DE102010035650A1

DE102010035650A1 - therapy device

Info

Publication number: DE102010035650A1
Application number: DE201010035650
Authority: DE
Inventors: Dr. Heid Oliver
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2012-03-01
Also published as: WO2012025261A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Elektronen- und Röntgenstrahl-Therapiegerät. Das Therapiegerät weist einen um eine Rotationsachse drehbaren Strahlkopf auf, in dem sich ein Elektronenstrahlgerät zur Erzeugung eines Elektronenstrahlfeldes und ein Röntgenstrahlgerät zur Erzeugung eines Röntgenstrahlfeldes befinden. Im Betriebszustand sind beide Strahlfelder auf ein Zielvolumen, bspw. ein Tumor eines Patienten ausrichtbar. Beide Strahlgeräte weisen einen eigenen, für die jeweilige Betriebsart optimierten Elektronenbeschleuniger auf. Die zum Betrieb der Beschleuniger benötigte HF-Energie wird von einer gemeinsamen HF-Quelle zur Verfügung gestellt, die über eine Weiche mit beiden Beschleunigern verbunden ist. Je nach Betriebsart leitet die Weiche die zur Verfügung gestellte HF-Energie an den jeweiligen Beschleuniger.The invention relates to a combined electron and X-ray therapy device. The therapy device has a beam head which can be rotated about an axis of rotation and in which there is an electron beam device for generating an electron beam field and an X-ray device for generating an X-ray field. In the operating state, both beam fields can be directed to a target volume, for example a patient's tumor. Both beam devices have their own electron accelerator optimized for the respective operating mode. The HF energy required to operate the accelerators is provided by a shared HF source that is connected to both accelerators via a switch. Depending on the operating mode, the switch directs the provided HF energy to the respective accelerator.

Description

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Elektronen- und Röntgenstrahl-Therapiegerät.The invention relates to a combined electron and X-ray therapy device.

Derartige Kombinations-Therapiegeräte arbeiten wahlweise entweder in einer Betriebsart ”Röntgenbestrahlung” oder in einer Betriebsart ”Elektronenbestrahlung”. Mit dem jeweils ausgewählten Strahl wird ein Zielvolumen, bspw. ein Tumor eines Patienten, bestrahlt.Such combination therapy devices operate either either in an operating mode "X-ray irradiation" or in an operating mode "electron irradiation". With the respectively selected beam, a target volume, for example a tumor of a patient, is irradiated.

Ein solches Gerät weist in der Regel einen einzelnen Elektronenbeschleuniger nach Bauart eines Linearbeschleunigers auf. Der im Beschleuniger auf eine bestimmte Endenergie gebrachte Elektronenstrahl trifft in der Betriebsart ”Röntgenbestrahlung” auf ein Target auf. Im Target werden die Elektronen des Elektronenstrahls abgebremst, wobei Röntgen-Bremsstrahlung entsteht, die zur Bestrahlung des Zielvolumens eingesetzt werden kann. Hinter dem Target befindet sich ein Kollimator zur Einblendung des Röntgenstrahlenkegels auf das Zielvolumen bzw. zur Anpassung des Strahlfeldes, d. h. im Wesentlichen der Querschnittsform des jeweiligen Strahls, an das Zielvolumen.Such a device usually has a single electron accelerator in the form of a linear accelerator. The electron beam brought to a certain final energy in the accelerator strikes a target in the "X-ray irradiation" operating mode. In the target, the electrons of the electron beam are decelerated, resulting in X-ray Bremsstrahlung, which can be used to irradiate the target volume. Behind the target is a collimator for the insertion of the X-ray cone on the target volume or for adaptation of the beam field, d. H. essentially the cross-sectional shape of the respective beam, to the target volume.

In der Betriebsart ”Elektronenbestrahlung” befindet sich das Target außerhalb des Elektronenstrahlengangs, so dass die Elektronen ungehindert auf den Patienten bzw. auf das Zielvolumen treffen können. Eine Kollimation wie im Röntgenstrahlbetrieb wird üblicherweise nicht verwendet. Für den Elektronenbetrieb wird eine Elektronenenergie von ca. 20 MeV benötigt, für den Röntgenbetrieb nur ca. 6 MeV.In the "electron irradiation" mode, the target is located outside the electron beam path, so that the electrons can hit the patient or the target volume unhindered. A collimation as in X-ray mode is usually not used. For electron operation, an electron energy of about 20 MeV is required, for X-ray operation only about 6 MeV.

Diese bekannte Anordnung hat jedoch mehrere Nachteile:
Die hohe Elektronenenergie für Elektronenbestrahlung erfordert einen langen Beschleuniger, der nur verhältnismäßig geringe Strahlströme ermöglicht, da u. a. mit der Länge der Beschleunigerstrecke der Verlust von Elektronen des Elektronenstrahls ansteigt. Eine kurze Beschleunigerstrecke erlaubt also bei gleich bleibender Teilchenquelle die Erzeugung eines höheren Strahlstroms. Demzufolge ist im Röntgenbetrieb wegen der relativ langen Beschleunigerstrecke nur eine verhältnismäßig geringe Dosisleistung bei gleichzeitig unnötig hartem Strahlenspektrum verfügbar. Darüber hinaus verursachen die im langen Strahlrohr verlorengehenden Elektronen schädliche Streu-Röntgenstrahlung.However, this known arrangement has several disadvantages:
The high electron energy for electron irradiation requires a long accelerator, which allows only relatively small beam currents, since inter alia increases with the length of the accelerator path, the loss of electrons of the electron beam. A short accelerator path thus allows the generation of a higher beam current while the particle source remains the same. Consequently, in X-ray mode, due to the relatively long accelerator path, only a comparatively low dose rate is available with an unnecessarily hard beam spectrum. In addition, the electrons lost in the long beam tube cause harmful scattered X-radiation.

Neben der oben genannten Problematik der Länge des Beschleunigers allein, wirkt sich auch problematisch aus, dass die Abmessungen des Gesamtsystems bestehend aus Beschleuniger, Target und Kollimator derart groß werden, dass eine Rotation des Systems um den Patienten, die für eine präzise und insbesondere gewebeschonende Bestrahlung wie bspw. bei der IMRT notwendig ist, nicht möglich ist. Zur Lösung dieses Problems wird der Elektronenstrahl am Beschleunigerausgang umgelenkt, so dass der Beschleuniger im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Systems angeordnet werden kann. Der dazu nötige Ablenkmagnet führt jedoch zu einer wesentlichen Zunahme insbesondere des Gewichts sowie in geringerem Maße der Abmessungen des zu schwenkenden Strahlerkopfs.In addition to the above-mentioned problem of the length of the accelerator alone, it also has a problematic effect that the dimensions of the overall system consisting of accelerator, target and collimator become so large that a rotation of the system around the patient, for a precise and in particular tissue-sparing irradiation as is necessary, for example, with the IMRT is not possible. To solve this problem, the electron beam is deflected at the accelerator output, so that the accelerator can be arranged substantially parallel to the rotation axis of the system. However, the necessary for this deflection magnet leads to a significant increase in particular the weight and, to a lesser extent, the dimensions of the radiating head to be pivoted.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Therapiegerät anzugeben, das bei kompakter Bauweise in der Lage ist, Röntgen- und Elektronenstrahlung insbesondere zu Therapiezwecken zu erzeugen.It is therefore an object of the present invention to specify a therapy device which, in a compact design, is capable of generating X-ray and electron radiation, in particular for therapeutic purposes.

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the inventions specified in the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird ein Kombi-Therapiegerät vorgeschlagen, das eine kombinierte Beschleunigereinrichtung mit zwei getrennten Beschleunigern aufweist, die beide getrennt auf das Zielvolumen ausrichtbar sind. Einer der Beschleuniger ist eingerichtet, um im Röntgenstrahlbetrieb des Kombi-Therapiegerätes Röntgenstrahlung zu erzeugen. Der andere Beschleuniger ist eingerichtet, um im Elektronenstrahlbetrieb des Kombi-Therapiegerätes einen Elektronenstrahl zu erzeugen.According to the invention, a combination therapy device is proposed, which has a combined accelerator device with two separate accelerators, both of which can be aligned separately on the target volume. One of the accelerators is set up to generate X-radiation in the X-ray mode of the combination therapy device. The other accelerator is set up to generate an electron beam in electron beam operation of the combination therapy device.

Es wird also eine Funktionstrennung der beiden Betriebsarten ”Röntgenstrahlbetrieb” und ”Elektronenstrahlbetrieb” auf der Funktionsebene des Beschleunigers eingeführt.Thus, a function separation of the two operating modes "X-ray operation" and "electron beam operation" is introduced at the functional level of the accelerator.

Dadurch, dass getrennte Beschleuniger verwendet werden, kann auf die beim einleitend beschriebenen Kombi-Therapiegerät benötigte aufwändige Mechanik zum Herein- und Herausschwenken des Targets und des Kollimators für den Röntgen- und den Elektronenstrahlbetrieb verzichtet werden.The fact that separate accelerators are used, the time-consuming mechanism described in the introductory described combination therapy device for swinging in and out of the target and the collimator for the X-ray and electron beam operation can be dispensed with.

Weiterhin ist es möglich, für die jeweilige Betriebsart bzw. Strahlungsart einen optimal ausgelegten Beschleuniger einzusetzen, ohne Kompromisse eingehen zu müssen.Furthermore, it is possible to use an optimally designed accelerator for the respective operating mode or type of radiation without having to compromise.

Für den Röntgenstrahlbetrieb dient ein erster, relativ kurzer Beschleuniger mit starkem Strahlstrom, dessen beschleunigter Elektronenstrahl zur Erzeugung der Röntgenstrahlung auf das Target gerichtet ist. Zwischen dem Target und dem Zielvolumen befindet sich ein einstellbarer Kollimator. Die kurze Bauweise ermöglicht einen hohen Strahlstrom bei gleichzeitig geringer Streu-Röntgenstrahlung.For X-ray operation is a first, relatively short accelerator with a strong beam current whose accelerated electron beam is directed to generate the X-ray radiation to the target. Between the target and the target volume is an adjustable collimator. The short design allows a high beam current with low scattered X-radiation.

Für den Elektronenstrahlbetrieb wird ein zweiter, relativ langer Hochenergiebeschleuniger verwendet. Dieser gewährleistet, dass die Elektronen auf eine für den angestrebten Zweck ausreichende Energie beschleunigt werden können, dass also für Therapiezwecke die Eindringtiefe in das Gewebe ausreichend hoch ist, um in das Zielvolumen zu gelangen. For electron beam operation, a second relatively long high energy accelerator is used. This ensures that the electrons can be accelerated to a sufficient energy for the intended purpose, so that for therapeutic purposes, the penetration depth into the tissue is sufficiently high to reach the target volume.

Die beiden Strahlgeräte sind derart angeordnet, dass die mit ihnen erzeugbaren Strahlfelder auf einen Arbeitsbereich des Therapiegerätes ausgerichtet sind. Das zu bestrahlende Zielvolumen wird in dem Arbeitsbereich angeordnet, so dass es von den Strahlfeldern der beiden Strahlgeräte abdeckbar ist. Im Falle eines Therapiegerätes mit einem um eine Rotationsachse drehbaren Strahlkopf, in dem sich die beiden Strahlgeräte befinden, ist die Anordnung derart eingerichtet, dass die Strahlfelder in jeder Position des Strahlkopfes auf den Arbeitsbereich ausgerichtet sind. Das Isozentrum der Anordnung liegt also im Arbeitsbereich und idealerweise im Zielvolumen.The two blasting devices are arranged such that the beam fields which can be generated with them are aligned with a working region of the therapy device. The target volume to be irradiated is arranged in the working area, so that it can be covered by the beam fields of the two blasting units. In the case of a therapy device with a rotatable about a rotation axis beam head, in which the two blasting devices are located, the arrangement is arranged such that the beam fields are aligned in each position of the blasting head on the work area. The isocenter of the arrangement is therefore in the work area and ideally in the target volume.

Sowohl der erste als auch der zweite Beschleuniger können radial ausgerichtet sein, d. h. die Beschleuniger und deren Strahlrohre bzw. Beschleunigerstrecken sind derart ausgerichtet, dass ihre Längsachse und der in ihnen beschleunigte Elektronenstrahl im Wesentlichen auf das Isozentrum des Kombi-Therapiegerätes zielt, so dass die jeweils erzeugte Strahlung ohne die Verwendung einer Umlenkung die Rotationsachse des Kombi-Therapiegerätes unter einem Winkel von etwa 90° schneidet.Both the first and second accelerators may be radially aligned, i. H. the accelerators and their beam tubes or accelerator sections are aligned such that their longitudinal axis and the electron beam accelerated in them is aimed essentially at the isocenter of the combination therapy device, so that the radiation generated in each case without the use of a deflection of the rotational axis of the combination therapy device an angle of about 90 ° intersects.

Alternativ können die Strahlrohre bzw. Beschleunigerstrecken auch axial ausgerichtet sein, d. h. weitestgehend parallel zur Rotationsachse des Kombi-Therapiegerätes. Um zu gewährleisten, dass die jeweils erzeugte Strahlung in geeigneter Weise auf das Zielvolumen trifft, kann eine Umlenkeinrichtung vorgesehen sein. Im Falle des Elektronenbeschleunigers ist dies ein Umlenkmagnet, mit dem die zunächst axiale Orientierung des Elektronenstrahls in eine bspw. radiale Orientierung überführt wird.Alternatively, the jet pipes or accelerator sections can also be axially aligned, i. H. largely parallel to the axis of rotation of the combination therapy device. In order to ensure that the radiation generated in each case meets the target volume in a suitable manner, a deflection device can be provided. In the case of the electron accelerator, this is a deflection magnet, with which the initially axial orientation of the electron beam is converted into a, for example, radial orientation.

Im Falle des Beschleunigers zur Erzeugung der Röntgenstrahlung wird das Target derart angeordnet, dass die im Target durch das Abbremsen der der beschleunigten Elektronen erzeugte Röntgenstrahlung unter dem gewünschten Winkel zum Elektronenstrahl aus dem Target austritt. In einer alternativen Ausführungsform des Röntgenbeschleunigers wird im Bereich des Ausgangs ein Umlenkmagnet angeordnet, der die den Beschleuniger verlassenden Elektronen ablenkt, wodurch die benötigte Röntgenstrahlung in Form von Bremsstrahlung erzeugt wird.In the case of the accelerator for generating the X-radiation, the target is arranged such that the X-ray radiation generated in the target by the braking of the accelerated electrons exits the target at the desired angle to the electron beam. In an alternative embodiment of the X-ray accelerator, a deflection magnet is arranged in the region of the output, which deflects the electrons leaving the accelerator, whereby the required X-radiation is generated in the form of Bremsstrahlung.

Es ist zwar grundsätzlich nicht unbedingt notwendig, beide Beschleuniger in gleicher Weise, d. h. beide radial oder axial, auszurichten, jedoch bietet sich dies aus Platzgründen an. Insbesondere ist für den Elektronenbeschleuniger eine radiale Ausrichtung zweckmäßig, da dann auf einen Umlenkmagneten verzichtet werden kann. Gleiches gilt für den Röntgenbeschleuniger, da bei axialer Ausrichtung die zur Erzeugung der gegenüber dem auf das Target auftreffenden Elektronenstrahl abgelenkten Röntgenstrahlung benötigten Vorkehrungen auch bewirken, dass die erzielbare Röntgen-Dosisleistung im Zielvolumen geringer ist, als bei radialer Ausrichtung.Although it is not essential in principle, both accelerators in the same way, d. H. both radially or axially, align, but this offers itself for reasons of space. In particular, a radial alignment is expedient for the electron accelerator, since then can be dispensed with a deflection magnet. The same applies to the X-ray accelerator since, in the case of axial alignment, the measures required to generate the X-ray radiation deflected toward the target impinge also on the achievable X-ray dose rate in the target volume being lower than in the case of radial alignment.

Zusammenfassend weist das erfindungsgemäße Therapiegerät also eine kombinierte Beschleunigereinrichtung auf, mit der wahlweise ein Röntgenstrahlfeld X und/oder ein Elektronenstrahlfeld E erzeugbar ist. Die Beschleunigereinrichtung befindet sich in einem Strahlkopf des Therapiegerätes. Das im Betriebszustand jeweils erzeugte Strahlfeld ist auf einen Arbeitsbereich des Therapiegerätes ausrichtbar. Die Beschleunigereinrichtung weist ein Röntgenstrahlgerät zur Erzeugung des Röntgenstrahlfeldes und ein Elektronenstrahlgerät zur Erzeugung des Elektronenstrahlfeldes auf.In summary, the therapy device according to the invention thus has a combined accelerator device with which either an X-ray field X and / or an electron beam field E can be generated. The accelerator device is located in a jet head of the therapy device. The beam field generated in each case in the operating state can be aligned to a working area of the therapy device. The accelerator device has an X-ray device for generating the X-ray field and an electron beam device for generating the electron beam field.

Das Röntgenstrahlgerät weist eine erste Elektronenquelle, insbesondere eine Elektronenkanone, einen ersten Elektronenbeschleuniger sowie ein Target auf, wobei im Betriebszustand die der ersten Elektronenquelle entnehmbaren Elektronen mit dem ersten Elektronenbeschleuniger beschleunigt werden und der so erzeugte erste Elektronenstrahl auf das Target gerichtet ist, so dass aus dem Target eine das Röntgenstrahlfeld bildende Röntgenstrahlung austritt.The X-ray device has a first electron source, in particular an electron gun, a first electron accelerator and a target, wherein in the operating state the removable electrodes of the first electron source are accelerated with the first electron accelerator and the first electron beam thus generated is directed to the target, so that from Target emits an X-ray radiation forming the X-ray field.

Das Röntgenstrahlgerät weist weiterhin einen einstellbaren Kollimator auf, der zwischen dem Target und dem Arbeitsbereich angeordnet ist.The x-ray apparatus further includes an adjustable collimator disposed between the target and the work area.

Das Elektronenstrahlgerät weist eine zweite Elektronenquelle, insbesondere eine Elektronenkanone, und einen zweiten Elektronenbeschleuniger auf, wobei im Betriebszustand die der zweiten Elektronenquelle entnehmbaren Elektronen mit dem zweiten Elektronenbeschleuniger beschleunigt werden und wobei der so erzeugte zweite Elektronenstrahl das Elektronenstrahlfeld bildet.The electron beam apparatus has a second electron source, in particular an electron gun, and a second electron accelerator, wherein in the operating state, the electrons removable from the second electron source are accelerated with the second electron accelerator and wherein the second electron beam thus generated forms the electron beam field.

Weiterhin weist das Elektronenstrahlgerät eine Ablenkeinrichtung auf, mit der der Elektronenstrahl gezielt ablenkbar ist, so dass ein effektives Elektronenstrahlfeld erzeugbar ist, dessen Querschnitt größer ist als der Querschnitt des Elektronenstrahls.Furthermore, the electron beam device has a deflection device, with which the electron beam can be deflected in a targeted manner, so that an effective electron beam field can be generated whose cross section is greater than the cross section of the electron beam.

In einer ersten Ausführungsform sind zur Speisung des ersten Elektronenbeschleunigers mit der zum Betrieb benötigten Hochfrequenzenergie eine erste Hochfrequenzquelle und zur Speisung des zweiten Elektronenbeschleunigers mit der zum Betrieb benötigten Hochfrequenzenergie eine zweite Hochfrequenzquelle vorgesehen.In a first embodiment, for feeding the first electron accelerator with the radio frequency energy required for operation, a first high frequency source and for feeding the second electron accelerator with the required for the operation of high-frequency energy, a second high frequency source.

In einer alternativen Ausführungsform sind der erste und der zweite Elektronenbeschleuniger aus einer gemeinsamen Hochfrequenzquelle gespeist.In an alternative embodiment, the first and second electron accelerators are fed from a common high frequency source.

In diesem Fall ist eine Hochfrequenzweiche vorgesehen, die zwischen die Hochfrequenzquelle und die Elektronenbeschleuniger geschaltet ist und die je nach gewählter Betriebsart des Therapiegerätes den ersten oder den zweiten Elektronenbeschleuniger mit der von der Hochfrequenzquelle zur Verfügung gestellten Hochfrequenzenergie speist.In this case, a high-frequency switch is provided which is connected between the high-frequency source and the electron accelerator and which, depending on the selected operating mode of the therapy device, feeds the first or the second electron accelerator with the high-frequency energy provided by the high-frequency source.

Der Strahlkopf mit der Beschleunigereinrichtung ist vorteilhafterweise um eine Rotationsachse drehbar ist. So wird sichergestellt, dass das Zielvolumen unter idealen Bedingungen bestrahlbar ist, ohne dass der Patient zwischen zwei Bestrahlungen umgelagert werden muss.The jet head with the accelerator device is advantageously rotatable about an axis of rotation. This ensures that the target volume can be irradiated under ideal conditions without having to relocate the patient between two exposures.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiment described below and with reference to the drawings.

Dabei zeigt:Showing:

1 ein Kombinations-Therapiegerät in einer ersten Ausführungsform, 1 a combination therapy device in a first embodiment,

2 das Kombinations-Therapiegerät in einer zweiten Ausführungsform. 2 the combination therapy device in a second embodiment.

In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche, Bauteile oder Bauteilgruppen mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.In the figures, identical or corresponding areas, components or component groups are identified by the same reference numerals.

Die 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kombinations-Therapiegerät 1 mit einem um eine Rotationsachse R drehbaren Strahlkopf 10. Im Strahlkopf 10 befindet sich ein Röntgenstrahlgerät 100 zur Erzeugung eines Röntgenstrahlfeldes X und eine Elektronenstrahlgerät 200 zur Erzeugung eines Elektronenstrahlfeldes E.The 1 schematically shows a combination therapy device according to the invention 1 with a rotatable about a rotation axis R beam head 10 , In the jet head 10 there is an X-ray device 100 for generating an X-ray field X and an electron beam device 200 for generating an electron beam field E.

Mit Hilfe der Einrichtungen 100, 200 und der mit ihnen erzeugbaren Strahlfelder E, X ist ein Zielvolumen 310, bspw. ein Tumor eines Patienten 300, bestrahlbar. Der Patient 300 bzw. das Zielvolumen 310 wird derart positioniert, dass das Zielvolumen 310 in einem Arbeitsbereich A des Therapiegerätes 1 liegt, welches von den Strahlfeldern E, R abdeckbar ist.With the help of the facilities 100 . 200 and the beam fields E, X which can be generated with them are a target volume 310 , eg a tumor of a patient 300 , can be irradiated. The patient 300 or the target volume 310 is positioned so that the target volume 310 in a work area A of the therapy device 1 which can be covered by the beam fields E, R.

Die Rotationsachse R des Strahlkopfes 10 steht im hier gezeigten Beispiel senkrecht auf der Papierebene. Das Zielvolumen 310 kann bspw. so positioniert werden, dass die Rotationsachse R das Zielvolumen schneidet.The rotation axis R of the jet head 10 is in the example shown here perpendicular to the paper plane. The target volume 310 For example, it can be positioned so that the axis of rotation R intersects the target volume.

Im Röntgenstrahlgerät 100 wird in an sich bekannter Weise durch Bestrahlung eines Targets 110 mit einem Elektronenstrahl 120 Röntgenstrahlung erzeugt. Die hierzu benötigten hochenergetischen Elektronen werden einer Elektronenkanone 130 entnommen und mit Hilfe eines Linearbeschleunigers 140, der mehrere Kavitäten 141-144 aufweist, auf die benötigte Energie, bspw. 6 MeV, beschleunigt. Der im Beschleuniger 140 erzeugte Elektronenstrahl 120 verlässt den Beschleuniger durch ein Vakuumfenster 150. Im Target 110 werden die Elektronen des Elektronenstrahls 120 abgebremst, wobei die zu erzeugende Röntgenstrahlung X entsteht. Die Röntgenstrahlung bzw. deren Zentralstrahl X₀ verlässt das Target im Wesentlichen in der Ausbreitungsrichtung des Elektronenstrahls 120.In the X-ray machine 100 is in a conventional manner by irradiation of a target 110 with an electron beam 120 X-ray generated. The high-energy electrons required for this purpose become an electron gun 130 taken and with the help of a linear accelerator 140 , the several cavities 141-144 has, accelerates to the required energy, eg. 6 MeV. The one in the accelerator 140 generated electron beam 120 leaves the accelerator through a vacuum window 150 , In the target 110 become the electrons of the electron beam 120 decelerated, wherein the generated X-ray X is formed. The X-radiation or its central ray X ₀ leaves the target substantially in the propagation direction of the electron beam 120 ,

Zwischen dem Zielvolumen 310 und dem Target 110 ist zur Strahlformung des Röntgenstrahls X bzw. zur Anpassung des Röntgenstrahlfeldes X an die Form des Zielvolumens 310 ein Kollimator 160 vorgesehen. Dieser kann in den von den Pfeilen 161, 162 angedeuteten Richtungen verschoben werden. Der Kollimator 160 kann bspw. als Multi-Leaf-Kollimator ausgebildet sein, dessen Lamellen in Richtung der Pfeile 161, 162 verschiebbar sind. Mit einem solchen Multi-Leaf-Kollimator 160 ist eine vergleichsweise detaillierte Strahlfeldanpassung möglich.Between the target volume 310 and the target 110 is for beam shaping of the X-ray X or for adaptation of the X-ray field X to the shape of the target volume 310 a collimator 160 intended. This can be in the of the arrows 161 . 162 indicated directions are shifted. The collimator 160 may, for example, be designed as a multi-leaf collimator whose lamellae in the direction of the arrows 161 . 162 are displaceable. With such a multi-leaf collimator 160 is a comparatively detailed beam field adaptation possible.

Das Elektronenstrahlgerät 200 weist ebenfalls eine Elektronenquelle 230 in Form einer Elektronenkanone sowie einen Linear-Elektronenbeschleuniger 240 mit mehreren Kavitäten 241–249 auf. Die Elektronen aus der Elektronenquelle 230 werden mit dem Elektronenbeschleuniger 240 in bekannter Weise beschleunigt und damit auf eine Energie von bspw. 20 MeV gebracht. Diese Energie reicht aus, um ein Zielvolumen in einer für eine Strahlentherapie typischen Tiefe in einer Größenordnung mehrerer cm im Gewebe zu erreichen.The electron beam device 200 also has an electron source 230 in the form of an electron gun and a linear electron accelerator 240 with several cavities 241 - 249 on. The electrons from the electron source 230 be with the electron accelerator 240 Accelerated in a known manner and thus brought to an energy of, for example, 20 MeV. This energy is sufficient to reach a target volume in a typical radiotherapy depth on the order of several cm in the tissue.

Der im Beschleuniger 240 erzeugte Elektronenstrahl 220 verlässt den Beschleuniger durch ein Vakuumfenster 250 und bildet so das Elektronenstrahlfeld E. Das Elektronenstrahlfeld E besteht in diesem Fall also nur aus dem den Beschleuniger 240 verlassenden Elektronenstrahl 220.The one in the accelerator 240 generated electron beam 220 leaves the accelerator through a vacuum window 250 and thus forms the electron beam field E. The electron beam field E consists in this case only of the accelerator 240 leaving electron beam 220 ,

Im Betriebszustand ist das Elektronenstrahlfeld E auf das Zielvolumen 310, d. h. auf den Tumor, ausgerichtet. Zwischen dem Vakuumfenster 250 und dem Zielvolumen 310 kann eine Einrichtung 260 vorgesehen sein, mit der der Elektronenstrahl 220 gezielt ablenkbar ist, so dass auch ein Zielvolumen 310 komplett bestrahlt werden kann, dessen Ausmaße größer sind, als der Durchmesser bzw. der Querschnitt des Elektronenstrahls 220. Mit anderen Worten ist der effektive Durchmesser bzw. der Querschnitt des Elektronenstrahlfeldes E mit Hilfe entsprechender Mittel gegenüber dem Durchmesser des den Beschleuniger 240 verlassenden Elektronenstrahls 220 vergrößerbar. Die Einrichtung 260 kann bspw. eingerichtet sein, um ein elektrisches und/oder magnetisches Feld zu erzeugen, mit dem der Strahl 220 in einer oder zwei Richtungen senkrecht zur Strahlrichtung ablenkbar ist. Hierzu ist eine Steuervorrichtung 400 vorgesehen, die mit der Ablenkeinrichtung 260 verbunden ist (nicht dargestellt) und bspw. unter Ausnutzung eines Bestrahlungsplans die Ablenkeinrichtung 260 derart ansteuert, dass der Elektronenstrahl 220 so abgelenkt wird, dass das Zielvolumen 310 während einer Bestrahlungsphase, d. h. in einer bestimmten Position des Strahlkopfes 10, weitestgehend vollständig bestrahlt wird. Der Querschnitt des Elektronenstrahlfeldes E entspricht dann nicht mehr nur dem Querschnitt des Elektronenstrahls 220, sondern vielmehr dem Bereich, der mit dem Elektronenstrahl 220 mit Hilfe der Ablenkeinrichtung 260 abtastbar bzw. scanbar ist.In the operating state, the electron beam field E is on the target volume 310 , ie on the tumor, aligned. Between the vacuum window 250 and the target volume 310 can be a device 260 be provided with the electron beam 220 is specifically distractible, so that too a target volume 310 can be completely irradiated, whose dimensions are greater than the diameter or the cross section of the electron beam 220 , In other words, the effective diameter or the cross section of the electron beam field E by means of appropriate means relative to the diameter of the accelerator 240 leaving the electron beam 220 enlargeable. The device 260 For example, it may be arranged to generate an electric and / or magnetic field with which the beam 220 is deflectable in one or two directions perpendicular to the beam direction. For this purpose, a control device 400 provided with the deflector 260 is connected (not shown) and, for example, using a radiation plan, the deflection 260 such that the electron beam 220 so distracted that the target volume 310 during an irradiation phase, ie in a specific position of the jet head 10 , as far as possible completely irradiated. The cross section of the electron beam field E then no longer corresponds only to the cross section of the electron beam 220 but rather the area covered with the electron beam 220 with the help of the deflection device 260 can be scanned or scanned.

Im in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, das Röntgenstrahlgerät 100 und das Elektronenstrahlgerät 200 abwechselnd, d. h. nicht gleichzeitig zu verwenden. Die Speisung der beiden Beschleuniger 140, 240 mit der zur Beschleunigung der Elektronen benötigten Hochfrequenzenergie ist daher mit einer einzelnen, gemeinsam genutzten Hochfrequenzquelle 11 möglich, die von der Steuervorrichtung 400 je nach gewünschter Betriebsart des Therapiegerätes angesteuert wird. Hierzu ist zwischen die HF-Quelle 11 und die beiden Elektronenbeschleuniger 140, 240 eine Hochfrequenzweiche 12 geschaltet, die ebenfalls angesteuert von der Steuervorrichtung 400 den Elektronenbeschleuniger 140 der Röntgenstrahlvorrichtung 100 oder den Elektronenbeschleuniger 240 der Elektronenstrahlvorrichtung 200 mit der von der HF-Quelle 11 zur Verfügung gestellten Hochfrequenzenergie speist. Hierzu sind die Quelle 11 mit der Weiche 12 sowie die Weiche 12 mit den Beschleunigern 140, 240 über Mikrowellen-Hohlleiter 13 verbunden.I'm in the 1 illustrated embodiment is provided, the X-ray device 100 and the electron beam device 200 alternately, ie not to use at the same time. The feeding of the two accelerators 140 . 240 with the high frequency energy needed to accelerate the electrons is therefore with a single, shared high frequency source 11 possible by the control device 400 is controlled depending on the desired mode of operation of the therapy device. This is between the RF source 11 and the two electron accelerators 140 . 240 a high frequency crossover 12 switched, which is also controlled by the control device 400 the electron accelerator 140 the X-ray device 100 or the electron accelerator 240 the electron beam device 200 with that from the RF source 11 provided radio frequency energy feeds. These are the source 11 with the switch 12 as well as the switch 12 with the accelerators 140 . 240 via microwave waveguide 13 connected.

Die HF-Quelle 11 kann bspw. als Magnetron oder als Klystron ausgebildet sein.The RF source 11 may be formed, for example, as a magnetron or as a klystron.

In einer alternativen, in der 2 dargestellten Ausgestaltung ist es möglich, das Röntgenstrahlgerät 100 und das Elektronenstrahlgerät 200 gleichzeitig zu betreiben. In diesem Fall werden zwei separate HF-Quellen 11, 11' benötigt, wobei jedoch auf die Weiche 12 verzichtet werden kann. Die HF-Quellen 11, 11' sind im Wesentlichen direkt über Mikrowellen-Hohlleiter 13, 13' mit den Beschleunigern 140, 240 verbunden. In der 2 sind der Übersichtlichkeit wegen nur die übergeordneten Komponenten des Therapiegerätes mit Bezugszeichen versehen.In an alternative, in the 2 illustrated embodiment, it is possible, the X-ray device 100 and the electron beam device 200 to operate simultaneously. In this case, two separate RF sources 11 . 11 ' needed, but with the switch 12 can be waived. The HF sources 11 . 11 ' are essentially directly via microwave waveguides 13 . 13 ' with the accelerators 140 . 240 connected. In the 2 For clarity, only the parent components of the therapy device provided with reference numerals.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist zumindest einer der Beschleuniger nicht wie in den 1 und 2 radial ausgerichtet, sondern axial, d. h. im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse R des Therapiegerätes. In diesem Fall werden zusätzliche Mittel benötigt, mit denen der jeweils erzeugte Strahl auf das Zielvolumen ablenkbar ist. Derartige Mittel sind bekannt. Bspw. im Falle der Elektronenstrahleinrichtung könnte eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes verwendet werden, mit dem die den Beschleuniger verlassenden Elektronen von ihrer ursprünglichen Flugbahn ablenkbar sind.In one embodiment, not shown, at least one of the accelerators is not as in the 1 and 2 radially aligned, but axially, ie substantially parallel to the axis of rotation R of the therapy device. In this case, additional means are needed with which the beam generated in each case can be deflected to the target volume. Such means are known. For example. In the case of the electron beam device, a device for generating a magnetic field could be used with which the electrons leaving the accelerator can be deflected from their original trajectory.

Claims

Therapy device ( 1 ) with a combined accelerator device, with which either an X-ray field (X) and / or an electron beam field (E) can be generated, wherein the accelerator device in a jet head ( 10 ) of the therapy device ( 1 ) and wherein the beam field respectively generated in the operating state to a work area (A) of the therapy device ( 1 ), characterized in that the accelerator device is an X-ray device ( 100 ) for generating the X-ray field (X) and an electron beam device ( 200 ) for generating the electron beam field (E).

Therapy device according to claim 1, characterized in that the X-ray device ( 100 ) a first electron source ( 130 ), in particular an electron gun, a first electron accelerator ( 140 ) as well as a target ( 110 ), wherein in the operating state of the first electron source ( 130 ) removable electrons with the first electron accelerator ( 140 ) and the first electron beam ( 120 ) on the target ( 110 ), so that from the target ( 110 ) emits an X-ray radiation forming the X-ray field (X).

Therapy device according to claim 2, characterized in that the X-ray device ( 100 ) an adjustable collimator ( 160 ) located between the target ( 110 ) and the work area (A) is arranged.

Therapy device according to one of the preceding claims, characterized in that the electron beam device ( 200 ) a second electron source ( 230 ), in particular an electron gun, and a second electron accelerator ( 240 ), wherein in the operating state of the second electron source ( 230 ) removable electrons with the second electron accelerator ( 240 ) and wherein the second electron beam ( 220 ) forms the electron beam field (E).

Therapy device according to claim 4, characterized in that the electron beam device ( 200 ) a deflection device ( 260 ), with which the electron beam ( 220 ) is selectively deflected, so that an effective electron beam field (E) can be generated, whose cross section is greater than the cross section of the electron beam ( 220 ).

Therapy device according to one of claims 2 or 3 and one of claims 4 or 5, characterized in that for feeding the first electron accelerator ( 140 ) with the radio frequency energy required for operation, a first radio frequency source ( 11 ) and for supplying the second electron accelerator ( 240 ) with the radio frequency energy required for operation, a second radio frequency source ( 11 ' ) are provided.

Therapy device according to one of claims 2 or 3 and one of claims 4 or 5, characterized in that the first ( 140 ) and the second electron accelerator ( 240 ) from a common radio frequency source ( 11 ) are fed.

Therapy device according to claim 7, characterized in that a high-frequency crossover ( 12 ) provided between the radio frequency source ( 11 ) and the electron accelerators ( 140 . 240 ) is switched and depending on the selected operating mode of the therapy device ( 1 ) the first ( 140 ) or the second electron accelerator ( 240 ) with the radio frequency source ( 11 ) provides high frequency energy.

Therapy device according to one of the preceding claims, characterized in that the jet head ( 10 ) is rotatable with the accelerator device about an axis of rotation (R).

Therapy device according to one of the preceding claims, characterized in that the X-ray device ( 100 ) is radially aligned.

Therapy device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the electron beam device ( 200 ) is radially aligned.