Die Protonentherapie, insbesondere für die Behandlung von Krebserkrankungen, gewinnt mehr und mehr an Bedeutung, da sie gegenüber der weit verbreiteten Photonen-Bestrahlungstherapie gewichtige Vorteile mit sich bringt.

Anlagen zur Durchfuhrung der Protonentherapie sind wohl seit Mitte der Fünfziger Jahre in den USA bekannt, trotzdem werden bis heute derartige Therapien nur an wenigen Zentren, wie ins- besondere an Forschungsanstalten, weltweit durchgefuhrt. Dies einerseits aufgrund der nach wie vor teuren Protonenbeschleuni- gungsanlagen, welche notwendig sind, und andererseits auch auf- grund der voluminösen und komplizierten Protonentherapieanla- gen, welche für die Durchführung einer effizienten und sicheren Therapie notwendig sind. Die erste und einzige rein spitalba- sierende Protonentherapieanlage steht im Loma Linda University Medical Center in Kalifornien, USA. Weitere Anlagen sind in der Phase der Inbetriebnahme in Boston (USA) und Kashiwa (Japan).

Im Gegensatz zu der erwahnten Anlage am Loma Linda University Medical Center, wo die Protonentherapie mittels einer sogenann- ten scattering-Technik durchgeführt wird, wurde am Paul Scher- rer Institut in Würenlingen, Schweiz, eine Protonentherapiean- lage entwickelt, welche die sogenannte spot-scanning-Technik verwendet. In diesem Zusammenhang sei verwiesen auf einen Arti-

kel von Eros Pedroni et al., Med. Phys. 22 (1), Januar 1995, Seiten 37-53, mit dem Titel"The 200-MeV proton therapy pro- ject at the Paul Scherrer Institute : Conceptual design and practical realization."In diesem Artikel wird auf das grund- satzliche Prinzip der erwahnten spot-scanning-Technik hingewie- sen sowie eine Anlage beschrieben mit der Bezeichnung"gantry", mittels welcher Anlage seit ca. 3 Jahren Protonentherapien an Patienten durchgefuhrt werden, fur die Behandlung von Krebser- krankungen. Obwohl die Anlage am Paul Scherrer Institut durch die Verwendung der sogenannten spot-scanning-Technik gegenüber der Anlage am Loma Linda University Medical Center in ihren au- sseren Dimensionen reduziert werden konnte, weist diese Anlage nach wie vor einen Durchmesser von ca. 4 m auf, und zudem ist die Zugänglichkeit zum Patienten wahrend der Behandlung unbe- friedigend. Auf eine detaillierte Beschreibung der Anlage am Paul Scherrer Institut kann unter Hinweis der obenerwähnten Li- teratur verzichtet werden, indem diese Literaturstelle integra- ler Bestandteil der vorliegenden Patentanmeldung ist.

Die bevorzugte Position eines Patienten ist liegend, um eine Deformation der Organe bei der Behandlung zu vermeiden. Somit muss eine allseitig zugängliche und den ganzen Bereich eines menschlichen Körpers umfassende Therapie möglich sein, weshalb in der Regel bekannte Protonentherapieanlagen, wie auch dieje- nige beim Paul Scherrer Institut, so ausgelegt sind, dass das ganze Protonenstrahlfuhrungsgehause um 360° um den sogenannten Patiententisch herum um eine Zentralachse drehbar ist, womit die Anlage einen Durchmesser von 4 bis 12 Metern messen kann.

Insbesondere bei einer Behandlung eines Patienten von unten muss die Protonenstrahlführung unter den Patiententisch geführt werden resp. wird der Patiententisch auf eine Position angeho-

ben, welche um einige Meter tuber dem eigentlichen Arbeitsboden- niveau zu liegen kommt. Die damit verbundenen Nachteile können insbesondere ebenfalls der obenerwahnten Literaturstelle auf Seite 49 unter Kapitel IV, D4, entnommen werden, wo auf die Problematik dieses Anhebens des Patiententisches hingewiesen wird. Diese Positionierung ist kritisch und bedarf im Falle ei- ner Panne der Anlage wahrend der Behandlung einer speziellen Kraneinrichtung, um den Patienten bergen bzw. betreuen zu kön- nen. Wohl kann dieser Nachteil insofern gemindert werden, indem im Boden unter dem Patiententisch ein relativ tiefer Schacht angeordnet wird, doch ergibt sich damit die Gefahr von Unfal- len, indem beispielsweise die einen Patienten betreuende Person in diesen Schacht abstürzen kann.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Massnah- men vorzuschlagen, mittels welchen eine Protonentherapie in ih- rem Betrieb vereinfacht und sicherer gemacht werden kann und vorzugsweise in ihren ausseren Dimensionen reduziert werden kann.

Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe mittels einer Pro- tonentherapieanlage gemass dem Wortlaut insbesondere nach An- spruch 1 gelöst, sowie mittels einer Verwendung der Anlage zur Protonentherapie gemass dem Wortlaut nach Anspruch 11.

Erfindungsgemass wird vorgeschlagen, dass eine Protonenstrahl- fuhrungs-und-steuerungseinrichtung bzw. ein in der Behand- lungsanordnung angeordnetes Protonenstrahlfuhrungsgehause ent- gegen dem in der Literatur beschriebenen"gantry"im Paul Sche- rer Institut nicht um volle 360° um einen Patiententisch herum rotiert werden kann, sondern dass die Rotationsbewegung auf ca.

270° beschrankt wird. Dabei erfolgt die Rotation im wesentli-

chen um eine horizontale Drehachse, in welcher Drehachse in der Regel in Ausgangsposition ein steuerbar bewegbarer Patienten- tisch angeordnet ist. Durch diese Begrenzung auf 270° ergibt sich somit ein Bereich, durch welchen hindurch die Strahl- fuhrungs-und-steuerungseinrichtung nicht bewegbar ist, in welchem Bereich einerseits der Patiententisch frei bewegbar ist und zudem der Patiententisch jederzeit frei zugänglich ist.

Speziell diese Zuganglichkeit zum Patiententisch stellt eine wesentliche Verbesserung der vorliegenden Erfindung dar, indem jederzeit Betreuungspersonen gefahrlos und unbehindert zum Pa- tienten gelangen können.

Durch die bevorzugte Anordnung der Protonenstrahlfuhrungs-und -steuereinrichtung derart, dass sie aus der Horizontalebene, welche in etwa durch die Drehachse verläuft, sowohl aufwarts wie nach unten um ca. 135° um die Drehachse bzw. von-90° bis +180° von der Vertikalen rotierbar ist, ist somit der Patien- tentisch von der gegenüberliegenden Seite frei zuganglich. So- mit ist der Patiententisch innerhalb der erwahnten Horizontale- bene oder einer Horizontalebene, welche nahe dieser parallel verlaufend ausgebildet ist, frei bewegbar, wie insbesondere um mind. 180° rotierbar um eine Achse, welche in etwa durch das Isozentrum der Protonenstrahlbehandlungsanlage verlauft. Das Isozentrum wird gebildet einerseits durch den von der Protonen- strahlfuhrungs-und-steuerungseinrichtung austretenden Proto- nenstrahl und andererseits durch die Drehachse, um welche diese Einrichtung rotierbar ist.

Durch diese erfindungsgemasse Anordnung ist einerseits, wie be- reits erwahnt, der Patiententisch jederzeit frei zuganglich und zum anderen ist trotzdem eine allseitige Behandlung eines Pati- enten möglich, indem einerseits eine Behandlung von oben und

von unten gewahrleistet ist, wie auch die Behandlung von beiden Seiten durch die Rotation des Patiententisches um 180°.

Bevorzugte Ausführungsvarianten der erfindungsgemassen Anord- nung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.

Verwendungen der erfindungsgemassen Anordnung sind in den An- sprüchen 11 ff charakterisiert.

Für das bessere Verständnis der Erfindung wird nun eine erfin- dungsgemasse Protonenstrahl-Behandlungsanlage beispielsweise anhand der Fig. 1-3 naher erlautert.

Dabei zeigen : Fig. 1 schematisch in Perspektive eine Protonenstrahl- behandlungsanlage bei seitlicher Behandlung eines Patienten, Fig. 2 die Anlage aus Fig. 1 bei Behandlung eines Patienten von oben, und Fig. 3 die Anlage aus Fig. 1 bei Behandlung eines Patienten von unten.

In Fig. 1 ist schematisch und vereinfacht eine Anlage 1 zum Be- handeln eines Patienten mittels Protonenstrahltherapie darge- stellt. Dabei wird der Protonenstrahl 3 mittels Quadrupolen 5 und Magneten 7 zur eigentlichen endstandigen Protonenstrahlfuh- rungs-und-steuereinrichtung 9 gefuhrt. Frontseitig an diese Fuhrungs-und Steuereinrichtung 9 angeordnet ist ein Austritts- fenster 11 bzw. eine sogenannte"nozzle", durch welches hin- durch der Protonenstrahl auf den Patienten gerichtet austritt.

Durch eine zusätzliche Ablenkungsmagnetanordnung 6, auch ge-

nannt"sweeper magnet", kann der Protonenstrahl in horizontaler Richtung innerhalb eines engbegrenzten Winkels abgelenkt wer- den. Am gleichen Ort ist auch ein zweiter"sweeper magnet"in- den Zeichnungen dargestellt, welcher als Option für eine zweite schnelle, aber durch den Spalt des 90°-Magneten begrenzte ma- gnetische Bewegung des Strahles wahlweise benutzt werden kann.

Ebenfalls im Bereich des Austrittsfensters 11 angeordnet und in Fig. 1 nicht erkennbar, ist eine Eindringtiefenverstellvorrich- tung oder auch genannt"range shifter", mittels welcher die Eindringtiefe des Protonenstrahls in den Körper eines Patienten eingestellt werden kann. Grundsätzlich sei erneut an dieser Stelle auf die eingangs erwahnte Literatur von Pedroni et al. verwiesen, in welcher die grundsatzliche Funktionsweise einer Protonenstrahltherapieanlage wie der sog."gantry"am Paul Scherrer Institut beschrieben ist.

Weiter in Fig. 1 erkennbar ist eine Führungsschiene 13, an wel- cher um eine zentrale Rotationsachse bewegbar die Protonen- strahlfuhrungs-und-steuereinrichtung 9 angeordnet ist. Durch seitliche Abschirmungsführungen 15 hindurch ragend bewegt sich dabei das Austrittsfenster 11 in einer schlitzartige Oeffnung 17 beim Bewegen der Fuhrungs-und Steuerungseinrichtung (9) entlang der Halterung 13.

In einer Horizontalebene liegend in etwa verlaufend durch die Drehachse der Strahlfuhrungs-und-steuerungseinrichtung ist ein Patiententisch 21 angeordnet. Dieser ist um eine Drehachse und auf einer Halterung 23 entlang einer Führung 24 bewegbar, wobei diese Fuhrung auf einer Arbeitsplattform 25 angeordnet ist. Die Rotation des Patiententisches 21 erfolgt dabei vor- zugsweise um eine Rotationsachse, welche in etwa durch den kopfseitigen Bereich 27 des Patiententisches 21 verlauft, und

welche Rotationsachse weitgehendst durch den Bereich des sog.

Isozentrums der Anlage verlauft. Selbstverstandlich kann die Horizontalebene, in welcher der Patiententisch 21 angeordnet ist, auch beabstandet parallel oberhalb oder unterhalb der Ho- rizontalebene verlaufen, durch welche die Drehachse der Strahl- fuhrungs-und-steuerungseinrichtung 9 verlauft. Jedoch soll dieser Abstand derart begrenzt sein, dass einerseits eine gute Behandlung von oben und von unten möglich ist und zudem der Pa- tiententisch in angemessener Hoche von der Arbeitsplattform 25 aus durch eine Betreuungsperson erreicht werden kann. Selbst- verstandlich ist es auch möglich, dass der Patiententisch 21 auf der Halterung 23 in der Hoche verstellbar angeordnet ist so- wie in Langs-und Querrichtung des Tisches verschiebbar.

Die Drehbarkeit des Patiententisches sollte mindestens einen Winkel von 180° mit einschliessen, allerdings ist aus Fig. 1 deutlich erkennbar, dass ein wesentlich grösserer Winkel als 180° aus konstruktiven Gründen nicht machbar und im übrigen auch nicht notwendig ist. Gemass einer speziellen Ausfuhrungs- variante ist es zudem auch möglich, den Patiententisch um eine weitere Drehachse rotierbar auszubilden, wie beisielsweise um eine mittig im Tisch verlaufende senkrechte Drehachse. Diese Rotation ist beispielsweise dann notwendig bzw. sinnvoll, wenn ein Patient im Beinbereich zu behandeln ist und somit dieser gegen das Isozentrum der Anlage auszurichten ist, damit mittels Protonenstrahl entsprechend beispielsweise ein Tumor in einem Bein behandelt werden kann.

Entsprechend der Anlage in Fig. 1 zeigt Fig. 2 dieselbe Anlage mit der Strahlfuhrungs-und-steuerungseinrichtung 9 von oben gerichtet angeordnet. Mit anderen Worten erfolgt die Protonen- strahlbehandlung gemass der Anordnung in Fig. 2 von oben, wobei

zusätzlich der Patiententisch in einer gegenüber Fig. 1 veran- derten Position dargestellt ist. Zudem ist in Fig. 2 deutlich erkennbar, dass der Patiententisch in Langsrichtung des Tisches verschiebbar ist.

Schliesslich zeigt Fig. 3 erneut eine weitere Positionierung der Strahlfuhrungs-und-steuerungseinrichtung 9, indem eine Behandlung von unterhalb des Patienten zu erfolgen hat.

Im Vergleich mit der bekannten sog."gantry"Anlage beim Paul Scherrer Institut zeigt sich sofort der wesentliche Vorteil der erfindungsgemass beschriebenen Anlage, indem der Patiententisch beispielsweise fur Behandlungen von unten nicht wesentlich an- gehoben werden muss und somit jederzeit die Zuganglichkeit von einer Betreuungsperson zum Patiententisch gewahrleistet ist.

Dies bringt nicht nur Vorteile für einen zu behandelnden Pati- enten, sondern auch für eine Betreuungsperson, indem in der er- findungsgemäss vorgeschlagenen Anlage keine Unfallgefahr mehr durch Abstürzen in einen Schacht besteht.

Eine weitere Problematik bei bestehenden Protonenbehandlungsan- lagen besteht im Bereich des Austrittsfensters des Protonen- strahlgehauses, im Englischen und im Sprachjargon auch"nozzle" genannt. Im Bereich dieses Austrittsfensters ist bei der ein- gangs beschriebenen Anlage eine Eindringtiefenverstellvorrich- tung oder auch genannt range shifter"angeordnet, mittels wel- cher die Eindringtiefe des Protonenstrahles genauestens gesteu- ert wird, da die fur die Zerstörung eines kranken Organes bzw. eines Tumors notwendige Energie exakt am Ende der Reichweite des Protonenstrahles abgegeben wird.

In der Praxis hat es sich nun gezeigt, dass durch den Luftspalt zwischen dem sogenannten"range shifter"und dem Patienten der

Protonenstrahl gestört wird, womit die Exaktheit der Strahlen- führung zumindest leicht gestört ist.

Aus diesem Grunde wird weiter erfindungsgemass vorgeschlagen, diese Verstelleinrichtung zur Beeinflussung der Reichweite des Protonenstrahles bzw. den sogenannten range shifter"nicht mehr im Bereich des Ausgabefensters bzw. der sogenannten "nozzle"am Protonenstrahlfuhrungsgehause anzuordnen, sondern vorgangig der Eingabe des Protonenstrahles in das Fuhrungsge- hause, in welchem ja bekanntlich der Protonenstrahl in Richtung zum Patienten und zum zu behandelnden sogenannten"spot"ge- fuhrt wird. Unter Bezug auf Fig. 1 bedeutet dies, dass der sog.

, range shifter"nicht mehr im Bereich des Austrittsfenster 11 angeordnet ist, sondern der Behandlungsanordnung 1 vorgeschal- tet, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt und mit dem Bezugs- zeichen 31 versehen.

Allerdings hat das Plazieren des sog."range shifters"vorgan- gig der nachfolgenden Protonenstrahlführung in der Behandlungs- anordnung zur Folge, dass damit gekoppelt ebenfalls die Mag- netanordnungen 7 bzw. die im endstandigen Protonenstrahlfuh- rungs-und-steuerungseinrichtungsgehause 9 angeordnete Magne- tanordnung variierbar sein musse, um eine erhöhte bzw. abge- schwachte Energie des Protonenstrahls derart auszugleichen, dass schlussendlich der Protonenstrahl wiederum an den ge- wunschten Ort in einem Patienten geführt wird. Doch ist dies mit den heute bekannten Prozess-Steuerungen bzw. den bekannten Computer-Steuerungen kein Problem, und andererseits kann durch vereinfachte Konstruktion des Austrittsfensters die eingangs erwahnte Problematik der Exaktheit der Strahlenführung wesent- lich verbessert werden.

Ueblicherweise wird für das notwendige Zerstören der kranken Zellen in einem Organ bzw. in einem menschlichen Körper der Pa- tiententisch in bezug auf das Protonenstrahlführungsgehäuse in diskreten Schritten bewegt, damit mittels des Protonenstrahls punktweise der ganze behandelnde Bereich im Organ bzw. mensch- lichen Körper bestrichen werden kann. Diese Bewegung des Pati- ententisches ist deshalb notwendig, da durch sweeper magnet" und range shifter"lediglich das Bewegen des Protonenstrahles in zwei Richtungen bzw. zweidimensional erfolgen kann, so dass für das raumliche Behandeln eines Bereiches in einem Patienten bzw. für die dritte Dimension der Patiententisch bewegbar aus- gestaltet werden muss. Durch die gewahlte spot-scanning-Technik erfolgt diese Bewegung des Patiententisches nicht kontinuier- lich, sondern wie erwahnt in diskreten Schritten. Dieser dis- krete Bewegungsablauf wird vielfach als nachteilig bzw. störend beurteilt, wie insbesondere von behandelnden Aerzten bzw. von Betreuungspersonen.

Aus diesem Grunde wird gemass einer weiteren erfindungsgemassen Ausführungsvariante der Protonentherapieanlage vorgeschlagen, im Bereich des Austrittsfensters bzw. der sogenannten"nozzle" ein Abdeckungsgehause anzuordnen, innerhalb welchem nicht sichtbar samtliche für die Dosierung und Steuerung bzw. Ab- schirmung notwendigen Einrichtungen und Elemente für das Steu- ern des Protonenstrahls angeordnet sind. Dieses Gehause selbst ist bewegungsmassig mit dem Patiententisch tuber eine Steuerung verbunden, so dass die diskreten Bewegungen des Tisches auch durch dieses Abdeckungsgehäuse ausgeführt werden und für den Patienten eine Relativbewegung in bezug auf das Protonenstrahl- führungsgehäuse nicht stattfindet. Ein weiterer Vorteil des An- ordnens eines derartigen Abdeckungsgehauses liegt darin, dass

jederzeit die relative Lage einer Beruhrungssicherung, welche integral verbunden mit dem Gehause angeordnet sein kann, einen optimalen Schutz gewahrleistet, falls der Patiententisch in be- zug auf das Austrittsfenster bzw. der"nozzle"bewegt werden sollte. Somit kann eine derartige Sicherung für das Unterbre- chen des Protonenstrahls innerhalb Bruchteilen einer Millise- kunde, innerhalb des Gehauses angeordnet werden.

Der Vorteil des Anordnens eines derartigen Abdeckungsgehauses liegt auch darin, dass beispielsweise bei anderen bekannten An- lagen, wie beispielsweise solche verwendend die sog. scatte- ring-Technik, für die Bündelung und Focussierung des Protonen- strahls notwendige Kollimatoren und Kompensatoren an einem der- artigen Gehäuses angeordnet werden können. Durch die gesteuerte Verbindung der Abdeckung mit dem Patiententisch ist in diesem Fall gewahrleistet, dass der Protonenstrahl beim Bewegen des Patiententisches trotzdem immer an die richtige Stelle im Kör- per des Patienten gerichtet bleibt.

Unter Bezug auf Fig. 1 bedeutet dies, dass das schematisch dar- gestellte Gehause 11 des Austrittsfensters nicht fest mit der Protonenstrahlfuhrungs-und-steuereinrichtung 9 verbunden ist, sondern steuerungsmässig entsprechend den Bewegungen des Pati- ententisches ebenfalls bewegbar ist. Ueber eine Steuerung ist es dabei möglich, die Bewegungen des Abdeckgehauses 11 mit den- jenigen des Patiententisches 21 zu koppeln, derart, dass keine Relativbewegungen zwischen Gehause und Tisch stattfinden beim Bewegen des Patiententisches 21 wahrend der Behandlung eines Patienten.

Durch die erfindungsgemass vorgeschlagenen Verbesserungen an einer Protonenstrahlbehandlungsanlage, wie insbesondere an ei-

ner mittels sog. spot-scanning Technik arbeitenden Anlage, wie die sog."gantry"am Paul Scherrer Institut, ergeben sich we- sentliche Vereinfachungen beim Betreiben der Anlage sowie Erhö- hung der Sicherheit und Bedienungsfreundlichkeit der Anlage so- wohl für Patienten wie auch für das Bedienungspersonal.