alla källorna kan förflyttas samtidigt i förhållande till kollimatorpassageinloppen. Exempelvis kan ett ringformigt källbärande arrangemang som omger och är koaxiellt med kollimatorkroppen förflyttas längs den gemensamma centrumaxeln. Föreliggande uppfinning medger emellertid även en linjär förflyttning av endast några av i förhållande till kollimatorpassageinloppen. Detta kan åstadkommas genom källorna, dvs. en delmängd av dessa, linjär förflyttning av endast ett parti av det källbärande arrangemanget i förhållande till kollimatorkroppen, varigenom nämnda delmängd av källor bringas att förflytas i förhållande till kollimatorpassageinloppen, vilket resulterar i en ändring av den dosfördelningen i rummet vilken omger fokus.

Enligt åtminstone en utföringsform av uppfinningen innefattar det källbärande arrangemanget ett antal segment, åtminstone två eller flera, såsom sex eller till 10 15 20 25 30 35 522 710 , nu | a ø | eu u I . . - nu 9 och med sä mànga som sextio. Varje segment bär en delmängd av nämnda källor och är individuellt förflyttbart. Det förutnämnda partiet av det källbärande arrangemanget kan således innefatta ett eller flera och till och med hela det källbärande arrangemanget. Av praktiska skäl är det föredraget att ha segment, det källbärande arrangemanget segmenterat sá som beskrivits. Ett alternativ skulle emellertid vara att förse kollimatorkroppen med individuellt flyttbara segment, och ett annat alternativ skulle vara att förse både kollimatorkroppen och det källbärande arrangemanget med individuellt flyttbara segment. I det följande kommer emellertid endast ett segmenterat källbärande arrangemang att diskuteras.

Eftersom segmenten är individuellt förflyttbara och styrbara, är det exempelvis möjligt att ha ett eller flera segment inriktade mot inlopp till kollimatorpassager vilka riktar mot fokus ett stràlknippe av ett första tvärsnitt eller diameter, och samtidigt ha ett eller flera segment inriktade mot inlopp till kollimatorpassager vilka ger ett stràlknippe av ett andra tvärsnitt eller diameter. Vidare kan ett eller flera segment fullständigt eller delvis stängas av, dvs. alla eller några av källorna anordnas mellan eller bredvid kollimatorpassageinloppen. Det bör noteras att godtyckliga tvà segment inte nödvändigtvis behöver vara flyttbara i samma riktning eller parallell riktning, utan tvärtom kan segmenten vara flyttbara i sin egna linjära riktning. Segmenten är företrädesvis flyttbara längs kollimatorkroppens mantelyta eller laterala area, varvid källorna hålls pà en väsentligen konstant nivà i förhållande till kollimatorkroppen, dvs. de lyfts inte från kollimatorkroppen i detta sammanhang.

En fördel med att kunna stänga av ett eller flera segment, dvs. avskärma stràlkällorna i nämnda segment, medan resten hàlls aktiva, är att dosgradienten fràn den riktningen därmed förändras. Det är således möjligt att 10 15 20 25 30 35 522 710 n.. v. v n o nano - u. 10 stràla fràn endast en viss riktning, varigenom exempelvis vissa kritiska strukturer i patientens kropp undviks att bli onödigt exponerade.

Sá som tidigare nämnts kan det källbärande arrangemanget ha en nàgot konisk form. Enligt àtminstone en utföringsform av föreliggande uppfinning har således àtminstone ett parti av det källbärande arrangemanget en mantelyta eller lateral area formad väsentligen liksom en stympad kon. Patientens huvud eller kropp kan införas i behandlingsutrymmet genom konens bas. Det källbärande arrangemangets segment kan placeras i en ring i omkretsled utmed mantelytan. Segmenten kan vara flyttbara pá exempelvis en glidyta. Eftersom mantelytan är formad som en stympad kon, är segmentens rörelseriktning något lutad i förhållande till det källbärande arrangemangets centrumaxel, dvs. rörelsen följer konens sluttning. En typisk vinkel kan vara inom intervallet O-45°, såsom 5- 25°, är sådan att segmenten, när de flyttas bort fràn företrädesvis 10-l5°. Den linjära rörelseriktningen patientens sida, flyttas närmare mot centrumaxeln. Även om det kan vara föredraget att ha en ring av segment som endast är ett segment bred, skulle det vara tänkbart att ha flera segment eller ringar av segment runt mantelytan.

Om exempelvis ett segment kan delas in i tvà segmentdelar, skulle en del kunna flyttas mot konens bas, medan den andra delen skulle kunna flyttas bort frän konens bas.

Det är lämpligt att varje segment innefattar eller är ansluten till ett respektive manöverorgan. Ett sådant manöverorgan kan innefatta en arm, ett skaft eller en axel, inklusive ett drivorgan, sàsom mekaniskt, elektriskt, pneumatiskt, hydrauliskt, etc. Segmentets linjära förflyttning styrs medelst manöverorganet. Själva manöverorganet skulle kunna utformas att röra sig pà olika sätt. Det kan emellertid vara praktiskt att dra nytta av en linjär rörelse av en manöverarm, i vilket fall manöverarmens rörelseriktning lämpligen skulle l0 15 20 25 30 35 ,, .a n I I . n n. I n n H _: , p . o H ' o o n o v I n a I I ' :o v v I v ' ' ' ' : a I ' . :om nu sl ß ', :° : 'n o n 1 I ° , a s I: 3.* .. anna 'I . u ll överföras till segmentet som följer i samma riktning. För ett källbärande arrangemang som har en mantelyta liknande en kon eller en stympad kon, skulle förlängningen av varje manöverarm bilda en vinkel och korsa centrumaxeln.

I det fall dä en rak cylinder är formen pà det källbärande arrangemanget, skulle förlängningen av varje manöverarm löpa parallellt med centrumaxeln.

Av det ovanstående bör det tydligt framgå att föreliggande uppfinning åstadkommer olika alternativ för utformningen av en stràlterapianordning. De har emellertid alla gemensamt den uppfinningsenliga linjära förflyttningen eller translationsförflyttningen. En sådan linjär förflyttning kan utföras för ett källbärande arrangemang i form av en enda källkropp i ett stycke, eller för ett källbärande arrangemang som innefattar flera segment vilka kan vara delvis anslutna till varandra eller fullständigt separerade fràn varandra.

Vissa utföringsformer kommer att diskuteras ytterligare i den följande beskrivningen av ritningarna.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 är en perspektivvy av en enhet som innefattar ett källbärande arrangemang som omger en kollimatorkropp, i enlighet med en utföringsform av uppfinningen.

Fig. 2 är en tvärsnittsvy i perspektiv av enheten som visas i Fig. 1.

Fig. 3 är en vy fràn baksidan av enheten som visas i Fig. 1.

Fig. 4 är en vy i tvärsnitt längs linjen IV-IV i Fig. 3.

Fig. 5 är en tvärsnittsvy av en enhet av den typ som 1-4, varvid nämnda enhet illustreras med en manövermekanism och en bakre stràlskyddsstruktur. visas i Fig.

Fig. 6 är en perspektivvy av en enhet som innefattar ett källbärande arrangemang som omger en kollimatorkropp, i enlighet med en andra utföringsform av uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 g oc uno . ' . . n o , o v . n. v CN ND 53 \J ...Å CD . Q n .gun nu 12 Fig. 7 är en tvärsnittsvy i perspektiv av enheten som visas i Fig. 6.

Fig. 8 är en vy fràn baksidan av enheten som visas i Fig. 6.

Fig. 9 är en vy i tvärsnitt längs linjen IX-IX i Fig. 8.

Fig. 10 är en perspektivvy av en enhet som innefattar ett källbärande arrangemang som omger en kollimatorkropp. i enlighet med en tredje utföringsform av uppfinningen.

Fig. 11 är en tvärsnittsvy i perspektiv av enheten som visas i Fig. 10.

Fig. 12 är en vy från baksidan av enheten som visas i Fig. 10.

Fig. 13 är en vy i tvärsnitt längs linjen XIII-XIII i Fig. 12.

Fig. 14 är en perspektivvy, delvis i tvärsnitt, av en enhet som innefattar ett källbärande arrangemang som omger en kollimatorkropp, i enlighet med en fjärde utföringsform av uppfinningen.

Fig. 15 illustrerar Leksells x-,y-,z- koordinatsystem.

Detaljerad beskrivning av ritningarna Fig. 1 är en perspektivvy av en enhet som innefattar ett källbärande arrangemang 2 som omger en kollimatorkropp 4, i enlighet med en utföringsform av uppfinningen. Det källbärande arrangemanget 2 och kollimatorkroppen 4 har båda formen av en stympad kon.

Det källbärande arrangemanget 2 innefattar sex segment 6 som är fördelade utmed kollimatorkroppens 4 ringformiga omkrets. Varje segment 6 har ett flertal aperturer 8 in i vilka behållare innehållande radioaktiva källor, säsom kobolt, är placerade. Kollimatorkroppen 4 är försedd med kollimatorpassager eller -kanaler, varvid inre mynningar 10 av nämnda kanaler visas i figuren. avenue n u vw...- lO 15 20 25 30 35 , | ~ : o. 13 Varje segment 6 har två raka sidor 12 och två krökta sidor l4a, l4b. En av de krökta sidorna 14a bildar en längre cirkelbàge och är belägen närmare konens bas, medan den andra krökta sidan l4b bildar en kortare cirkelbàge. Segmenten är linjärt flyttbara, det vill säga de roteras inte runt kollimatorkroppen 4, utan flyttas istället fram och tillbaka utmed en tänkt linje dragen från den kortare kurvformade sidans l4b centrum till den längre kurvformade sidans l4a centrum. En sådan translationsförflyttning har effekten av en koordinattransformation i vilka de nya axlarna är parallella med de gamla.

Till följd av enhetens koniska form, är intill varandra liggande segment åtskilda av ett mellanrum, åtminstone när de är placerade närmast den längre krökta sidan 14a, för att möjliggöra linjär förflyttning. Den möjliga rörelsesträckan för ett segment bestäms lämpligen av tvà stoppelement (ej visade), ett för varje krökt sida. I ett ändläge, dvs. när segmenten 6 är i kontakt med ett av nämnda stoppelement, kommer nämnda segments källor att vara i ett avstängt tillstànd, vilket innebär att källorna inte är i linje med nägra kollimatorpassageinlopp.

Ett fjäderorgan (ej visat) kan àstadkommas för varje segment 6, vilket fjäderorgan strävar efter att trycka segmentet 6 mot ett av stoppelementen. Detta är fördelaktigt i händelse av strömavbrott, dvs. frånvaro av ström, i vilket fall fjäderorganet kommer att trycka segmentet 6 mot stoppelementet, varigenom det säkerställs att källorna inte är mitt för något kollimatorpassageinlopp och risken för radioaktivt läckage minimeras.

Vidare kan ett av stoppelementen användas som en referenspunkt eller nollpunkt, från vilken segmentet 6 är flyttbart.

Sá som framgår av Fig. 1 finns det ett större antal inre mynningar 10 eller häl av kollimatorpassager än 10 15 20 25 30 35 (n ro w -1 -à c:- 14 antalet aperturer 8 för mottagande av radioaktiva källor.

I detta särskilda fall finns det tre gånger så många kollimatorpassager som det finns aperturer för mottagande av radioaktiva källor, såsom exempelvis 180 aperturer och 540 kollimatorpassager. Anledningen till detta är att det finns tre olika storlekar av kollimatorpassager i kollimatorkroppen 4, eller snarare passager som riktar stràlknippen med tre olika diametrar, mot fokus. Nämnda diametrar kan exempelvis vara 4, 8 och 14 mm. De tre olika typerna av kollimatorpassager är var och en arrangerade i ett mönster som motsvarar mönstret av aperturerna i det källbärande arrangemanget. Den önskade storleken eller typen av kollimatorpassage väljs genom förflyttning av det källbärande arrangemangets segment 6 linjärt utmed kollimatorkroppen för att vara i linje med de önskade kollimatorpassagerna.

Fig. 2 är en tvärsnittsvy i perspektiv av den i Fig. 1 visade enheten. Samma hänvisningssiffror används för detaljer som är samma som i Fig. 1. Detta gäller även för de följande Fig. 3 och 4.

Fig. 3 är en vy från baksidan av den i Fig. 1 visade enheten. Detta är sidan med mindre diameter, medan den andra sidan, som har en större diameter, är framsidan eller patientsidan, dvs. där patientens kropp införs.

Fig. 4 är en vy i tvärsnitt längs linjen IV-IV i Fig. 3. att börja med ett av segmenten 6a, av denna vy framgår I Fig. 4 visas således två segment 6a och 6b. För det att det finns nio kollimatorpassager 18a-18c tillgängliga för tre radioaktiva källor 9 som hålls i en respektive apertur 8 i det källbärande arrangemanget.

Kollimatorernas 18a-18c storlekar är anordnade i alternerande sekvens, så att exempelvis den första kollimatorpassagen 18a åstadkommer ett stràlknippe av 14 mm i diameter, den andra kollimatorpassagen l8b åstadkommer ett stràlknippe av 8 mm i diameter, den tredje kollimatorpassagen 18c åstadkommer ett stràlknippe av 4 mm i diameter, den fjärde kollimatorpassagen 18a ..1o-u 10 15 20 25 30 35 522 710 15 börjar om sekvensen fràn början genom att åstadkomma ett stràlknippe av 14 mm i diameter, etc. I figuren är det källbärande arrangemangets aperturer 8 anordnade i linje med den första, fjärde och sjunde kollimatorpassagen l8a, eller snarare deras respektive inlopp, varvid nämnda kollimatorpassager alla åstadkommer ett stràlknippe av 14 mm i diameter vid fokus. Varje segment kan förflyttas individuellt i en rak riktning, så som illustreras med den dubbelriktade pilen, för att välja en annan grupp av kollimatorpassager, dvs. en annan diameterstorlek pà stràlknippena för vilket segment som helst. Om segmentet flyttas så att de radioaktiva källorna 9 vetter mot en yta mellan kollimatorpassagerna, kommer de radioaktiva källorna att stängas av, dvs. väsentligen ingen eller endast en minimal strålning fràn de källorna kommer att nà fokus. Ett segment kan även liksom segmentet 6b i Fig. 4 flyttas i sàdan utsträckning att en av de tre visade aperturerna kommer att vara belägen bredvid eller utanför den första eller nionde kollimatorpassagen. Detta ger möjligheten att anordna enbart tvà av.tre stràlkällor 9 i linje med tva kollimatorpassager. Denna och andra utföringsformer möjliggör således inte bara att olika stora stràlknippen riktas samtidigt från olika riktningar mot ett gemensamt fokus, utan även att olika antal stràlknippen kan riktas samtidigt fràn olika riktningar.

Sá som framgår av Fig. 4, är de nio kollimatorpassagerna 18a-l8c anordnade vid något olika vinklar för att stràlknippena skall riktas mot gemensamt fokus, oavsett vilken kollimatorpassage eller -passager som används för tillfället. Vinkeln mellan utsträckningsriktningarna för den första och den sista kollimatorpassagen av samma tvärsnitt är, i detta fall, åtminstone 30°.

En fördel med koniciteten hos utföringsformer sàsom den som illustreras i Fig. 1-4 är att källornas rymdvinkel sprids ut. Stràlknippena som passerar genom patientens vävnad pà deras väg mot fokus kommer att vara a-uun. 10 15 20 25 30 35 . . ; - nu F .322 710 a n. o Q ; n . 'o ' ' ' ' ' » | n en 16 jämnt fördelade. Dessutom kommer varje källa att ha väsentligen samma avstànd till fokus, vilket är fördelaktigt eftersom källans intensitet är omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet mellan den radioaktiva källan och fokus.

En annan fördel med dessa och andra utföringsformer enligt uppfinningen är att den fasta kollimatorkroppen 4, trots att den har en mångfald av fasta kollimator- passager, ändå möjliggör en fullständig eller endast en partiell avstängning av de radioaktiva källorna.

Fig. 5 är en tvärsnittsvy av en enhet av den typ som visas i Fig. l-4, varvid nämnda enhet illustreras med en manövermekanism och en bakre stràlskyddsstruktur.

Följaktligen àstadkommes ett källbärande arrangemang som har ett flertal segment 24. Varje segment 24 har ett antal aperturer 28 i vilka källor är införda. Segmenten 24 är anordnade runt en kollimatorkropp 26 som har kollimatorpassager med mynningar 30 som riktar stràlknippen mot ett fokus.

Segmenten omges av en bakre stràlskyddsstruktur 32 för minimering eller eliminering av stràlläckage till behandlande personal. Den bakre stràlskyddsstrukturen 32 är följaktligen dimensionerad och gjord av ett lämpligt material, sàsom ett gjutmaterial. En främre stràlskyddsstruktur (ej visad) är lämpligen också àstadkommen, företrädesvis med mindre dimension för att underlätta åtkomst av behandlingsutrymmet, men med ett högdensitetsmaterial, sàsom bly, volfram eller utarmat uran.

En manövermekanism är àstadkommen för förflyttning av segmenten i en linjär rörelseriktning. Den maximala flyttsträckan för ett segment kan exempelvis vara 50 mm, dock är längre eller kortare sträckor också tänkbara.

Manövermekanismen innefattar ett antal stödstänger eller -armar 34, varvid varje arm är ansluten till ett respektive segment 24. Armarna 34 sträcker sig genom ett respektive borrhàl i den bakre strálskyddsstrukturen 32 10 15 20 25 30 35 n. nano: n II '°" ' " 'l- o n . -- g; .. .. . - 1,4 _ . » » . u .. _ _. . ._ , , , . ' 1:” .n u H H " , . 17 och är rörliga utmed sin utsträckningsriktning. Armen och borrhàlet är utformade för att bilda en labyrintpassage som har olika partier av överlappande diametrar, varigenom läckage av skadlig strålning genom borrhàlet minimeras eller elimineras. Varje arm styrs individuellt medelst en respektive elektrisk rotationsmotor. Den elektriska motorn har en hög upplösning med en positioneringskodare och en kulskruv som möjliggör en exakt positionering av armen 34 och segmentet 24. Ett fjäderorgan 35 är anordnat att påverka armarna och säkerställa att de förflyttar segmenten så att de radioaktiva källorna kommer att vara i ett fullständigt avstängt läge i händelse av strömavbrott. Armarna 34 kan frikopplas från segmenten 24, när segmenten skall förses med nya radioaktiva källor. I sådant fall utförs laddningen lämpligen genom kanaler (ej visade) som är àstadkomna i ett område av den bakre stràlskydds- strukturen 32. Laddningsproceduren kan utföras pà ett konventionellt sätt som i den kända tekniken, t.ex. en procedur som motsvarar den som används i samband med Leksell Gamma Knife®. Alternativa procedurer är emellertid också tänkbara.

Fig. 6-9 illustrerar i vyer motsvarande respektive Fig. 1-4 en enhet som innefattar ett källbärande arrangemang 42 som omger en kollimatorkropp 44, i enlighet med en andra utföringsform av uppfinningen. Sà som framgår av Fig. 6-9 har kollimatorkroppen 44 formen av en rak cirkulär cylinder. Det omgivande källbärande arrangemanget 42 är àstadkommet som en enda enhet i form av en källkropp och har likaledes formen av en rak cirkulär cylinder. Det skall emellertid inses att denna cylindriska form av det källbärande arrangemanget 42 alternativt kan utformas med segment precis som den tidigare visads koniska utföringsformen. Det kan noteras att snittet i Fig. 7 är taget genom ett sådant parti av kollimatorkroppen som innefattar kollimatorpassager 46.

Dessa kollimatorpassager visas även i Fig. 9 som är en 10 15 20 25 30 35 522 710 , . , , . . . u @ a Q o: 18 Till följd av de tre olika storlekarna av kollimatorpassager betecknas de 46a, liksom de i Fig. 4 tidigare visade kollimatorpassagerna. tvärsnittsvy längs linjen IX-IX i Fig. 8. 46b, 46c och är anordnade i alternerande serie Även det källbärande arrangemanget, vilket är flyttbart så som indikeras med den dubbelriktade pilen, har i det visade tvärsnittet tre aperturer 48 för radioaktiva källor. Det källbärande arrangemanget är positionerat sä att aperturerna 48 är mitt för inloppen 50 till de kollimatorpassagerna 46c som har den minsta diametern. 10-13 illustrerar, 1-4, källbärande arrangemang 62 som omger en kollimatorkropp Fig. i vyer som motsvarar respektive Fig. en enhet som innefattar ett 64, i enlighet med en tredje utföringsform av uppfinningen. Så som framgår av Fig. 10-13 innefattar det källbärande arrangemanget 62 fyra segment 66.

Kollimatorkroppen 64 har formen av en trappformig cylinder, dvs. den innefattar koncentriska partier av olika diametrar, varvid den största diametern är vid patient- eller framsidan och den minsta diametern är pà baksidan. I den särskilda utföringsformen som visas i Fig. 10-13 har kollimatorkroppen tre stegpartier 68a-68c.

Det första stegpartiet 68a är närmast patientsidan och har den största yttre diametern, varvid nämnda yttre diameter bestäms av en första glidyta 70a. Det andra stegpartiet 68b är beläget bredvid det första stegpartiet 68a och har en nàgot mindre ytterdiameter. Till följd av skillnaden i ytterdiameter är en cirkulär första ansats 72 àstadkommen pà det första stegpartiet 68a, varvid nämnda första ansats 72 är i ett stycke med en därtill vinkelrät andra glidyta 70b hos det andra stegpartiet 68b. Likaså är ett tredje stegparti 68c beläget bredvid det andra stegpartiet 68b med en ännu mindre ytterdiameter som bestäms av en tredje glidyta 70c vilken är vinkelrät mot en andra ansats 74 som är àstadkommen pà det andra stegpartiet 68b. 10 15 20 25 30 35 « n u . nu 522 710 u . . » n | . av u. ' ' ' » | a v 4 n - . . nu 19 I ett tvärsnitt (se exempelvis Fig. 13) har det första, andra och tredje stegpartiet vart och ett tre kollimatorpassageinlopp som leder till kollimatorpassager 76a-76c, vilka riktar stràlknippen mot ett väsentligen gemensamt fokus. I varje stegparti 68a-68c har dessutom de tre kollimatorpassagerna 76a-76c olika diametrar.

Det källbärande arrangemanget 62 innefattar fyra segment 66, varvid varje segment 66 uppbär ett antal källor. Sá som framgår av exempelvis Fig. 13 i ett tvärsnitt har ett segment 66 av det källbärande arrangemanget tre glidytor som passar ihop med kollimatorkroppens glidytor 70a-70c. Varje glidyta hos ett segment 66 innefattar i det visade tvärsnittet en apertur 78 för en radioaktiv källa, vilken apertur är placerbar i linje med ett av kollimatorpassageinloppen pá motsvarande glidyta hos ett kollimatorstegparti 68a-68c.

Den första och andra ansatsen 72, 74 pà det första och andra stegpartiet 68a respektive 68b hos kollimatorkroppen 64 fungerar som stoppytor mot motsvarande områden 80 hos det källbärande arrangemangets segment 66, och därigenom bestäms ett ändläge till vilket det är möjligt att förflytta segmenten. En dubbelriktad pil indikerar flyttriktningen.

Det skall noteras att denna, liksom vilken annan utföringsform som helst, kan lämpligen förses med glidlager för att underlätta förflyttningen av det källbärande arrangemanget genom glidning pá kollimatorkroppen. I detta sammanhang bör det även noteras att föreliggande uppfinning medger de radioaktiva källorna att placeras nära och nästan i kontakt med kollimatorpassagens inlopp.

Fig. 14 är en perspektivvy, delvis i tvärsnitt, av en enhet som innefattar ett källbärande arrangemang som omger en kollimatorkropp 94, i enlighet med en fjärde utföringsform av uppfinningen. Kollimatorkroppen 94 har formen av en sexhörnig cylinder. Kollimatorkroppens 94 mantelyta har således sex sidor 96. *u 10 15 20 25 30 35 522 710 20 Denna utföringsform har två tydliga skillnader jämfört med de tidigare visade utföringsformerna. En skillnad är att det källbärande arrangemanget som omger kollimatorkroppen innefattar sex uppenbarligen separata segment 98. De föregående utföringsformerna illustrerades också med individuella segment, emellertid tycktes de ändà bilda en ganska enhetlig geometrisk figur, medan det i denna utföringsform finns mindre enhetlighet och det är de tänkta förlängningarna av segmenten 98 som bildar en geometrisk figur, dvs. en sexhörning.

En andra skillnad hos utföringsformen som visas i Fig. 14 jämfört med de tidigare visade figurerna är att segmenten 98 är linjärt flyttbara i en tangentiell riktning, dvs. vinkelrätt mot den sexhörniga konstruktionens centrala axel. Pà var och en av kollimatorkroppens 94 sex sidor 96 är ett respektive segment 98 som bär källor 100 förflyttbart anordnat.

Således kan varje segment 98 flyttas pà motsvarande specifika sida 96 av kollimatorkroppen 94 i en riktning frán en till nämnda specifika sida angränsande sida till den andra angränsande sidan. Så som illustreras i denna figur, kan ett segments rörelse påverkas medelst ett manöverorgan 102 som innefattar en gängad arm 104 vilken sträcker sig in i ett pà motsvarande sätt gängat borrhàl (visas inte) i segmentet 98. Genom medurs rotation av armen 104 kommer segmentet 98 att förflyttas i en riktning, och genom moturs rotation av armen 104 kommer segmentet 98 att förflyttas i motsatt riktning.

Fig. 15 illustrerar Leksells x-,y-,z- koordinatsystem, vilket är ett kartesiskt koordinatsystem, i anslutning till en standardram som är anbringad runt patientens huvud. Sá som framgàr av figuren är koordinaternas origo (0,0,0) beläget bakom baksidan av patientens huvud, utanför höger öra och ovanför toppen av patientens huvud. Varje målområde eller fokus i patientens huvud kommer således att definieras av positiva koordinater. X-axeln sträcker sig parallellt med | 1 - n u. . . 0 I III I O nl IIQ Ü' .. ' . . u . - . . v » .- - v ~ 1 _' , . . u -v u u n a u u o o :_ I . . . . . .. .. . . .. . . _ _ n n I to I ut c I I I I v 1 en en .n u u I- 21 en tänkt linje som sträcker sig fràn patientens högra öra till patientens vänstra öra. Y-axeln sträcker sig parallellt med en linje dragen från patientens nacke (posterior) till patientens näsa (anterior). Z-axeln sträcker sig parallellt med längdriktningen för patientens kropp.

Claims (19)

10 15 20 25 30 35 522 710 v » - I . ø . | - av 22 PATENTKRAV

1. l. Stràlterapianordning, innefattande ett källbärande arrangemang vilket uppbär radioaktiva källor, en kollimatorkropp vilken innefattar kollimatorpassager för att rikta strålning som strålar från nämnda källor mot ett väsentligen gemensamt fokus, varvid varje kollimatorpassage har ett inlopp för mottagande av nämnda strålning, k ä n n e t e c k n a d a v att åtminstone en delmängd av nämnda källor är linjärt flyttbara i förhållande till åtminstone en delmängd av nämnda kollimatorpassageinlopp, eller vice versa, varigenom en ändring av en dosfördelning i rummet vilken omger fokus möjliggörs.

2. Stràlterapianordning enligt krav 1, varvid nämnda kollimatorkropp och åtminstone ett parti av nämnda källbärande arrangemang är linjärt flyttbara i förhållande till varandra för att bringa positionerna för nämnda delmängd av källor och positionerna för nämnda delmängd av inlopp att förflyttas i förhållande till varandra.

3. Stràlterapianordning enligt något av kraven 1 eller 2, varvid nämnda källbärande arrangemang innefattar åtminstone två segment, varvid varje segment uppbär en delmängd av nämnda källor och är individuellt linjärt flyttbart.

4. Stràlterapianordning enligt krav 3, varvid varje delmängd innefattar åtminstone en rad av källor vilka är gemensamt placerbara i linje med kollimatorpassageinlopp som är inrättade i en motsvarande rad, och vilka är gemensamt borttagbara från nämnda inlopp, genom förflyttning av ett segment. 10 15 20 25 30 35 23

5. Stràlterapianordning enligt krav 4, varvid nämnda kollimatorkropp innefattar flera parallella rader av kollimatorpassageinlopp, varvid åtminstone en av nämnda rader är associerad med kollimatorpassager vilka mot nämnda fokus riktar strålknippen med ett annat tvärsnitt än sådana strålknippen som är riktade av kollimatorpassager associerade med de övriga raderna.

6. Stràlterapianordning enligt krav 5, varvid varje segment är flyttbart i en riktning som är huvudsakligen vinkelrät mot och som korsar nämnda rader av kollimatorpassageinlopp.

7. Stràlterapianordning enligt krav 6, varvid nämnda kollimatorkropp innefattar: en första uppsättning rader av kollimatorpassageinlopp associerade med kollimatorpassager vilka åstadkommer strålknippen med ett första tvärsnitt, en andra uppsättning rader av kollimatorpassageinlopp associerade med kollimatorpassager vilka àstadkommer strålknippen med ett andra tvärsnitt, och företrädesvis åtminstone en tredje uppsättning rader av kollimatorpassageinlopp associerade med kollimatorpassager som åstadkommer strålknippen med ett tredje tvärsnitt, varvid vilken som helst rad fràn en av nämnda uppsättningar har som sin närmaste granne en rad fràn åtminstone en av de övriga uppsättningarna.

8. Stràlterapianordning enligt krav 7, varvid nämnda delmängd innefattar ett flertal rader av källor vilka är anordnade att vara samtidigt placerbara i linje med kollimatorpassageinlopp fràn en av nämnda uppsättningar, varvid nämnda flertal rader av källor är samtidigt flyttbara sä att källorna hos åtminstone en av nämnda OI Ü -aruz: :n'. .... .. .- ~ . u. o.. - ø ~'_ :::_ _' ', .n n» .. . . '_ _ _ _ , ' ' "' ' " ' un. . . . - u .- lO 15 20 25 30 35 522 710 .ya u; 24 rader av källor undviker att vara i linje med kollimatorpassageinlopp.

9. Strälterapianordning enligt något av kraven 1-8, varvid var och en av nämnda källbärande arrangemang och nämnda kollimatorkropp har ett tvärsnitt av åtminstone en cirkelbåge, företrädesvis en hel cirkel, utmed vilken nämnda källor och nämnda kollimatorpassageinlopp är fördelade, varvid nämnda delmängd av kollimatorpassageinlopp och nämnda delmängd av källor är linjärt flyttbara i förhållande till varandra i en riktning som är väsentligen vinkelrät mot nämnda tvärsnitt.

10. Strälterapianordning enligt något av kraven 1-9, varvid, i ett Leksells x-,y-,z-koordinatsystem, nämnda delmängd av kollimatorpassageinlopp och nämnda delmängd av källor är linjärt flyttbara i förhållande till varandra väsentligen parallellt med z-axeln.

11. Strälterapianordning enligt något av kraven 1-9, varvid åtminstone ett parti av nämnda källbärande arrangemang har en mantelyta som är formad väsentligen som en stympad kon.

12. Strälterapianordning enligt krav 11, varvid, i ett Leksells x-,y-,z-koordinatsystem, nämnda delmängd av källor är linjärt flyttbara med en vinkel på O-45°, såsom 5-25°, företrädesvis 10-15° mot z-axeln.

13. Strälterapianordning enligt krav 3 eller något av kraven 4-12 i kombination med krav 3, varvid varje segment innefattar eller är anslutet till ett respektive manöverorgan, företrädesvis innefattande en arm, för styrning av segmentets förflyttning, varvid flyttriktningen företrädesvis är utmed manöverorganets längdaxel. 10 15 20 25 30 35 n ø a o nu 522 710 e » - Q nu 25

14. Förfarande för ändring av den dosfördelning i rummet som omger ett fokus mot vilket kollimatorpassager riktar strålning som strålar från radioaktiva källor vilka uppbärs av ett källbärande arrangemang hos en stràlterapianordning, varvid varje kollimatorpassage har ett inlopp för mottagande av nämnda strålning, k ä n n e t e c k n a t a v att linjärt förflytta àtminstone en delmängd av nämnda källor i förhållande till åtminstone en delmängd av nämnda kollimatorpassageinlopp, eller vice versa.

15. Förfarande enligt krav 14, vilket innefattar att linjärt förflytta åtminstone ett parti av nämnda källbärande arrangemang i förhållande till en kollimatorkropp som har nämnda kollimatorpassager, varigenom nämnda delmängd av källor bringas att förflyttas relativt nämnda delmängd av kollimatorpassageinlopp.

16. Förfarande enligt krav 15, vilket innefattar att förflytta nämnda parti sà att källorna flyttas fràn en position i vilken de är i linje med kollimatorpassageinlopp till en position i vilken de inte är i linje med kollimatorpassageinlopp.

17. Förfarande enligt krav 15, vilket innefattar att förflytta nämnda parti så att källorna flyttas från en position i vilken de är i linje med inlopp till kollimatorpassager av en första storlek till en position i vilken de är i linje med inlopp till kollimatorpassager av en andra storlek.

18. Förfarande enligt nàgot av kraven 14-17, vid vilket källorna förflyttas väsentligen parallelt med z-axeln i ett Leksells X-,y-,z-koordinatsystem. 522 710 26

19. Förfarande enligt något av kraven 14-17, vid vilket källorna förflyttas i en riktning som har en vinkel pà O-45°, såsom 5-25°, företrädesvis 10-l5°, i förhållande till z-axeln i ett Leksells x-,y-,z- koordinatsystem.