Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs
1.The invention relates to a device according to the preamble of the claim
1.
In der Medizin wird die einem Patienten verabreichte, von einer radioaktiven Quelle
oder von einem Synchrotron ausgehende Strahlung mit Dosimetern gemessen. Diese
Geräte nutzen unterschiedliche physikalische Effekte, um die in einem Testvolumen
absorbierte Dosis in eine direkt meßbare Größe umzuwandeln, so zum Beispiel Ther
moluminiszens, Ionisation oder Szintillation.In medicine, that given to a patient is from a radioactive source
or radiation emitted by a synchrotron is measured with dosimeters. This
Devices use different physical effects to create a test volume
convert absorbed dose into a directly measurable size, for example Ther
moluminiszens, ionization or scintillation.
Die verschiedenen existierenden Dosimeter haben diverse Nachteile. Thermolumi
niszensdetektoren können erst nach beendeter Messung ausgelesen werden, erlauben
es also nicht, als Meß- und Regeleinheit verwandt zu werden. Ionisationsdetekto
ren müssen mit hohen elektrischen Spannungen betrieben werden. Dies kann zu ei
ner Gefährdung des Patienten führen und bedingt einen hohen Schutzaufwand. Beide
zuvor genannten Methoden verändern durch ihre nicht-körperäquivalenten sensitiven
Volumen (Meßköpfe) das zu messende Feld. Zudem ist ihr Meßvolumen - und damit
ihre Ortsauflösung - in der Größenordnung von cm3. Eine weitere existierende Meß
technik beruht auf Meßvolumen, in denen Strahlung beim Durchgang Licht erzeugt
(Szintillatoren). Dieses Licht wird von einem Photomultiplier, der direkt oder durch
einen Lichtleiter mit dem Szintillator verbunden ist, in einen elektrischen Strom umge
wandelt. Diese Technik ist durch den Einsatz von Photomultipliern und sehr exakten
Amperemeter teuer. Sollen mehrere Dosismessungen parallel ausgeführt werden, so
kann ein Vielkanalphotomultiplier benutzt werden. Weiterhin ist jedoch ein Ampereme
ter pro auszulesendem Kanal notwendig. Außerdem treten in Vielkanalphotomultipli
ern Übersprecheffekte zwischen benachbarten Kanälen auf.The various existing dosimeters have various disadvantages. Thermoluminescence detectors can only be read out after the measurement has ended, so they do not allow them to be used as measuring and control units. Ionization detectors must be operated with high electrical voltages. This can lead to a risk to the patient and requires a high level of protection. Both of the aforementioned methods change the field to be measured due to their non-body-equivalent sensitive volumes (measuring heads). In addition, their measurement volume - and thus their spatial resolution - is of the order of cm 3 . Another existing measurement technology is based on measurement volumes in which radiation generates light as it passes through (scintillators). This light is converted into an electrical current by a photomultiplier, which is connected to the scintillator directly or through an optical fiber. This technique is expensive due to the use of photomultipliers and very precise ammeters. If several dose measurements are to be carried out in parallel, a multi-channel photomultiplier can be used. However, one ampere per channel to be read is still necessary. In addition, cross-talk effects occur between adjacent channels in multi-channel photomultipliers.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die Mithilfe von Szintilla
toren parallel, d. h. gleichzeitig, an verschiedenen Stellen Dosen messen kann.The object of the invention is to provide a device using Szintilla
parallel goals, d. H. can measure doses at different points at the same time.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a device with the features of claim 1.
Dosimetrie mit Szintillatoren hat den Vorteil, durch die Körperäquivalenz des Absor
bermaterials für weite Bereiche der medizinisch genutzten Elektronen- und Photonener
gien die Dosisverteilung bei einer Messung nicht zu verändern. Szintillatoren können
in Echtzeit ausgelesen werden und sind damit auch in der Bestrahlungssteuerung ein
setzbar. Am Meßvolumen, dem Szintillator, liegen keine elektrischen Spannungen an.
Es kann daher gefahrlos am (oder sogar im) Patienten eingesetzt werden. Das im Szin
tillator entstehende Signal kann über Lichtleiter vom Meßvolumen zur Ausleseeinheit
transportiert werden. Diese Lichtleiter können problemlos mehrere 10 Meter lang sein.
Besteht die Ausleseeinheit aus einem Bildverstärker und einer CCD, so können meh
rere Kanäle (typischerweise 10-100) parallel ausgelesen werden. Die Meßwerte der
einzelnen Kanäle können von einem Computer ausgelesen und direkt weiterverarbeitet
werden. Bei dieser Ausleseeinheit sind - aufgrund ihrer Ortsauflösung - die einzelnen
Kanäle eines Vielkanal-Dosimeters deutlich voneinander getrennt. Übersprechen zwi
schen verschiedenen Kanälen findet nur in geringerem Rahmen als z. B. bei Vielkanal-Photo
multipliern statt. Zudem sind die Ursachen des restlichen Übersprechens bekannt
und verstanden. Es kann in Echtzeit in der Computerauslese korrigiert werden. Zudem
ist ein solches System einfach und unkompliziert in der Handhabung. Die pro zu mes
sendem Kanal entstehenden Kosten sind geringer als bei anderen Systemen.Dosimetry with scintillators has the advantage of the body equivalence of the absorber
materials for wide areas of medical electron and photon donors
did not change the dose distribution during a measurement. Scintillators can
can be read out in real time and are therefore also part of the radiation control
settable. There are no electrical voltages at the measuring volume, the scintillator.
It can therefore be used safely on (or even in) the patient. That in the Szin
The resulting signal can be sent from the measuring volume to the readout unit via fiber optics
be transported. These light guides can easily be several 10 meters long.
If the read-out unit consists of an image intensifier and a CCD, meh
Other channels (typically 10-100) can be read out in parallel. The measured values of the
Individual channels can be read out by a computer and processed directly
will. With this readout unit - due to their spatial resolution - the individual ones
Channels of a multichannel dosimeter clearly separated from each other. Crosstalk between
The various channels only take place to a lesser extent than e.g. B. with multi-channel photo
multiply instead of. The causes of the remaining crosstalk are also known
and understood. It can be corrected in real time in the computer readout. In addition
such a system is simple and uncomplicated to use. The pro to mes
The costs associated with the channel are lower than with other systems.
BeispielbeschreibungExample description
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und wird im
folgenden näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 ein Aufbauschema des Vielkanaldosi
meters, Fig. 2 eine Zeichnung der Maske und Fig. 3 eine Funktionsskizze eines Fa
sertapers.An embodiment of the invention is shown in the figures and is described in more detail below. It shows Fig. 1 shows a construction scheme of the Vielkanaldosi meters, Fig. 2 is a drawing of the mask and FIG. 3 is a functional diagram of a Fa sertapers.
80 Szintillatoren a werden als Meßvolumen eingesetzt. Das in ihnen erzeugte Licht
wird über je eine lichtleitende Faser b zur Ausleseeinheit transportiert. Szintillator und
Lichtleiter sind durch eine lichtundurchlässige Ummantelung gegen Umgebungslicht
abgeschirmt. Eine Maske c hat eine Bohrung für jeden einkommenden Lichtleiter. Der
Lichtleiter wird in der Maske verklebt. Die Maske wird inklusive aller Lichtleiter po
liert und kann dadurch plan auf einem Bildverstärker d aufliegen. Dieser verstärkt das
aus den Fasern stammende Lichtsignal um einen regelbaren Faktor bis zu 10 000. Das
Licht des Bildverstärkers wird mit einem Faser-Taper1 e unter Erhaltung der relativen
Ortsauflösung auf eine CCD f geleitet. Diese integriert das Lichtsignal über typischer
weise 20 Millisekunden auf und gibt es als Videosignal aus. Bildverstärker, Fasertaper
und CCD sowie ihre Steuer- und Ausleseelektronik befinden sich in einem lichtdicht
abgeschlossenen Gehäuse. Ein Teil einer Gehäusewand ist durch die oben erwähnte
Maske ersetzt. Eine andere Gehäusewand hat Durchführungen für die Versorgungs- und
Steuerspannungen sowie für das Videosignal. Dieses Videosignal wird über ein Koaxi
alkabel auf einen mit einer Bildverarbeitungskarte ausgestatteten Computer g geleitet.
Das Videosignal wird von der Bildverarbeitungskarte in Echtzeit digitalisiert und steht
somit im Computer zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung. In dieser Verarbeitung
kann das Signal zum Beispiel zur Verbesserung der Meßgenauigkeit über einen länge
ren Zeitraum (typischerweise einige Minuten) integriert werden, es kann auf eventuell
verbleibene Übersprecher zwischen den Kanälen korrigiert werden, es kann gespeichert
oder visuell aufgearbeitet werden.80 scintillators a are used as the measuring volume. The light generated in them is transported to the readout unit via a light-guiding fiber b. The scintillator and light guide are shielded from ambient light by an opaque sheathing. A mask c has a hole for each incoming light guide. The light guide is glued in the mask. The mask, including all light guides, is polished and can therefore lie flat on an image intensifier d. This amplifies the light signal originating from the fibers by a controllable factor of up to 10,000. The light from the image intensifier is conducted to a CCD f with a fiber taper 1 e while maintaining the relative spatial resolution. This integrates the light signal over typically 20 milliseconds and outputs it as a video signal. Image intensifiers, fiber tapers and CCDs as well as their control and readout electronics are located in a light-tight sealed housing. Part of a housing wall is replaced by the mask mentioned above. Another housing wall has bushings for the supply and control voltages as well as for the video signal. This video signal is passed via a coaxial cable to a computer equipped with an image processing card. The video signal is digitized in real time by the image processing card and is therefore available in the computer for further processing. In this processing, the signal can, for example, be integrated over a longer period of time (typically a few minutes) to improve the measuring accuracy, it can be corrected for any remaining cross-talkers between the channels, it can be stored or processed visually.
In einer nicht dargestellten Ausführung wird die einstellbare Verstärkung des Bild
verstärkers automatisch als Funktion des maximalen einfallenden Lichtsignales vom
Computer gesteuert.In an embodiment, not shown, the adjustable gain of the picture
amplifier automatically as a function of the maximum incident light signal from
Computer controlled.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung wird die Verstärkung des Bild
verstärkers überwacht. Dies geschieht, indem ein konstantes Lichtsignal über einen
nicht mit einem Szintillator gekoppelten Lichtleiter auf den Bildverstärker gegeben
und ausgelesen wird.In a further embodiment, not shown, the image is amplified
amplifier monitors. This is done by a constant light signal over a
not put a light guide coupled to a scintillator on the image intensifier
and is read out.
1Bei einem Faser-Taper handelt es sich um einen konischen Lichtleiter, der aus einer Vielzahl von
wenige Mikrometer dünnen lichtleitenden Fasern besteht. Diese Fasern verändern allesamt ihren Durch
messer. Dadurch wird eine Bildverkleinerung (oder -vergrößerung) unter Beibehaltung aller Proportio
nen erreicht. 1 A fiber taper is a conical light guide that consists of a large number of light guide fibers that are a few micrometers thin. These fibers all change their diameter. This results in an image reduction (or enlargement) while maintaining all proportions.